專利名稱：：利用草酸鹽溶膠處理鋁質(zhì)耐火材料顆粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及鋁質(zhì)耐火材料的處理，特別一種利用草酸鹽溶膠處理鋁質(zhì)耐火材料顆粒的方法，適應(yīng)于對高鋁質(zhì)耐火材料顆粒原料的處理。
背景技術(shù)：
：納米材料因顆粒粒度小，具有較大的比表面，從而使納米材料表現(xiàn)出奇異的小尺寸效應(yīng)、比表面效應(yīng)和超凡的表面活性。近年來，雖然人們通過實(shí)驗(yàn)手段，如溶膠_凝膠法、真空冷凍干燥法等制備了許多耐火氧化物，但在實(shí)際應(yīng)用中納米顆粒顯著的活性，表現(xiàn)出的團(tuán)聚問題，成為納米粉在耐火材料應(yīng)用中的瓶頸，制約了納米材料在耐火材料中的應(yīng)用，納米鎂鋁尖晶石的合成方法很多，國內(nèi)外有關(guān)鎂鋁尖晶石的方面的研究報(bào)道也不少，但由于納米材料顆粒的高活性，在納米粉使用過程中產(chǎn)生的團(tuán)聚問題，成為直接將納米材料應(yīng)用于耐火材料中的瓶頸問題。雖然也有將納米氧化物添加到耐火材料中的研究，但實(shí)際在耐火材料應(yīng)用的很少有所報(bào)道。與其研究相關(guān)的研究有以下幾種北京科技大學(xué)研究生賈曉林的碩士論文“α-Al2O3納米粉復(fù)合剛玉磚的制備、結(jié)構(gòu)及性能研究”，提出通過表面活性劑對納米顆粒改性的方法，使納米顆粒帶有ζ電位，力圖解決納米的團(tuán)聚問題，取得了很好的效果，但缺點(diǎn)是將納米粉直接加入到剛玉磚的制備工藝中，在工藝上也很難達(dá)到混合均勻，且納米固體材料的成本也較大。李曉偉在《2005年全國不定形耐火材料會議論文集》的論文“納米技術(shù)在不定形耐火材料中的應(yīng)用”，提出將前驅(qū)體直接引入不定形耐火材料中，實(shí)現(xiàn)了分散的效果，但缺點(diǎn)是沒有涉及納米低溫形成的工藝，在使用中前驅(qū)體的熱解產(chǎn)生的氣體會使材料中出現(xiàn)氣孔，降低材料的使用性能。張海霞在《耐火材料》的論文“納米Al2O3對剛玉質(zhì)耐火材料結(jié)構(gòu)和性能的影響”中，雖然提出用機(jī)械攪拌與前驅(qū)體鋁溶膠與剛玉顆?；旌暇鶆颍@種前驅(qū)體粘度大，效果不如其它前驅(qū)體，而且最大的缺點(diǎn)是需要攪拌過程，也沒有采用低溫預(yù)處理工藝，同樣前驅(qū)體的熱解產(chǎn)生的氣體使制品致密度降低。汪厚植等人的專利ZL200510018955.0，提出了一種提高鎂質(zhì)耐火材料性能的方法和用該方法生產(chǎn)的產(chǎn)品，但沒有提及納米低溫形成的工藝和耐火材料顆粒包覆問題，使用的材料體系是鎂質(zhì)耐火材料，沒有涉及納米材料在鋁質(zhì)耐火材料中的應(yīng)用。EPiSS.Mukhopadhyay^Λ"MaterialsandManufacturingProcesses，，中的論文"Roleofnanocrystal1inespineladditiveonthepropertiesoflowcementcastablerefractories"中提出利用溶膠-凝膠法制備的尖晶石納米粉，向尖晶石澆注料加入量為8.Owt.%，認(rèn)為納米顆粒在基質(zhì)中起著粘結(jié)劑的作用，該澆注料用作中間鋼包包襯表現(xiàn)出很好的熱震穩(wěn)定性和抗渣性，也沒有提到前驅(qū)體低溫包覆耐火材料顆粒以及低溫處理工藝。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供的一種利用草酸鹽溶膠處理鋁質(zhì)耐火材料顆粒的方法，以避免納米粉的團(tuán)聚，實(shí)現(xiàn)納米粉對耐火材料顆粒的均勻包覆。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括如下步驟(1)配制0.5-2M摩爾濃度的草酸鹽前驅(qū)體溶膠，將鋁質(zhì)耐火材料顆粒放入該前驅(qū)體溶膠中浸漬810分鐘，經(jīng)篩網(wǎng)過濾后取出；(2)將浸漬過濾后的顆粒料放置在匣缽里，置于600°C1200°C的低溫爐中，保溫16小時(shí)，使其鋁鎂前驅(qū)體分解，在鋁質(zhì)耐火材料顆粒的表面得到均勻附著的納米鎂鋁尖晶石粉。所述的草酸鹽前驅(qū)體鋁鎂溶膠，是以草酸鋁為鋁源，以草酸鎂為鎂源，按鎂鋁尖晶石MgAl2O4中AlMg=2的摩爾數(shù)量比，配制摩爾濃度為0.52M的鎂鋁前驅(qū)體溶膠。所述的鋁質(zhì)耐火材料，包括燒結(jié)鎂招尖晶石、電熔鎂招尖晶石、燒結(jié)剛玉和電熔剛玉。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明由于采用鎂鋁尖晶石前驅(qū)體溶液對鋁質(zhì)耐火材料顆粒浸漬處理，可實(shí)現(xiàn)分子態(tài)的均勻混合，這種濕化學(xué)方法對鋁質(zhì)耐火材料原料的顆粒預(yù)處理，不僅能使納米顆粒在耐火原料中均勻分布，解決納米顆粒的團(tuán)聚瓶頸，也是一種廉價(jià)實(shí)用的納米粉在耐火材料中的應(yīng)用；2.本發(fā)明由于將浸漬過濾后的顆粒料在600°C1200°C下的低溫?zé)崽幚?，可避免鋁質(zhì)耐火材料在高溫使用時(shí)其中的前驅(qū)體的熱解反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，在鋁質(zhì)耐火材料中產(chǎn)生氣孔，使鋁質(zhì)耐火材料性能降低；3.本發(fā)明由于能夠在鋁質(zhì)耐火材料顆粒的表面得到均勻附著的納米鎂鋁尖晶石粉，有利于促進(jìn)鋁質(zhì)耐火材料的燒結(jié)，因?yàn)殇X質(zhì)耐火材料原料顆粒多為燒結(jié)鎂鋁尖晶石、電熔鎂鋁尖晶石、燒結(jié)剛玉和電熔剛玉，其化學(xué)活性差，燒結(jié)極為困難，因此通過本發(fā)明方法可使納米鎂鋁尖晶石包覆于燒結(jié)鎂鋁尖晶石、電熔鎂鋁尖晶石、燒結(jié)剛玉和電熔剛玉顆粒的表面，使納米鎂鋁尖晶石在高溫下起著納米膠的作用，以顯著降低燒結(jié)溫度。實(shí)驗(yàn)表明使用本方法可使鋁質(zhì)耐火材料的燒結(jié)溫度降低100200°C。圖1本發(fā)明利用草酸鹽溶膠處理鋁質(zhì)耐火材料顆粒的流程圖；圖2為用本發(fā)明處理后的鋁質(zhì)耐火材料顆粒剖面示意圖。具體實(shí)施例方式參照圖1，本發(fā)明給出如下三種實(shí)施例實(shí)施例1，包括如下步驟第一步，配置草酸鹽前驅(qū)體鋁鎂溶膠。以草酸鋁為鋁源，以草酸鎂為鎂源，按鎂鋁尖晶石MgAl2O4中AlMg為2的摩爾數(shù)量比例，配制摩爾濃度為0.5M的鋁鎂前驅(qū)體溶膠。第二步，將鋁質(zhì)耐火材料顆粒，例如燒結(jié)鎂鋁尖晶石顆粒放入草酸鹽前驅(qū)體鋁鎂溶膠中浸漬8分鐘，再取出過篩，使浸漬液與顆粒料分離；4第三步，對浸漬后的燒結(jié)鎂鋁尖晶石顆粒進(jìn)行低溫處理，即將過篩后的顆粒料放置于匣缽中經(jīng)600°C保溫6小時(shí)，在燒結(jié)鎂鋁尖晶石顆粒上反應(yīng)合成得到納米鎂鋁尖晶石粉，就可得到附著有納米鎂鋁尖晶石粉的燒結(jié)鎂鋁尖晶石顆粒原料。實(shí)施例2，包括如下步驟第一步，以草酸鋁為鋁源，以草酸鎂為鎂源，按鎂鋁尖晶石MgAl2O4中AlMg為2的摩爾數(shù)量比例，配制摩爾濃度為IM的革酸鹽前驅(qū)體鎂鋁前驅(qū)體溶膠。第二步，將鋁質(zhì)耐火材料顆粒，例如電熔鎂鋁尖晶石顆粒放入草酸鹽前驅(qū)體鋁鎂溶膠中浸漬9分鐘，再取出過篩，使浸漬液與顆粒料分離。第三步，對浸漬后的電熔鎂鋁尖晶石顆粒進(jìn)行低溫處理，即將過篩后的顆粒料放置于匣缽中經(jīng)900°C保溫4小時(shí)，在電熔鎂鋁尖晶石顆粒上反應(yīng)合成得到納米鎂鋁尖晶石粉，就可得到附著有納米鎂鋁尖晶石粉的電熔鎂鋁尖晶石顆粒原料。實(shí)施例3，包括如下步驟第一步，以草酸鋁為鋁源，以草酸鎂為鎂源，按鎂鋁尖晶石MgAl2O4中AlMg為2的摩爾數(shù)量比例，配制摩爾濃度為2M的草酸鹽前驅(qū)體鎂鋁溶膠。第二步，將鋁質(zhì)耐火材料顆粒，例如燒結(jié)剛玉顆粒放入草酸鹽前驅(qū)體鋁鎂溶膠中浸漬10分鐘，再取出過篩，使浸漬液與顆粒料分離。第三步，對浸漬后的燒結(jié)剛玉顆粒進(jìn)行低溫處理，即將過篩后的顆粒料放置于匣缽中經(jīng)1200°C保溫1小時(shí)，在燒結(jié)剛玉顆粒上反應(yīng)合成得到納米鎂鋁尖晶石粉，就可得到附著有納米鎂鋁尖晶石粉的燒結(jié)剛玉顆粒原料。用本發(fā)明方法處理后的耐火材料如圖2所示，其中，1為鋁質(zhì)耐火材料顆粒，2為反應(yīng)合成的納米鎂鋁尖晶石粉。實(shí)驗(yàn)表明將本發(fā)明用于高鋁質(zhì)耐火材料的制備工藝中，可顯著降低燒結(jié)溫度，如鋁質(zhì)剛玉耐火磚磚在150(TC得到了很好的燒結(jié)。權(quán)利要求一種利用草酸鹽溶膠處理鋁質(zhì)耐火材料顆粒的方法，包括如下步驟(1)配制0.52M摩爾濃度的草酸鹽前驅(qū)體鋁鎂溶膠，將鋁質(zhì)耐火材料顆粒放入該前驅(qū)體溶膠中浸漬8～10分鐘，經(jīng)篩網(wǎng)過濾后取出；(2)將浸漬過濾后的顆粒料放置在匣缽里，置于600℃～1200℃的低溫爐中，保溫1～6小時(shí)，使其鋁鎂前驅(qū)體分解，在鋁質(zhì)耐火材料顆粒表面得到均勻附著的納米鎂鋁尖晶石粉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用草酸鹽溶膠處理鋁質(zhì)耐火材料顆粒的方法，其中草酸鹽前驅(qū)體鋁鎂溶膠，是以草酸鋁為鋁源，以草酸鎂為鎂源，按鎂鋁尖晶石MgAl2O4中AlMg=2的摩爾數(shù)量比，配制摩爾濃度為0.52M的鎂鋁前驅(qū)體溶膠。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用草酸鹽溶膠處理鋁質(zhì)耐火材料顆粒的方法，其中所述的鋁質(zhì)耐火材料，包括燒結(jié)鎂鋁尖晶石、電熔鎂鋁尖晶石、燒結(jié)剛玉和電熔剛玉。全文摘要本發(fā)明公開了一種利用草酸鹽溶膠處理鋁質(zhì)耐火材料顆粒的方法，主要解決現(xiàn)有工藝中納米粉在使用中的團(tuán)聚問題。其處理步驟是以草酸鋁為鋁源，以草酸鎂為鎂源，按Al∶Mg為2的摩爾比例，配制0.5-2M摩爾濃度的草酸鹽前驅(qū)體鋁鎂溶膠；將鋁質(zhì)耐火材料的骨料顆粒放置于耐酸蝕的容器內(nèi)，倒入濃度為0.5M-2M鎂鋁前驅(qū)體的溶膠，浸漬8至10分鐘；經(jīng)篩網(wǎng)過濾后，將顆粒料放置于匣缽中經(jīng)600℃-1200℃保溫1-6小時(shí)熱處理，在鋁質(zhì)耐火材料顆粒上反應(yīng)合成得到納米鎂鋁尖晶石粉，得到附著有納米鎂鋁尖晶石粉的鋁質(zhì)耐火材料顆粒原料。本發(fā)明具有納米顆粒在耐火材料中均勻分布的優(yōu)點(diǎn)，可用于對耐火原料的處理，改善耐火材料的燒結(jié)工藝。文檔編號C04B35/66GK101891409SQ201010230988公開日2010年11月24日申請日期2010年7月16日優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日發(fā)明者張顯,郝富鎖申請人:西安電子科技大學(xué)