一種微孔輕量剛玉耐火骨料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微孔輕量剛玉耐火骨料及其生產(chǎn)方法。其技術(shù)方案是制備該微孔輕量剛玉耐火骨料的原料及其質(zhì)量百分含量是：80~99wt%工業(yè)氧化鋁細粉、0~25wt%工業(yè)氫氧化鋁細粉或α-Al2O3微粉、0~5wt%金屬鋁粉或氟化鋁、硝酸鋁鋁鹽作礦化劑，并引入1~10wt%木屑、木素、碳黑增孔劑；按配比的原料在圈流球磨機中連續(xù)粉磨，通過2~5級風選分級得到混合均勻細度中位徑在2-8um的合格粉料，再在臥式或圓盤式成球機中成球，烘干后在1800-1950℃條件下豎窯中快速燒成，破碎后即可得到微孔輕量剛玉骨科。這種微孔輕量剛玉骨料生產(chǎn)工藝簡便，適于大批量工業(yè)生產(chǎn)，具有孔徑小、強度高、熱導(dǎo)率較低、抗沖刷及耐侵蝕等優(yōu)點。
【專利說明】一種微孔輕量剛玉耐火骨料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于剛玉質(zhì)耐火材料【技術(shù)領(lǐng)域】。具體涉及一種微孔輕量剛玉耐火骨料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]耐火材料的技術(shù)進步和高溫工業(yè)的發(fā)展相互影響、互相促進，耐火材料對于現(xiàn)代高溫技術(shù)已不僅是消耗性的材料，也是實現(xiàn)高溫新技術(shù)所必需的功能型材料。耐火材料中約70%用于鋼鐵冶煉，但與國際先進水平相比，我國鋼鐵冶煉噸鋼能源消耗高出20-40%，噸鋼耐火材料消耗與世界發(fā)達國家相比差距較大。
[0003]在鋼鐵冶煉過程中，鋼包是儲存、運輸與精煉鋼水的重要設(shè)備，許多新的鋼種都是在鋼包中完成的。其耐火材料與鋼水接觸時間長，溫度高，是鋼水夾雜物的主要來源之一。隨著潔凈鋼、品種鋼冶煉技術(shù)的發(fā)展，LF、V0D、VD、RH等精煉手段的采用，由于長時間高溫鋼水頻繁沖刷以及真空下合金、精煉渣腐蝕等的交互作用，從而導(dǎo)致精煉鋼包的使用壽命顯著降低。因此，精煉鋼包耐火材料不僅噸鋼耐火材料消耗大，而且，能量損失極大，直接影響著出鋼和鋼包中鋼水的溫度變化，而鋼水溫度的變化對精煉和澆鑄過程以及最終產(chǎn)品的質(zhì)量造成影響。并且，工業(yè)上精煉鋼包工作襯目前基本為致密型鋁鎂系耐火材料，其主要原料為致密型剛玉骨料，因此，更加增加了鋼包的熱量損耗，使用微孔輕量剛玉，由于其導(dǎo)熱率優(yōu)于燒結(jié)剛玉，從而有利于鋼水精煉時的保溫，減少熱量損失。
[0004]傳統(tǒng)隔熱耐火材料的絕熱效果優(yōu)良，但抗侵蝕耐沖刷能力、以及強度與耐磨性都較差，通常不能直接用作工作面，而是作為保溫層或永久層。而實際上，隔熱耐火材料越靠近工作面，它的隔熱節(jié)能效果越好。隨著對節(jié)能減排要求的提高，對于能在工作面直接使用的高強度、耐高溫、抗侵蝕的隔熱耐火材料的開發(fā)研究越來越受到人們的重視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的任務(wù)旨在提供一種具有顯氣孔率和普通燒結(jié)剛玉相似，但體積密度相對較小，且熱導(dǎo)率較低、晶體內(nèi)形成均勻分布微小氣孔的微孔輕量剛玉耐火骨料及其制備方法。
[0006]為實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:制備該微孔輕量剛玉耐火骨料的原料及其質(zhì)量百分含量是:8(T99wt%工業(yè)氧化鋁細粉、(T25wt%工業(yè)氫氧化鋁細粉或a -Al2O3微粉、0-5 wt%金屬鋁粉或氟化鋁、硝酸鋁鋁鹽作礦化劑，并引入10 wt%木屑、木素、碳黑增孔劑；按配比的原料在圈流球磨機中連續(xù)粉磨，通過2飛級風選分級得到混合均勻細度中位徑在2-8um的合格粉料，再在臥式或圓盤式成球機中成球，烘干后在1800-1950°C條件下豎窯中快速燒成，破碎后即可得到微孔輕量剛玉骨科。
[0007]原料研磨采用圈流球磨機有利于實現(xiàn)連續(xù)工業(yè)化大生產(chǎn)，該磨機產(chǎn)量大，能及時將合格細粉排出，減少了過粉碎現(xiàn)象，同時產(chǎn)品粒度均勻，產(chǎn)品細度可調(diào)節(jié)。出磨粉料經(jīng)過2—5臺串并聯(lián)風選設(shè)備，確保粒度合格均勻，多峰粒徑組成有利于成球坯體致密度的提高。[0008]在臥式或圓盤式成球機中成球，球坯大小為25-30mm，再在180(Tl950°C條件下豎窯中快速燒成，燒后產(chǎn)物經(jīng)破碎后即可得到微孔輕量剛玉耐火骨料。
[0009]在上述技術(shù)方案中:工業(yè)氧化鋁細粉的Al2O3含量>99wt%，其粒徑為< 0.2mm;工業(yè)氫氧化鋁細粉的Al (OH)3的含量>98%，其粒徑〈0.2mm ； a -Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt%，其粒徑〈0.045mm ;金屬鋁粉純度> 99%，其粒徑< 0.01mm ;氟化鋁、硝酸鋁等鋁鹽為工業(yè)純，含量> 99%，其粒徑< 0.01mm ;增孔劑木屑、木素或炭黑，其干基灰分< 2%，粒徑< 0.01mm ;
球磨機中為剛玉質(zhì)襯磚和磨球。
[0010]由于采用上述技術(shù)方案，一方面，以工業(yè)氧化鋁細粉中主要物相Y-氧化鋁為骨架，充分利用其固有的微晶團聚體優(yōu)勢，以C1-Al2O3微粉作為剛玉晶核，有利于產(chǎn)品燒結(jié)，加之Y -氧化鋁晶體缺陷多、活性高，高溫時晶界擴散速度快，微氣孔易被晶體所包裹，而形成封閉氣孔；工業(yè)氫氧化鋁受熱分解后生成的氧化鋁活性高，同樣提高了晶界擴散速度；另一方面，由于引入金屬鋁粉、氟化鋁硝酸鋁等鋁鹽，在高溫燒結(jié)時具有脫雜功效，形成NaF, Na2SiF6, NaNO3等而揮發(fā)逸散，具有提純產(chǎn)品品質(zhì)的效果，同時金屬鋁和鋁鹽的分解形成的無定型氧化鋁，晶格缺陷較多、活性更高，進一步提高氧化鋁燒結(jié)性能，同時對降低燒成作業(yè)的難度、降低燃耗和生產(chǎn)成本也是有利的；而木屑、木素、炭黑等易燒失物作為增孔劑的引入，提高了產(chǎn)品內(nèi)微氣孔的數(shù)量，增加晶體內(nèi)部形成封閉氣孔的幾率，從而形成更多的封閉微小氣孔。
[0011]球坯成型我們選擇采用干法工藝的臥式或圓盤式成球機，以少量的水及有機物為結(jié)合劑，球坯含水量在10-20%，相對于濕法粉磨及烘干(坯體水分在40-80%)，要大大的節(jié)約燃耗，同時由于采用多峰粉體，使球坯更致密，從而減少大氣孔(顯氣孔)的形成，彼此微晶間更貼近，有利于晶體的生長和閉氣孔的增加。
[0012]利用豎窯燒成，由于上部物料對下部物料施加的重力，窯壓較高，為燒結(jié)提供了促進力，有利于物料快速燒結(jié)，并且，物料在豎窯中燒成停留時間較短，氣孔得不到充分排除而封閉在物料中。因為上述三方面的協(xié) 同作用，最終獲得微孔輕量剛玉骨料。本發(fā)明所制備的微孔輕量剛玉耐火骨料其體積密度介于2.8^3.4 g/cm3，顯氣孔率為2飛％，平均孔徑為
0.5~2 μ m。
[0013]因此，該法所制備的微孔輕量剛玉耐火骨料具有顯氣孔率低、體密低、熱導(dǎo)率低、抗沖刷和耐侵蝕性能強等特點，是替代燒結(jié)剛玉的新材料，并且生產(chǎn)工藝簡便，節(jié)能降耗明顯，符合國家產(chǎn)業(yè)政策，適于大批量工業(yè)化生產(chǎn)。
[0014]
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的描述，并非對保護范圍的限制:
為避免重復(fù)，先將本【具體實施方式】所涉及的原料和工藝參數(shù)統(tǒng)一描述如下，實施例中
不再重復(fù):工業(yè)氧化鋁細粉的Al2O3含量>99wt%，其粒徑為< 0.2mm ;工業(yè)氫氧化鋁細粉的Al (OH) 3 的含量 >98%，其粒徑〈0.2mm ； a -Al2O3 微粉的 Al2O3 含量 >99wt%，其粒徑〈0.045mm ；金屬鋁粉純度> 99%，其粒徑< 0.01mm;氟化鋁、硝酸鋁等鋁鹽為工業(yè)純，含量> 99%，其粒徑< 0.01mm ;增孔劑木屑、木素或炭黑,其干基灰分< 2%,粒徑< 0.01mm ;球磨機中為剛玉質(zhì)襯磚和磨球。
[0016]實施例1
一種微孔輕量剛玉耐火骨料及其制備方法。該微孔輕量剛玉耐火骨料的原料及質(zhì)量百分含量是:90~98wt%工業(yè)氧化鋁細粉、0~5wt% a -Al2O3微粉、0.01~lwt%鋁粉、1~5 wt%木屑；
在圈流磨中干法粉磨，在臥式成球機中成球，球坯大小為25-30mm，再在180(Tl950°C條件下豎窯中快速燒成快速冷卻，燒后產(chǎn)物經(jīng)破碎后即可得到微孔輕量剛玉耐火骨料。
[0017]本實施例所制得的微孔輕量剛玉耐火骨料其體積密度介于3.2^3.4g/cm3，顯氣孔率為2~3%，平均孔徑為0.5^1 μ m。
[0018]實施例2
一種微孔輕量剛玉耐火骨料及其制備方法。該微孔輕量剛玉耐火骨料的原料及質(zhì)量百分含量是:9(T98wt%工業(yè)氧化鋁細粉、(T5wt%工業(yè)氫氧化鋁細粉、0.0riwt%氟化鋁、I~5wt%木屑；
在圈流磨中干法粉磨，在臥式成球機中成球，球坯大小為25-30mm，再在180(Tl950°C條件下豎窯中快速燒成快速冷卻，燒后產(chǎn)物經(jīng)破碎后即可得到微孔輕量剛玉耐火骨料。
[0019]本實施例所制得的微孔輕量剛玉耐火骨料其體積密度介于2.8^3.0g/cm3,顯氣孔率為3~4%，平均孔徑為1~2 μ m。
[0020]實施例3
一種微孔輕量剛玉耐火骨料及其制備方法。該微孔輕量剛玉耐火骨料的原料及質(zhì)量百分含量是:85~99wt%工業(yè)氧化鋁細粉、(TlOwt%工業(yè)氫氧化鋁細粉、(TlOwt%a -Al2O3微粉、I~5 wt%炭黑；
在圈流磨中干法粉磨，在臥式成球機中成球，球坯大小為25-30mm，再在180(Tl950°C條件下豎窯中快速燒成快速冷卻，燒后產(chǎn)物經(jīng)破碎后即可得到微孔輕量剛玉耐火骨料。
[0021]本實施例所制得的微孔輕量剛玉耐火骨料其體積密度介于2.9^3.lg/cm3,顯氣孔率為2~4%，平均孔徑為0.5^1 μ m。
[0022]實施例4
一種微孔輕量剛玉耐火骨料及其制備方法。該微孔輕量剛玉耐火骨料的原料及質(zhì)量百分含量是:90~98wt%工業(yè)氧化鋁細粉、0~10wt% a -Al2O3微粉，0.1~2wt%硝酸鋁，1~5wt%木素；
在圈流磨中干法粉磨，在臥式成球機中成球，球坯大小為25-30mm，再在180(Tl950°C條件下豎窯中快速燒成快速冷卻，燒后產(chǎn)物經(jīng)破碎后即可得到微孔輕量剛玉耐火骨料。
[0023]本實施例所制得的微孔輕量剛玉耐火骨料其體積密度介于3.2^3.4g/cm3,顯氣孔率為3~5%，平均孔徑為I~2 μ m。
[0024]實施例5
一種微孔輕量剛玉耐火骨料及其制備方法。該微孔輕量剛玉耐火骨料的原料及質(zhì)量百分含量是:90~98wt%工業(yè)氧化鋁細粉、0~10wt%a -Al2O3微粉，0.5~2wt%金屬鋁粉，I~5?七％炭
里.在圈流磨中干法粉磨，在臥式成球機中成球，球坯大小為25-30mm，再在180(Tl950°C條件下豎窯中快速燒成快速冷卻，燒后產(chǎn)物經(jīng)破碎后即可得到微孔輕量剛玉耐火骨料。[0025]本實施例所制得的微孔輕量剛玉耐火骨料其體積密度介于3.0-3.2g/cm3,顯氣孔率為5~6%，平均孔徑為0.5~I μ m。
【權(quán)利要求】
1.一種微孔輕量剛玉耐火骨料的制備方法，其特征在于，制備該微孔輕量剛玉耐火骨料的原料及其質(zhì)量百分含量是:8(T99wt%工業(yè)氧化鋁細粉、(T25wt%工業(yè)氫氧化鋁細粉或C1-Al2O3微粉、0-5 wt%金屬鋁粉或氟化鋁、硝酸鋁鋁鹽作礦化劑，并引入f 10被％木屑、木素、碳黑增孔劑；按配比的原料在圈流球磨機中連續(xù)粉磨，通過2飛級風選分級得到混合均勻細度中位徑在2-8um的合格粉料，再在臥式或圓盤式成球機中成球，烘干后在1800-1950°C條件下豎窯中快速燒成，破碎后即可得到微孔輕量剛玉骨科。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔輕量剛玉耐火骨料的制備方法，其特征在于所述的工業(yè)氧化鋁細粉的Al2O3含量>99wt%，其粒徑為< 0.2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔輕量剛玉耐火骨料的制備方法，其特征在于所述的工業(yè)氫氧化鋁細粉的Al (OH) 3的含量>98%，其粒徑〈0.2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔輕量剛玉耐火骨料的制備方法，其特征在于所述的a -Al2O3 微粉的 Al2O3 含量 >99wt%，其粒徑〈0.045mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔輕量剛玉耐火骨料的制備方法，其特征在于所述的金屬鋁粉純度> 99%，其粒徑< 0.01mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔輕量剛玉耐火骨料的制備方法，其特征在于所述的氟化鋁、硝酸鋁等鋁鹽為工業(yè)純，含量> 99%，其粒徑< 0.01mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔輕量剛玉耐火骨料的制備方法，其特征在于所述的增孔劑為木屑、木素或炭黑，其干基灰分< 2%，粒徑< 0.01mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔輕量剛玉耐火骨料的制備方法，其特征在于所述的球磨機為圈流磨，磨中使用的研磨球為剛玉質(zhì)球，磨襯為剛玉質(zhì)襯磚。`
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔輕量剛玉耐火骨料的制備方法，其特征在于所述的2-5級風選分級為串并聯(lián)組合選粉設(shè)備，使粉體形成多峰組成，有利于球坯的緊密堆積而致密化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔輕量剛玉耐火骨料的制備方法，其特征在于所述的成型為干法，成球機為臥式，圓盤式成球機中的一種，球坯大小為25-30_。
【文檔編號】C04B35/66GK103880441SQ201410056180
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】李正坤, 張家勤, 談福桂 申請人:江蘇晶鑫高溫材料有限公司