[发明专利]一种合成铁铝尖晶石的方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域。尤其涉及一种合成铁铝尖晶石的方法。

背景技术

传统的水泥窑烧成带用碱性材料镁铬砖具有优良的抗高温和抗侵蚀性能，然而在碱的作用下，稳定的三价铬转化为氧化能力很强的六价铬，对人体危害很大，使镁铬砖的应用得到限制，随着人们环保意识的增强，研制水泥窑用低铬或无铬的碱性砖势在必行。对于无铬碱性砖来说，若能在炉衬热面形成稳定的窑皮，便能显著提高炉衬的寿命。法国雷法集团(RHI或Refratechnik)研究发现将铁铝尖晶石引入到无铬碱性砖中，能够显著提高窑皮的附着性，该制品具有较高的耐火度，良好的抗碱、硫、氯和熟料等侵蚀能力和热震稳定性[RHIBull，2003，1：25～28]。

铁铝尖晶石(FeO.Al₂O₃)在自然界中存在极少，一般采用电熔法合成铁铝尖晶石，如以Al₂O₃和Fe为原料(Journal of Magnetism and Magnetic Materials，2003，264：264-274)，但反应过程难以控制，且反应不够充分。机械化学合成铁铝尖晶石法是用行星磨将Al和Fe₃O₄研磨一定时间，然后在1200℃下氩气气氛中反应合成(Materials Chemistry and Physics，2002，76：104-109)，其采用二步处理方法，工艺复杂，且铝热反应容易发生，导致最终产物不易控制。刘会明等(耐火材料，2003，37(6)：333-335)以特级矾土、铁鳞和石墨为原料，采用反应烧结法合成了铁铝尖晶石，然而合成温度高于1550℃且纯度低，如最终物相还残余有10％左右的Fe₂O₃和Al₂O₃，导致生产成本增加，品位下降。“一种合成铁铝尖晶石及其制备方法”CN200510019267.6)采用埋碳方法合成铁铝尖晶石，但是该工艺劳动强度大，气氛难以控制，且对环境污染较大。

发明内容

本发明的任务是提供一种工艺简单、成本适中、合成温度低、环境友好的合成铁铝尖晶石的方法，所合成的铁铝尖晶石纯度高且烧结更致密。

为完成上述任务，本发明所采用的技术方案是：将含铝化合物和含铁化合物按Al离子与Fe离子的摩尔比为2∶1进行混合，外加上述混合物1～20wt％的TiO₂细粉和1～6wt％的结合剂，混合5～180分钟，成型，在90～120℃条件下干燥20～30小时，然后在氮气气氛下以0.5～10℃/分的升温速率升温到1100～1700℃，保温5～600分钟，自然冷却后取出。

在上述技术方案中：含铝化合物是Al₂O₃、Al(OH)₃、Al₂O₃·H₂O、铝矾土中的一种或一种以上的化合物，粒度小于180目；含铁化合物是FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄、铁鳞中的一种或一种以上的化合物，粒度小于180目；结合剂是淀粉、粘土、树脂、硅溶胶、铝溶胶、聚乙烯醇、甘油、甲基纤维素中的一种或一种以上的混合物；TiO₂细粉的粒度小于180目；成型为机压或等静压成型，成型压力为25～400Mpa。

由于采用上述技术方案，本发明具有工艺简单、反应温度低、原料价格便宜、成本适中、不造成环境污染的特点；由于氮气气氛中氧分压低，Fe元素将以Fe²⁺存在，在烧成温度下所有铝和铁都转化为FeAl₂O₄；且由于引入TiO₂，Ti⁴+很容易进入FeAl₂O₄晶格内产生氧离子空位浓度和铁离子空位浓度，促进了烧结，烧后显气孔率≤2％。

具体实施方式

实施例1：