[发明专利]具有微纳孔结构的刚玉骨料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于刚玉骨料技术领域，具体涉及一种具有微纳孔结构的刚玉骨料及其制备方法。

背景技术

现有的隔热材料中，氧化铝隔热材料占据了主导地位，氧化铝空心球是由泡沫氧化铝产品演变而来的，原有的泡沫氧化铝产品强度较低，高温蠕变性差，氧化铝空心球虽然改善了这些缺点，但其生产工艺复杂，生产成本高。因此，氧化铝隔热材料还需要更全面的改善。刚玉质耐火浇注料虽具有良好的抗冲刷和抗侵蚀能力，但其致密的结构导致了热震稳定性差，容易引起剥落现象，大大减少了浇注料的使用寿命。因此，改善刚玉质耐火浇注料的热震稳定性对于提高其使用寿命有着重要的意义。

目前，氧化铝空心球的制备方法较多，如“一种矾土基刚玉空心球的制备方法”（CN101863672A）专利技术,该专利技术采用价格低廉的矾土为原料，添加脱硅材料在熔炼过程中实现对矾土的提纯，所制备的刚玉空心球使用温度与氧化铝空心球相近。该方法的不足在于：（1）引入脱硅材料使矾土提纯后制备的刚玉空心球Al₂O₃含量不高。（2）在三相交流电弧矿热炉或直流电弧矿热炉中熔炼提纯，脱硅的温度较高，消耗了大量的能源。

另外，对提高刚玉体系浇注料的热震稳定性的研究也很多，如“一种刚玉尖晶石浇注料及其制备方法”（CN102617169A）专利技术，该专利技术通过改变锆源的粒度和含量，控制材料中裂纹的尺寸和数量，提高了材料的热震稳定性。该方法的不足在于：（1）在升温的过程中发生马氏体相变，产生微裂纹，但是裂纹的尺寸和数量的稳定性很难得到保证。（2）含锆原料的价格昂贵，增加了生产的成本，提高了材料的价格。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种生产工艺简单、生产成本低和节能环保的具有微纳孔结构的刚玉骨料的制备方法，用该方法所制备的刚玉骨料的热震稳定性好，应用范围广。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：以60~82wt%的α-Al₂O₃细粉、6~15wt%的α-Al₂O₃微粉、3~15wt%的ρ-Al₂O₃微粉和5~15wt%的硅线石为原料，再外加所述原料5~50wt%的泡沫、8~35wt%的水和0.5~2.5wt%的促烧剂，混合均匀，制成球状素坯；自然干燥，烘烤，升温至1600℃~1780℃，保温2~4小时，既得具有微纳孔结构的刚玉骨料。

所述α-Al₂O₃细粉的粒度＜0.044mm。

所述α-Al₂O₃微粉的粒度＜2μ。

所述ρ-Al₂O₃微粉的粒度＜2μ。

所述硅线石的粒度＜0.075mm。

所述促烧剂为二氧化钛和硅微粉中的一种或两种。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

本发明制备具有微纳孔结构的刚玉骨料的生产工艺简单，避免了使用一些大型的耗能设备，既节约了生产成本，也对环境起到了保护作用。

本发明通过对泡沫加入量的控制，能制备不同体积密度的刚玉骨料，具有不同的强度，故其制品的应用范围广，既能取代氧化铝空心球，用作石化工业炭黑炉的隔热衬，陶瓷、耐火材料等高温窑炉的内衬材料，也能用作重质工作层耐火浇注料，提高其热镇稳定性；所得的具有微纳孔结构的刚玉骨料：体积密度为1.12~3.08g/cm³，常温耐压强度13.6~42.4MPa，显气孔率为14.3~30.1%，粒径分布在12~0.5mm，1100℃热震（水冷）断裂次数为29次以上。

因此，本发明具有生产工艺简单、生产成本低和节能环保的优点。所制备的具有微纳孔结构的刚玉骨料热震稳定性好，应用范围广，即能用作窑炉的内衬材料，也能用作炼钢时重质工作层耐火浇注料。

具体实施方式

下面结合实施实例对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制：

为了避免重复，先将本具体实施方式中所涉及到原料的技术参数统一描述如下：α-Al₂O₃细粉的粒度＜0.044mm；α-Al₂O₃微粉的粒度＜2μ；ρ-Al₂O₃微粉的粒度＜2μ；硅线石的粒度＜0.075mm。实施例中不再赘述。