[发明专利]一种制备镁铝尖晶石纤维砖的简单方法

说明书

技术领域

本发明提供一种制备镁铝尖晶石（MgAl₂O₄）纤维砖的简单方法，属于陶瓷纤维材料制备技术领域。

背景技术

镁铝尖晶石纤维砖具有耐高温、耐腐蚀、强度高、孔隙率高、比表面积大、隔热保温等优点，可作为高温耐火保温材料、催化剂载体、有毒物质的吸附剂、薄膜支撑体及化工填料等。传统纤维砖的制备方法是把原始配料加热到高温并使其熔融，用甩丝、拉丝等工艺制备纤维，然后再利用粘结、压制、高温烧结等技术制备成纤维砖。由于镁铝尖晶石的熔点高于2100 ℃，如果使用传统的熔融法制备高纯度的镁铝尖晶石（含量高于95%）纤维砖，则具有能耗高、设备复杂、成本高等缺点，极大限制了高纯度镁铝尖晶石纤维砖在高温耐火保温材料、催化剂载体、薄膜支撑体等方面的应用。此外，国内外用湿化学方法（主要是溶胶—凝胶法）制备镁铝尖晶石纤维的工艺过程和设备复杂，成本高；如果进一步粘结、压制、烧结成砖，成本会进一步提高，这严重阻碍了镁铝尖晶石纤维砖的广泛应用和推广。

另一方面，随着我国经济的发展和人口数量的增多，纺织品的消耗量迅速增加，大量废旧纺织品被作为垃圾掩埋、焚烧、既造成了资源的浪费，也造成了环境污染。因此，开发对废旧纺织品的有效利用技术，既能产生经济效益，还具有巨大的社会效益。本发明提供的是一种制备镁铝尖晶石纤维砖的简单方法。该方法可用新含棉布料为模板，但更具有意义是该方法也可直接用洗涤干净的废旧含棉布料作为模板，也可使用再生的含棉布料作为模板。具体选择那一种含棉布料作为模板，取决于所生产的镁铝尖晶石纤维砖的应用领域。如本发明生产的镁铝尖晶石纤维砖作为化工填料或一般的保温材料（应用的环境温度不超过1400℃），可直接采用洗涤干净的废旧含棉布料为模板；如本发明生产的镁铝尖晶石纤维砖作为高温（高于1600℃）耐火保温材料，则需选用新的含棉布料或高纯度的再生含棉布料作为模板。因此，本发明提供的以含棉布料为模板生产镁铝尖晶石纤维砖的方法，除了具有良好的经济效益外，还具有巨大的社会效益。

本发明提供的是一种以含棉布料为模板制备镁铝尖晶石纤维砖的简单方法，该方法具有设备简单、能耗低、成本低、易于操作等优点，便于实现工业化规模生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、能耗低、成本低、可规模化生产的镁铝尖晶石（MgAl₂O₄）纤维砖的制备方法，其技术方案为： 

一种制备镁铝尖晶石纤维砖的简单方法，其特征在于采用以下步骤：（1）把铝盐、镁盐、尿素、辅助剂溶解到蒸馏水中配制成溶液；（2）把含棉布料缝制成砖形；（3）将所述的砖形布料放到上述溶液中浸泡10分钟；取出后进行挤压以排除多余的水分，再用吹风机进一步吹出多余的水分，并在50℃下干燥20小时；（4）把所述的浸泡、干燥后的砖形布料放入隧道窑内，快速加热升温到400-800℃，然后缓慢加热升温到1200-1600 ℃保温0.5-1小时烧结。

所述的一种制备镁铝尖晶石纤维砖的简单方法，其特征在于步骤（1）中的铝盐主要是硝酸铝、硫酸铝、氯化铝中的一种。

所述的一种制备镁铝尖晶石纤维砖的简单方法，其特征在于步骤（1）中所述的溶液中Al³⁺的浓度为0.5-1.5 mol/L，Mg²⁺的浓度是Al³⁺的浓度的0.5倍， 尿素的浓度为1.0-3.0 mol/L。

所述的一种制备镁铝尖晶石纤维砖的简单方法，其特征在于步骤（1）中的辅助剂指的是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇中的一种；辅助剂的加入量是尿素质量的1~5 %。

所述的一种制备镁铝尖晶石纤维砖的简单方法，其特征在于步骤（2）中的含棉布料是指布料中棉纤维的质量百分含量为80-90%，涤纶纤维的质量百分含量为5-15%，氨纶纤维的质量百分含量为5-10%。

所述的一种制备镁铝尖晶石纤维砖的简单方法，其特征在于步骤（2）中的含棉布料可以是新含棉布料，也可以是废旧含棉布料，还可以是再生含棉布料。

所述的一种制备镁铝尖晶石纤维砖的简单方法，其特征在于步骤（4）中的快速加热升温是指升温速度为20-50 ℃/min。

所述的一种制备镁铝尖晶石纤维砖的简单方法，其特征在于步骤（4）中的缓慢加热升温是指升温速度为0.1~1.0 ℃/min。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：