[发明专利]一种六铝酸钙及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料领域，具体涉及一种六铝酸钙及其制备方法。

背景技术

六铝酸钙(CaO·6Al₂O₃)，简写为CA6，是一种优良的耐火原料，理论体积密度为3.38g/cm³，熔点高达1875℃，具有耐火度高、导热率低、抗碱性能优异、在还原气氛下高度稳定等特点，且六铝酸钙的热膨胀系数与刚玉极为接近，两者可以以任何比例配合使用，在不定形产品中使用六铝酸钙可以有效降低材料的体积密度，赋予其优良的高温体积稳定性、保温隔热性能及抗碱性能等。

目前，六铝酸钙的制备主要采用烧结法，而现有技术仍存在一些问题使得六铝酸钙产品没有得到大规模工业化生产及使用。

授权公告号为CN102718514B的发明专利文献公开了一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法，采用钙质原料与铝质原料，外加30％～60％水，混合，球磨机湿磨，待料浆凝固后，在110℃～200℃保温12～24h干燥，1750～1900℃条件下保温3～5小时，最后破碎得到刚玉-六铝酸钙复合原料。此工艺制备的刚玉-六铝酸钙复合材料六铝酸钙含量低，烧成温度高，窑炉能耗高，生产效率低，不适合进行大批量工业化生产。

授权公告号为CN103553101B的发明专利文献公开了一种低温制备轻质六铝酸钙的方法，采用钙质原料、铝质原料、水、醇、胺与碱为原料，将各原料混合均匀，置于高温釜内在120～200℃水热反应5～15h，降至室温，经固液分离后，固体物在80～120℃下干燥2～8h，再于高温炉内1300～1400℃煅烧1～5h，随炉冷却得到六铝酸钙。此工艺复杂，生产周期长，生产效率低，设备投入大，不适合大批量工业生产。

授权公告号为CN101456575B的发明专利文献公开了一种利用钙渣制备六铝酸钙陶瓷粉体的方法，使用钙渣及工业氧化铝作为原料，混合均匀，成型后，置于高温炉内烧结。此工艺钙渣原料纯度低，镁、硫、硅、铁等杂质含量较高，会使生成的六铝酸钙中伴随生成一些低熔相，而这些杂质相的存在会降低浇注料的高温使用性能。

授权公告号为CN102602970B的发明专利文献公开了一种利用铝型材厂阳极氧化废渣制备的六铝酸钙及其制备方法，使用铝型材厂阳极氧化废渣及石灰石作为原料，湿磨后，过滤脱水，破碎，加入适量结合剂，混合均匀后困料处理，压制成型，烘干后，置于高温炉内1400～1600℃烧结2～5h。此工艺过程复杂，且原料纯度低，即铝型材厂阳极氧化废渣中氧化铝含量仅有80～90％的氧化铝，杂质含量高会使生成的六铝酸钙中伴随生成一些杂质相，进而影响浇注料的高温性能。

目前工艺均为试验室小批量试验工艺，均采用高温炉进行烧制，生产效率低，且采用的原料大多杂质含量高，会伴随生产大量杂质物相，对六铝酸钙的使用产生负面影响。因此，工业化大批量生产出性能优异的六铝酸钙产品具有重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种六铝酸钙的制备方法，生产效率高，产量大，产品性能优异且稳定，能够将六铝酸钙的烧结温度降低100℃左右。

一种六铝酸钙的制备方法，包括以下步骤：

(1)将40～80wt％工业氧化铝粉和20～60wt％铝酸盐水泥混合均匀，得到混合粉，该混合粉经二次成球工艺处理，得到生球；

(2)所述生球烘干后，在1650℃～1800℃下，烧成1～5h，然后经破碎筛分，得到六铝酸钙。

本发明提供的六铝酸钙选用纯度较高的原料，并对原料的物理参数以及制备的工艺参数进行优选，使制备得到的六铝酸钙体积密度小，具有优良的高温体积稳定性、保温隔热性能以及抗碱性能。

步骤(2)中的烧成时间不包括升温时间，是指在烧成温度下的保温时间。

作为优选，所述工业氧化铝粉的粒度同时满足：D₅₀≤20μm，D₉₀≤45μm。

工业氧化铝粉的粒度越细，后期的烧成温度会有所下降，且使六铝酸钙生产量略微增多，但是过细的工业氧化铝粉容易在成球过程中发生自身的聚集，导致成球困难。

作为优选，所述铝酸盐水泥中CaO含量≥20wt％，Al₂O₃含量≤80wt％，比表面积≥300m²/kg。铝酸盐水泥中的原料杂质含量越多，会导致六铝酸钙的可使用温度有所下降。