[发明专利]一种用于制备高韧性耐火材料的粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，尤其是涉及一种用于制备高韧性耐火材料的粉体的制备方法。

背景技术

在传统意义上，耐火材料是指耐火度不低于1580℃的无机非金属材料，它是为高温技术服务的基础材料，是用作高温窑炉等热工设备的结构材料，以及工业高温容器和部件的材料，并且能够承受相应的物理化学变化及机械作用。

大部分耐火材料是以天然矿石（如耐火粘土、硅石、菱镁矿、白云石）为原料制造的，采用某些工业原料和人工合成原料（如工业氧化铝、碳化硅、合成莫来石、合成尖晶石等）也日益增多，因此，耐火材料的种类很多。耐火材料按照矿物组成可以分为氧化硅质、硅酸铝质、镁质、白云石质、橄榄石质、尖晶石质、含碳质、含锆质耐火材料及特殊耐火材料；按照制造方法可以分为天然矿石和人造制品；按其方式可分为块状制品和不定形耐火材料；按照热处理方式可分为不烧制品、烧成制品和熔铸制品；按照耐火度可分为普通、高级和特级耐火制品；按照化学性质可分为酸性、中性及碱性耐火材料；按照其密度可分为轻质及重质耐火材料；按照其制品的形状和尺寸可分为标准砖、异形砖、特异形砖、管和耐火器皿；还可以按其应用分为高炉用、水泥窑用、玻璃窑用、陶瓷窑用耐火材料等。

无机非金属材料的机械韧性较差是无机非金属和材料中普遍存在的一个问题，作为同属无机非金属材料的耐火材料，其机械韧性也较差，虽然在使用过程中耐火材料几乎不需要进行移动，但是其较差的机械韧性也影响到了其高温时候的抗热震性能，在急冷急热和使用的间隙由于较大的温差耐火材料极易在热胀冷缩作用下发生开裂、剥落等影响耐火材料完整性的情况，降低了耐火材料的使用寿命；同时对于那些需要经常进行移动的耐火材料制品，其较差的机械韧性则会大大增加耐火制品的损坏率，影响其日常使用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种对耐火材料粉体进行增韧改性并能获得具有高韧性性能的耐火材料粉体的耐火材料粉体制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于制备高韧性耐火材料的粉体的制备方法，包括以下步骤：

a）备料：按以下重量份准备原料：氧化铝120份，氧化镁35～45份，增韧剂2～5份，粘结剂1～3份；

b）原料粉碎：将氧化铝和氧化镁分别粉碎至3000～4000目；

c）初步造粒：将氧化铝和氧化镁混合均匀，然后向其中喷入氧化铝和氧化镁总重量2～5wt%的水，喷水的同时不断振动造粒；

d）再次造粒：将粘结剂添加到初步造粒后的粉料中，并球磨干混20～30分钟；

e）增韧改性：将增韧剂添加到步骤d处理后的粉料中，并球磨干混10～20分钟，干燥后制得用于制备高韧性耐火材料的粉体。

在耐火材料体系中，镁铝尖晶石系耐火材料是一种重要的耐火材料。当氧化镁和氧化铝原料粉体中氧化铝的摩尔百分比为50%左右时，经高温处理后会生成稳定的并具有极好耐高温性能的镁铝尖晶石物相，同时氧化铝含量越高，镁铝尖晶石相更稳定；由于氧化铝，特别是高纯氧化铝的成本是氧化镁的两倍甚至更多，因此在保证能够生成稳定镁铝尖晶石相的前提下尽量减少氧化铝的添加量；本发明中氧化铝的摩尔百分比在51.4～57.6%范围内，经后续高温处理后能够生成足量并稳定存在的镁铝尖晶石相，并能尽量降低生产成本。

本发明制得的用于制备高韧性耐火材料的粉体按需求成型后可以直接用于烧结，无需再进行其他的处理。本发明中采用二次造粒的方法，第一次造粒是针对原料氧化铝和氧化镁的造粒，采用喷水的造粒方式，目的是为了让氧化铝和氧化镁混合均匀并能形成一定粒径的大颗粒，造粒后形成的大颗粒的粒径在0.01毫米的数量级，这样利于后续的工艺，同时也利于后续步骤中增韧剂能够更好的分布在氧化镁氧化铝粉体的缝隙中；第二次造粒采用先第一次造粒得到的粉料中添加粘结剂的方式进行造粒，将原先粒径为0.01毫米级别的颗粒造粒形成粒径为0.1毫米数量的粉料颗粒，并在粉料均匀包裹上粘结剂为下一步增韧剂能够稳定的附着在颗粒的表面；本发明中，先二次造粒再向其中添加增韧剂而不是一开始就加入增韧剂的目的是使增韧剂在粉体中形成小范围的集中分布；由于增韧剂的添加量很少，如果增韧剂在粉体中均匀分布的，烧制而得的耐火材料中产生裂缝后，增韧剂较少则难以阻止裂缝的延伸，按本发明中的方法，让增韧剂在小范围中相对的集中，当裂缝蔓延到是可以有足够的能力阻止裂缝的蔓延，保证耐火材料的断裂韧性。

作为优选，增韧剂由五氧化二铌和五氧化二钽按6：2～3的重量比组成。