[发明专利]一种轻量化刚玉-镁铝尖晶石耐火材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种轻量化刚玉‑镁铝尖晶石耐火材料及其制备方法。其技术方案是：以10～18wt％、25～30wt％和15～20wt％的粒径依次为3～5mm、1～2.8mm和0.1～0.8mm的纳米孔径的多孔刚玉‑镁铝尖晶石陶瓷材料颗粒为骨料，以12～18wt％的纳米孔径的多孔刚玉‑镁铝尖晶石陶瓷材料细粉、12～20wt％的刚玉细粉、2～5wt％的镁砂细粉和3～8wt％的α‑Al₂O₃微粉为基质。先将骨料置于真空搅拌机中，抽真空，再外加骨料和基质之和3～8wt％的氯化镁溶液，搅拌，关闭抽真空系统；然后加入基质，搅拌，成型，干燥，在1450～1650℃保温，冷却，即得轻量化刚玉‑镁铝尖晶石耐火材料。本发明所制制品的气孔为纳米级，导热系数低、强度高、抗介质侵蚀性能好和热震稳定性优异。

技术领域

本发明属于刚玉-镁铝尖晶石耐火材料技术领域。尤其涉及一种轻量化刚玉-镁铝尖晶石耐火材料及其制备方法。

背景技术

刚玉-镁铝尖晶石耐火材料由于具有高的耐火度、强的抗渣性能，已广泛应用于钢包、RH精炼炉和有色冶金等工业窑炉。现有的刚玉-镁铝尖晶石耐火材料一般以烧结或电熔的致密刚玉为原料，不仅导热系数大，而且热震稳定性差，在服役过程中，一方面会导致高温窑炉炉壳温度过高，造成大量热量损失、炉壳变形，另一方面，会因间歇式操作使产生应力损毁。随着人们对节能环保的重视，使高能耗的钢铁、有色冶金等高温工业面临着巨大的节能减排压力，作为工业窑炉的基础材料，耐火材料对高温工业的节能减排有着重要责任，因此发展低导热、高抗介质侵蚀和热震性能良好的轻量化刚玉-镁铝尖晶石耐火材料具有重要的现实意义。

目前，关于轻量化刚玉-尖晶石耐火材料的研究已有进展：如“一种刚玉-尖晶石轻量耐火材料及其制备方法”(ZL201610172544.5)专利技术，采用氧化镁碳热还原输运氧化法，制得了不同密度梯度的轻量刚玉-尖晶石耐火材料，其制备条件对气氛要求很苛刻，制得的材料表面致密、内部疏松，一旦表面致密层损毁，内部疏松的多孔结构将与侵蚀介质直接接触，这势必对材料造成严重损毁；又如“一种轻量刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法”(ZL201510550636.8)专利技术，采用球形刚玉骨料替代致密刚玉原料，制得导热系数较低、热震稳定性较好的轻量化耐火材料，但其骨料的合成温度高达1900～2100℃，能耗严重。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种制备工艺简单、能耗较低和气孔为纳米级的轻量化刚玉-镁铝尖晶石耐火材料的制备方法，用该方法制备的轻量化刚玉-镁铝尖晶石耐火材料的导热系数低、强度高、抗介质侵蚀性能好和热震稳定性优异。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

以10～18wt％的粒径为3～5mm的纳米孔径的多孔刚玉-镁铝尖晶石陶瓷材料颗粒、25～30wt％的粒径为1～2.8mm的纳米孔径的多孔刚玉-镁铝尖晶石陶瓷材料颗粒和15～20wt％的粒径为0.1～0.8mm的纳米孔径的多孔刚玉-镁铝尖晶石陶瓷材料颗粒为骨料，以12～18wt％的粒径小于0.074mm的纳米孔径的多孔刚玉-镁铝尖晶石陶瓷材料细粉、12～20wt％的刚玉细粉、2～5wt％的镁砂细粉和3～8wt％的α-Al₂O₃微粉为基质。

先将所述骨料置于真空搅拌机中，抽真空至2.0kPa以下，再加入所述骨料和所述基质之和3～8wt％的氯化镁溶液，搅拌10～15分钟，关闭抽真空系统；然后加入所述基质，搅拌均匀；在100～200MPa条件下机压成型，成型后的坯体在110～220℃条件下干燥12～36小时，最后在1450～1650℃条件下保温3～8小时，冷却，即得轻量化刚玉-镁铝尖晶石耐火材料。

所述纳米孔径的多孔刚玉-镁铝尖晶石陶瓷材料的制备步骤是：