[发明专利]一种梯度组成微孔刚玉-尖晶石材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种梯度组成微孔刚玉‑尖晶石材料及其制备方法。其技术方案是：将50～92wt％的氧化铝粉和8～50wt％的前驱体混合，研磨，成型；在1600～1900℃条件下煅烧0.5～20h，利用含MgO前驱体在高温下原位分解反应形成微纳米封闭气孔，同时分解产物与刚玉基体反应形成尖晶石，即在刚玉晶体内部或晶间形成由梯度组成的尖晶石包围的微纳米封闭气孔，制得梯度组成微孔刚玉‑尖晶石材料。本发明制备的梯度组成微孔刚玉‑尖晶石材料具有显气孔率低、体积密度相对较小、热导率较低、抗冲刷能力强、抗剥落能力强、抗渣侵蚀和渗透性能良好的特点。

技术领域

本发明属于刚玉-尖晶石材料技术领域。具体涉及一种梯度组成微孔刚玉-尖晶石材料及其制备方法。

背景技术

节能降耗已成为高温工业的重要发展方向。传统的轻质隔热耐火材料具有较低的热导率和体积密度，能有效降低高温设备的热量损失，同时也能有效减少高温设备的重量。但由于轻质材料具有较高的显气孔率，其力学性能、抗侵蚀、抗渗透和抗冲刷能力都较差，不能直接用作工作层，而只能作为保温层或永久层。研究表明，工作层的隔热效果对高温工业的节能降耗至关重要，开发能在工作层直接使用的高强度、耐高温、抗侵蚀和抗渗透性能优良的隔热耐火材料对高温工业的节能减排具有重要意义。

顾华志等人公开了“一种微孔刚玉骨料及其制备方法”(ZL201410405108.9)，并将其用于刚玉-尖晶石浇注料，研究发现，微孔刚玉骨料可以有效降低刚玉-尖晶石浇注料的导热系数，达到改善钢包保温效果的目的，即刚玉骨料的微孔化可以明显降低导热系数，但同致密骨料相比较，微孔刚玉骨料的抗渣侵蚀能力、抗渣渗透能力有所下降。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种显气孔率低、体积密度相对较小、热导率较低、抗冲刷能力强、抗剥落能力强、抗渣侵蚀和渗透性能良好的梯度组成微孔刚玉-尖晶石材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

将50～92wt％的氧化铝粉和8～50wt％的前驱体混合，研磨，成型；在1600～1900℃条件下煅烧0.5～20h，即得梯度组成微孔刚玉-尖晶石材料。

所述氧化铝粉为α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃、工业氧化铝中的一种以上。

所述前驱体为碳酸镁、碱式碳酸镁、镁铝混合氢氧化物粉体、氢氧化镁和氢氧化铝的混合物、氢氧化镁和勃姆石的混合物、氢氧化镁和铝溶胶的混合物中的一种。

所述氧化铝粉的粒径≤74μm。

所述前驱体的粒径均≤44μm。

所述镁铝混合氢氧化物粉体的制备方法是：

步骤一、按Al₂O₃︰MgO的物质的量比为(1～4)︰1，将含镁物料与含铝物料混合，得到混合料。

所述含镁物料为氯化镁、硫酸镁、硝酸镁、含镁卤水、海水中的一种。

所述含铝物料为偏铝酸钠、或偏铝酸钠与氢氧化钠的混合物。

步骤二、按水∶添加剂∶所述混合料的质量比为(1～20)∶(0～0.02)∶1，向所述混合料中加入水和添加剂，搅拌0.5～5小时或研磨0.5～5小时，制得浆料。

所述添加剂为吐温80、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇、椰油酸二乙醇酰胺中的一种以上。

步骤三、将所述浆料通过离心机洗涤分离3～5次或通过无机陶瓷膜洗涤分离3～5次，然后进行压滤或离心分离，干燥，制得镁铝混合氢氧化物粉体。

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：