[发明专利]一种多级孔结构矾土熟料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多级孔结构矾土熟料及其制备方法。其技术方案是：先以85～93wt％的矾土生料微粉、0.1～10wt％的氧化铝微粉、0.1～5wt％二氧化硅微粉和0.1～8wt％的可溶盐为原料，外加占所述原料30～50wt％的水，在行星球磨机中混合均匀，得到泥料；再将所述泥料在真空挤泥机中成型，得到生坯；然后将所述生坯在110～200℃条件下干燥12～36小时，在1550～1750℃条件下保温1～8小时，即得多级孔结构矾土熟料。本发明成本低和工艺简单，所制备的多级孔结构矾土熟料含微‑纳米多级晶内气孔，具有力学性能好、抗热震性能好、热导率低和抗熔渣能力强的特点。

技术领域

本发明属于矾土熟料技术领域。具体涉及一种多级孔结构矾土熟料及其制备方法。

背景技术

随着经济的飞速发展，高能耗产业如钢铁、水泥、电力行业等对能源的需求日益增加，能源短缺与需求迅速增加的矛盾日益突出。现代高温行业不仅要求所使用的耐火材料具有优异的机械强度、抗热剥落性能好和抗侵蚀及冲刷性能优良，还要求能耗低和热效率高。因此，开发满足上述多种功能的高品质耐火材料成为耐火材料行业的研究重点。

工作层耐火材料轻量化被认为是有可能实现耐火材料具有高品质、多功能的有效途径。首先，轻量化能够提升工作层的隔热性能、减少散热，从而降低热量散失及加热成本，有利于实现节能减排；其次，轻量化过程中引入的气孔能够在温度剧变时有效容纳热应力，有利于提升工作层耐火材料的抗热剥落性能；最后，当所制备的轻量耐火材料气孔尺寸较小时，对耐火材料的抗渣性能及机械强度影响不大，甚至可能有所提升。

然而，在轻量化过程中引入的气孔会对材料的机械强度及抗渣性产生影响，因此，工作层耐火材料轻量化的关键在于使其具有可靠的机械强度及抗渣性能。由于耐火材料轻量化通常是通过制备轻量耐火骨料来实现的，通常认为降低轻量耐火材料的显气孔率和孔径有望实现低导热系数、高机械强度及可靠抗渣性能之间的平衡。

近年来，世界各地开展了许多关于轻量骨料及其相应的工作衬用轻量耐火材料的研究，并报道了许多制备轻量骨料的方法，主要是通过两种方式成孔：(1)在生坯中引入某些可以占据一定空间的物质，经热处理将该物质分解或排出，从而形成孔隙，如添加造孔剂法、原位分解法、直接发泡法等。(2)通过引入添加剂或者细微颗粒而将生坯中颗粒堆积形成的孔隙保存在材料内部，如颗粒堆积法、反应结合法等。前者由于在热处理过程中物质分解及排出必然会形成的通道，孔隙以开口气孔的形式存在；后者主要是通过降低材料烧结过程中的扩散速率从而阻碍孔隙的排出；然而，由于扩散被抑制，晶界移动速率也随之降低，材料内部的孔隙也主要是显气孔。

综上所述，采用上述方法所制备的耐火骨料通常显气孔率较高、孔径较大，使用过程中无法抵御熔渣及高温介质的侵蚀与渗透。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，任务是提供一种成本低和工艺简单的多级孔结构矾土熟料的制备方法；用该方法制备的多级孔结构矾土熟料含微-纳米多级晶内气孔，力学性能好、抗热震性能好、热导率低和抗熔渣能力强。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：先以85～93wt％的矾土生料微粉、0.1～10wt％的氧化铝微粉、0.1～5wt％的二氧化硅微粉和0.1～8wt％的可溶盐为原料，外加占所述原料30～50wt％的水，在行星球磨机中混合均匀，即得泥料；然后将所述泥料在真空挤泥机中成型，得到生坯；再将所述生坯在110～200℃条件下干燥12～36小时，在1550～1750℃条件下保温1～8小时，制得多级孔结构矾土熟料。

所述矾土生料微粉的Al₂O₃含量≥45wt％，粒径D₅₀为1～10μm。

所述氧化铝微粉的Al₂O₃含量≥98wt％，粒径D₅₀为1～8μm。