[发明专利]一种节能型莫来石氧化锆复相耐火材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种节能型莫来石氧化锆复相耐火材料及其制备方法。其技术方案是：按Al₂O₃∶SiO₂的质量比为(2.55～2.85)∶1，将锆英石尾矿和矾土混合，即得混合料；再外加所述混合料3～5wt％的氧化钛、0.6～0.8wt％的氧化镧、4～6wt％的聚乙烯醇和30～40wt％的水，球磨5～7h，得到球磨料；然后将所述球磨料挤出成型，干燥，在1550～1650℃条件下保温4～8小时，自然冷却，制得节能型莫来石氧化锆复相耐火材料。本发明具有生产成本低、环境污染小和易于工业化生产的特点。所制备的莫来石氧化锆复相耐火材料较低的热膨胀系数低、的节能效果好和使用范围广。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域。具体涉及一种节能型莫来石氧化锆复相耐火材料及其制备方法。

背景技术

莫来石具有热膨胀系数小、耐火度高和电绝缘性强等诸多优点，广泛应用于耐火材料、化学和电力等行业。氧化锆具有不同的晶相，单斜晶相稳定在1170℃以下，四方晶相稳定在1170～2570℃之间，立方晶相稳定在2570～2680℃(熔点)之间。在莫来石的制备过程中引入氧化锆，利用氧化锆的相变增韧可较大幅度地提高材料的力学性能。

锆英石尾矿是锆英石开采以及选矿过程中产生的固体废弃物，利用锆英石尾矿制备含有氧化锆的莫来石材料不仅能降低生产成本、提高矿产利用效率和缓解目前矿产资源紧张的局面，且能减少尾矿造成的环境污染，具有良好的社会价值和经济价值。

“一种以粉煤灰为原料制备莫来石粉的方法”(ZL201210255167.3)和“改性高岭土低温制备莫来石的方法”(ZL201210104659.2)专利技术，虽制得莫来石材料，但主要缺陷在于：生产成本高和生产工艺复杂，不利于实现规模化生产；使用含氟化合物，造成环境污染。“一种基于废弃型砂的莫来石轻质隔热砖及其制备方法”(ZL201210105340.1)、“一种含锆堇青石复相材料及其制备方法”(ZL201410522759.6)、“一种含锆莫来石复相材料及其制备方法”(ZL201410522993.9)和“一种含锆莫来石-高硅氧玻璃复相材料及其制备方法”(201410523197.7)专利技术，上述技术使用精密铸造废弃型砂虽制得莫来石轻质隔热砖、含锆堇青石、含锆莫来石和含锆莫来石高硅氧玻璃，主要缺陷在于废弃型砂来源于金属铸造行业，其中所含的大量金属和金属氧化物削弱了高温性能。“一种利用粉煤灰生产莫来石的方法”(ZL201210005536.3)专利技术，该技术虽以预处理粉煤灰为原料经焙烧得到莫来石，生产过程中会产生大量的废水。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种生产成本低、环境友好和易于工业化生产的莫来石氧化锆复相耐火材料的制备方法。用该方法所制备的节能型莫来石氧化锆复相耐火材料的热膨胀系数低、节能效果好和使用范围广。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

按Al₂O₃∶SiO₂的质量比为(2.55～2.85)∶1，将锆英石尾矿和矾土混合，即得混合料；再外加所述混合料3～5wt％的氧化钛、0.6～0.8wt％的氧化镧、4～6wt％的聚乙烯醇和30～40wt％的水，球磨5～7h，得到球磨料；然后将所述球磨料挤出成型，干燥，在1550～1650℃条件下保温4～8小时，自然冷却，制得节能型莫来石氧化锆复相耐火材料。

所述锆英石尾矿：Al₂O₃含量为40～60wt％，SiO₂含量为30～50wt％，ZrO₂含量≥7wt％；所述锆英石尾矿的粒径≤0.15mm。

所述矾土：Al₂O₃含量为80～85wt％，SiO₂含量为10～15wt％；所述矾土的粒径≤0.089mm。