[发明专利]一种中空镁铝尖晶石晶须骨架多孔陶瓷的制备方法

说明书

本发明专利涉及一种中空镁铝尖晶石晶须骨架多孔陶瓷材料的制备方法，以轻烧氧化镁粉和活性氧化铝粉为主要原料，石墨粉和金属铝粉为还原剂，淀粉作为结合剂，经预混、混炼、成型、干燥、烧成，得到具有中空镁铝尖晶石晶须骨架多孔陶瓷材料。本发明制备的中空镁铝尖晶石须骨架多孔陶瓷材料，由资源丰富的Al₂O₃、MgO质和石墨为原料制备，成本低廉；镁铝尖晶石须具有优良的耐高温、耐腐蚀、优越的热震稳定性和力学性能，将其引入多孔陶瓷材料可提高材料的韧性、增加冲击强度，有利于提高陶瓷材料的使用寿命；同时原位生长的中空镁铝尖晶石须解决了外加晶须所造成的分布不均匀这一问题，有助于提高试样的抗折强度。

技术领域

本发明涉及无机化工技术领域，具体涉及一种中空镁铝尖晶石晶须骨架多孔陶瓷的制备方法。

背景技术

工业窑炉作为高温工业中主要的生产设备，其较大的热损耗导致能源利用率低于70%，因此工业窑炉设备的节能降耗势在必行。工业窑炉的隔热保温材料一定程度上降低了能量损耗，因此研制具有隔热效果好、抗热震性能优越等优点的高温隔热材料是工业窑炉发展的重要方向。多孔氧化铝陶瓷由于具有气孔丰富均匀、耐高温、低热导率、较高的高温强度等优点而被广泛研究，能够用作高温隔热材料以显著降低热损，提高工业窑炉的能源利用效率。因此应用于高温或者超高温工业窑炉的工作面砖主要使用氧化镁质多孔陶瓷材料，主要以氧化镁颗粒骨料，通过镁橄榄石或尖晶石相结合制备镁质多孔材料。这些材料的特点为体积密度相对较高，气孔率较低，导热系数相对较大，于降低窑炉重量，节能降耗不利。并且在较高的气孔率下，其强度相对较低，限制了镁质多孔材料的广泛应用，本发明针对现有的技术不足，提供了一种中空镁铝尖晶石晶须骨架多孔陶瓷的制备方法。

发明内容

一种中空镁铝尖晶石晶须骨架多孔陶瓷的制备方法，以轻烧氧化镁粉、活性氧化铝粉为主要原料，石墨粉和金属铝粉为还原剂，淀粉作为结合剂，经预混、混炼、成型、干燥、烧成，得到具有中空镁铝尖晶石晶须骨架多孔陶瓷。在较低的温度下烧成，高温下形成中空镁铝尖晶石晶须网络骨架，进一步增强了多孔陶瓷的抗折强度，从而得到高强度、高气孔率镁铝尖晶石多孔陶瓷。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种中空镁铝尖晶石晶须骨架多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，以轻烧氧化镁粉和活性氧化铝粉为主要原料，石墨粉和金属铝粉为还原剂，淀粉作为结合剂，经预混、混炼、成型、干燥、烧成，得到具有中空镁铝尖晶石晶须骨架多孔陶瓷材料，其具体操作步骤如下：

步骤一，将菱镁矿破碎至粒径小于200目，经700-1000℃保温30分钟，制得轻烧氧化镁粉；以质量百分比计，将15-22%粒径200目以下的轻烧氧化镁粉、50-55%粒径200目以下的活性氧化铝粉、22-30%粒径200目以下的石墨粉和4-8%粒径200目以下的金属铝粉，在搅拌机中进行充分预混，得预混物料；

步骤二，外加以预混物料总质量4-8%的水和5-10%粒径200目以下的淀粉，加入到步骤一的预混物料中，置于混炼机中继续混炼10-20分钟，得到混炼后的泥料；

步骤三，将混炼后的泥料放入模具中压制成型，形成多孔陶瓷坯体；

步骤四，将成型后的多孔陶瓷坯体于120℃的条件下干燥24-48小时；

步骤五，将干燥后的多孔陶瓷坯体于1350-1550℃的高温中煅烧2-6小时，随炉自然冷却后取出，即得到具有中空镁铝尖晶石晶须骨架多孔陶瓷材料。

所述步骤三中压制成型的成型压力需控制在1-5MPa。