[发明专利]一种耐火浇注料用改性铝粉的制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种耐火浇注料用改性铝粉及其制备方法和用途，所述改性铝粉包括铝内核以及氧化铝壳层。所述方法包括：1)将铝粉和氧化物分散剂混合，得到混合粉料；2)在通入热氧化气体流的条件下对混合粉料进行热处理，得到改性铝粉。本发明的制备方法简单易行，成本低廉。所制备的金属铝改性粉体用于耐火浇注料，可解决金属铝粉与水间的水化问题，提升材料的高温服役性能；降低金属铝粉中低温热处理过程中的消耗，增强含铝元素的气相反应。

技术领域

本发明涉及无机非金属材料技术领域，尤其涉及耐火材料原料制备与防水化改性技术领域，具体涉及一种耐火浇注料用改性铝粉及其制备方法和用途。

背景技术

金属铝粉是Al₂O₃-C、MgO-C耐火材料常用的添加剂和防氧化剂，高温下 Al与C、N₂、CO等形成氮化物和碳化物晶须，增强材料理化性能，提高材料的服役寿命。随着洁净钢、超低碳钢冶炼技术的发展和人们对高品质钢用量的不断需求，金属铝在耐火材料中的地位越来越凸显。随着金属铝在耐火材料添加量的不断提高，金属铝已由传统的添加剂和防氧化剂上升为原料使用。目前，基于金属铝和氧化铝制备的金属铝-氧化物耐火材料，在RH炉外精炼、连铸用功能元件(滑板、水口、塞棒)等取得了显著效果。分析发现，在高温使用工况条件下金属铝与体系内的O₂、CO、N₂、Si、Al₂O₃、MgO和MgAl₂O₄等反应形成纤维状或片状碳化物、氮化物、氧碳化物、氧氮碳化物、阿隆、塞隆等高性能非氧化物。这些非氧化物的生成大大增强了耐火材料的高温服役性能。

耐火材料一般可分为定型制品和不定型制品。对定型制品Al₂O₃-C、MgO-C 耐火材料而言，这类耐火材料采用机压或等静压方式成型，憎水性酚醛树脂为结合剂。由于不含与金属铝发生水化反应的物质，金属铝可参与材料在高温服役过程中的物相反应，增强材料的服役性能，提高材料的使用寿命。然而，对不成型耐火材料而言，一般铝酸盐水泥为结合剂、水为介质，混以耐火材料的骨料和基质，采用浇筑方式成型，如CN104788114A和CN110272289A公开了浇注成型铝硅系耐火材料的制备方法。由于金属铝与水易发生水化现象而使其不能在耐火浇注料体系作为原料使用，致使耐火浇注料制品存在抗热震性能差、抗熔渣或钢水侵蚀性能差、服役寿命短等问题。

因此，为实现金属铝在耐火浇注料的应用，首先要解决金属铝的水化现象。

发明内容

为解决耐火浇注料用金属铝水化问题，本发明提供了一种耐火浇注料用改性铝粉及其制备方法和用途。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种耐火浇注料用改性铝粉，所述改性铝粉包括铝内核以及氧化铝壳层。

本发明通过在铝内核的表面引入氧化铝获得改性铝粉，金属铝的稳定化合态为氧化铝，氧化铝不具有水化现象。改性金属铝粉体能有效隔绝金属铝与水间的接触，避免了金属铝在常温浇注过程中的水化现象，使其能参与耐火材料高温下的物相反应。

优选地，所述铝内核的平均粒径为30-70μm。

优选地，所述氧化铝壳层的厚度为2μm-5μm，例如2μm、2.2μm、2.5μm、3μm、 3.5μm、3.8μm、4μm、4.5μm或5μm等。

优选地，所述改性铝粉为球形形貌。

第二方面，本发明提供如第一方面所述的耐火浇注料用改性铝粉的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将铝粉和氧化物分散剂混炼，得到混合粉料；

(2)在通入热氧化气体流的条件下对混合粉料进行热处理，得到改性铝粉。