[发明专利]一种耐渣蚀轻量矾土熟料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐渣蚀轻量矾土熟料及其制备方法。其技术方案是：以89～97wt％的矾土生料微粉、1～9wt％的炭黑和0.1～4wt％的草木灰为原料；先将所述原料在行星球磨机中混合均匀，然后在100～200MPa条件下机压成型，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℃和埋碳条件下保温3～8小时，制得耐渣蚀轻量矾土熟料。本发明成本低和工艺简单，所制备的耐渣蚀轻量矾土熟料具有孔径小、强度高和抗熔渣能力强的特点。

技术领域

本发明属于轻量矾土熟料技术领域。具体涉及一种耐渣蚀轻量矾土熟料及其制备方法。

背景技术

冶金、水泥、玻璃、化工、电力等高温工业是全球工业领域的耗能大户，实现高温工业节能减排对于促进资源和能源节约、实现可持续发展有重要意义。工作层耐火材料轻量化是高温工业节能减排的重要方向，开发可直接用于工作层的轻量耐火材料已成为本领域所关注的重要课题，其关键在于制备孔径小、高强、耐渣蚀的轻量耐火骨料。

矾土熟料是全球耐火材料消耗量最大的耐火原料之一，被广泛地用于高温工业炉用耐火材料。目前国内外针对轻量矾土熟料制备开展了一定的研究。“一种微孔轻量矾土耐火骨料及其制备方法”(ZL 201410447797.X)专利技术，以矾土生料、有机聚合物和添加剂为原料，外加水，在行星球磨机湿磨、固化、干燥、高温烧成，虽制得微孔轻量矾土耐火骨料，但采用的湿磨工艺较复杂和成本高，且所制备的微孔轻量矾土耐火骨料孔径较大，抗熔渣能力有待提高。“一种轻量微闭孔矾土耐火骨料及其制备方法”(ZL 201610903975.4)专利技术，以3～10℃/分钟的升温速率，将块状矾土生料分段升温至最终温度，虽制得轻量微闭孔矾土耐火骨料，但制备的轻量微闭孔矾土耐火骨料平均孔径高达2μm，孔径较大，机械力学性能和抗熔渣能力不佳。Fu等(Fu,et al.Role of liquid phase amounts in the poreevolution of lightweight bauxite_Experimental and thermal simulation studies[J].Ceramics International,2019,45:6216-6222.)采用湿磨法虽制得轻量矾土骨料；但湿磨工艺较复杂、成本高，且所制备的轻量矾土骨料平均孔径达5.03μm，抗熔渣能力不佳。

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耐渣蚀轻量矾土熟料的制备方法；用该方法制备的耐渣蚀轻量矾土熟料孔径小、强度高和抗熔渣能力强。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：以89～97wt％的矾土生料微粉、1～9wt％的炭黑和0.1～4wt％的草木灰为原料，先将所述原料在行星球磨机中混合均匀，再于100～200MPa条件下机压成型，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℃和埋碳条件下保温3～8小时，即得耐渣蚀轻量矾土熟料。

所述矾土生料微粉的Al₂O₃含量≥60wt％，粒径D₅₀为1～10μm。

所述炭黑的C含量≥99wt％，粒径≤100nm。

所述草木灰的粒径≤10μm。

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：

(1)本发明以矾土生料微粉、炭黑和草木灰为原料，在行星球磨机中混匀后机压成型，经干燥及埋碳高温热处理，即得耐渣蚀轻量矾土熟料，故工艺简单；本发明以矾土生料为主要原料，矾土生料是一种来源广泛的天然原料，价格较低；此外，本发明采用的其他原料也来源广泛，价格较低。因此，制备耐渣蚀轻量矾土熟料的生产成本低。

(2)本发明引入的草木灰在热处理过程中分解为氧化钾和二氧化碳，氧化钾能够在高温下与矾土中的二氧化硅组分及其他杂质形成液相，这些液相能够分割及堵塞大气孔。因此，经高温烧成后，所制备的耐渣蚀轻量矾土熟料孔径较小。