一种莫来石-刚玉质轻量耐火材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种莫来石

【技术实现步骤摘要】
一种莫来石
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刚玉质轻量耐火材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于耐火材料生产
，特别涉及一种莫来石
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刚玉质轻量耐火材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]耐火材料广泛应用于钢铁、有色金属、玻璃、水泥、陶瓷、轻工、军工等各个领域，是保证上述产业生产运行和技术发展必不可少的一部分，在高温工业的生产中起着不可替代的重要作用。莫来石
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刚玉耐火材料以其膨胀均匀、热稳定好、荷重软化温度高、高温蠕变小等特点广泛应用于热风炉、水泥窑、玻璃熔窑、中温反应炉内衬及高温窑具等方面。近年来，随着环境问题和能源危机再次成为全球最关注的热点，节能减排成为企业及政府考核的重要指标之一。作为能耗重头的高温工业，为保证高温窑炉的使用寿命及稳定生产，其炉衬部位常采用具有良好抗侵蚀性能和较高使用寿命的重质耐火材料。
[0003]为实现高温工业的节能降耗，耐火材料领域科技工作者提出了体积密度介于轻质耐火材料和重质耐火材料之间的轻量耐火材料的概念，通过引入轻量骨料来代替部分致密骨料，在不显著降低材料高温性能的前提下，降低高温工作衬处耐火材料的体积密度来实现轻量化，减少能耗，相关研究表明隔热耐火材料越靠近高温工作面，其隔热节能效果越好。关于莫来石
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刚玉轻量耐火材料目前已有的报道是通过引入轻量莫来石骨料或高铝矾土轻量骨料来制备轻量莫来石
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刚玉耐火材料。研究证实，轻量骨料的引入使得该耐火材料体积密度降低，隔热性能提高，但同时导致莫来石
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刚玉耐火材料的高温荷载能力及抗熔渣侵蚀渗透能力降低，影响其使用寿命。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种莫来石
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刚玉质轻量耐火材料及其制备方法，借助液相辅助下的宏观Kirkendall效应制备莫来石
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刚玉轻量耐火材料，以期在保持低热导率的情况下，实现轻量化，并在保证高温使用性能的同时，提高保温隔热能力；进一步地，还保证其具有较高的耐压强度和荷重软化温度。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种莫来石
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刚玉质轻量耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一，选取刚玉细粉、氧化铝微粉和粘土磨细混匀，作为细粉部分；
[0008]步骤二，将耐火材料原料按照颗粒级配进行配料，骨料部分为不同质量比的铝矾土颗粒与石英颗粒；
[0009]步骤三，将骨料部分混合，再加入纸浆废液混合，再加入细粉混合，之后进行睏料；
[0010]步骤四，将睏料后的物料成型、干燥；
[0011]步骤五，将干燥后的产品在空气气氛下1550℃～1650℃烧结保温，保证试样内Al2O3与SiO2充分反应生成莫来石，即得莫来石
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刚玉轻量耐火材料。
[0012]在一个实施例中，所述步骤一，将刚玉细粉、氧化铝微粉和粘土磨细至180目及以
下，按质量比2:1:1混匀。
[0013]在一个实施例中，所述粘土为广西白泥。
[0014]在一个实施例中，所述步骤二，铝矾土颗粒为高铝矾土颗粒，石英颗粒为石英砂。铝矾土颗粒与石英颗粒质量比范围可选为(35～25)：(25～35)。
[0015]在一个实施例中，所述步骤二，骨料部分与细粉部分的质量比为3:2，其中细粉部分共混至混合均匀。
[0016]在一个实施例中，所述步骤三，先加入骨料混合2～5分钟，再加入纸浆废液混合3～5分钟，再加入细粉混合5～20分钟，在混合机中混合时间总计20～30分钟，混合后置于密闭容器或塑料袋中睏料2小时至6小时。
[0017]在一个实施例中，所述步骤四，睏料后的物料采用半干法成型。
[0018]在一个实施例中，所述步骤四，将成型好的产品自然晾晒半天至1天，然后在干燥设备中，采用阶段升温和保温方式进行干燥，最后在110℃保温6到24小时。
[0019]本专利技术方法制备的莫来石
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刚玉轻量耐火材料体积密度2.12～2.23g/cm3，强度70.1～95.0MPa。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0021](1)由于采用液相辅助下的宏观Kirkendall效应实现材料的造孔和反应烧结，为此可以通过调整石英颗粒的加入量、加入粒度和烧成温度，方便地调节制品的体积密度、气孔率和气孔分布及大小，从而调控耐火材料的保温隔热性能。
[0022](2)由于采用液相辅助下的宏观Kirkendall效应实现材料的造孔和反应烧结，高温下石英液相流动转移造孔，实现了一步法制备莫来石
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刚玉轻量耐火材料，避免了轻量莫来石骨料的制备，在减少试样性能损失的条件下实现了轻量化。
[0023](3)以石英颗粒作为骨料，烧成后试样中仍残余部分非晶态石英，再次置于高温下时会继续与氧化铝进行反应生成莫来石，莫来石生成产生的体积膨胀会进一步提高试样的高温承载能力和抗蠕变性能。
[0024](4)由于生成的莫来石晶体呈现柱状，材料具有良好的热震稳定性。
[0025](5)可以根据不同使用场合选择使用刚玉细粉、氧化铝微粉或其他氧化铝质材料，产品性能可调控范围大。
附图说明
[0026]图1为材料在不同烧成温度下(1450℃、1500℃、1550℃、1600℃)烧成后的反光显微镜照片。
[0027]图2为加入不同粒度(10～18目、18～50目、50～100目、100～140目)石英颗粒烧成后材料的X射线衍射分析结果。
[0028]图3为轻量莫来石
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刚玉耐火材料的制备机理图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。
[0030]本专利技术为一种莫来石
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刚玉质轻量耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
[0031]步骤一，选取刚玉细粉、氧化铝微粉和粘土磨细混匀，作为耐火材料配料中的细粉
部分。
[0032]示例地，本步骤中，粘土选择广西白泥，各组分磨细至180目及以下，并按质量比2:1:1混匀。
[0033]步骤二，将耐火材料原料按照颗粒级配进行配料，骨料部分为不同质量比的铝矾土颗粒与石英颗粒。
[0034]示例地，本步骤中，铝矾土颗粒为高铝矾土颗粒，石英颗粒为石英砂。铝矾土颗粒与石英颗粒质量比范围可选为(35～25)：(25～35)，典型如35:25、30:30、25:35。骨料部分与细粉部分的质量比为3:2，其中细粉部分须事先共混至混合均匀。
[0035]步骤三，将骨料部分混合，再加入纸浆废液混合，再加入细粉混合，之后进行睏料。
[0036]示例地，本步骤中，先加入骨料混合2～5分钟，再加入纸浆废液混合3～5分钟，再加入细粉混合5～20分钟，在混合机中混合时间总计20～30分钟，混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种莫来石
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刚玉质轻量耐火材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，选取刚玉细粉、氧化铝微粉和粘土磨细混匀，作为细粉部分；步骤二，将耐火材料原料按照颗粒级配进行配料，骨料部分为不同质量比的铝矾土颗粒与石英颗粒；步骤三，将骨料部分混合，再加入纸浆废液混合，再加入细粉部分混合，之后进行睏料；步骤四，将睏料后的物料成型、干燥；步骤五，将干燥后的产品在空气气氛下1550℃～1650℃烧结保温，保证试样内Al2O3与SiO2充分反应生成莫来石，即得莫来石
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刚玉轻量耐火材料。2.根据权利要求1所述莫来石
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刚玉质轻量耐火材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一，将刚玉细粉、氧化铝微粉和粘土磨细至180目及以下，按质量比2:1:1混匀。3.根据权利要求1或2所述莫来石
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刚玉质轻量耐火材料的制备方法，其特征在于，所述粘土为广西白泥。4.根据权利要求1所述莫来石
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刚玉质轻量耐火材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二，铝矾土颗粒为高铝矾土颗粒，石英颗粒为石英砂，铝矾土颗粒与石英颗粒质量比范围为(35～25)：(25～35)。5.根据权利要求1所述莫来石
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇驰，尹洪峰，汤云，辛亚楼，任小虎，袁蝴蝶，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：