本发明专利技术公开了一种轻量化六铝酸钙‑镁铝尖晶石耐火材料及其制备方法。其技术方案是：以18～29wt％的粒径为3～5mm的微纳米孔径的多孔六铝酸钙‑镁铝尖晶石陶瓷材料颗粒、25～35wt％的粒径为1～2.9mm的微纳米孔径的多孔六铝酸钙‑镁铝尖晶石陶瓷材料颗粒为骨料，26～38wt％的粒径小于0.088mm的微纳米孔径的多孔六铝酸钙‑镁铝尖晶石陶瓷材料细粉、5～15wt％的氧化铝细粉、2～15wt％的轻烧菱镁矿细粉和5～15wt％的轻烧白云石细粉为基质，先将骨料置于搅拌机中再外加骨料和基质之和3～10wt％的氯化镁溶液，混合，再加入基质，搅拌，机压成型，干燥，在氮气气氛中和1450～1700℃下保温，冷却，制得轻量化六铝酸钙‑镁铝尖晶石耐火材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轻量化耐火材料，尤其涉及六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料。
技术介绍
1、为应对全球气候变化，降低co2温室气体排放、低碳生产成为社会关注的焦点。当前全球超过75％的钢铁生产是采用将铁矿石转化为钢铁的初级生产方式来实现的，90％的粗钢生产是以碳冶金和矿石为基础的高炉—转炉生产路线。该路线采用焦炭和煤粉作为还原剂和燃料，能源消耗大、碳排放高，环境污染严重。高炉炼铁co2排放量最大的工序，约占整个钢铁生产co2排放总量的70％～90％。通过高炉富氢、以氢代碳，是减少高炉炼铁过程碳消耗和碳排放的重要途径。富氢高炉在高温高压以及由h2和co组成的强还原气氛下运行，其运行期间还伴随着高速气流、熔渣和固体物质对炉衬耐火材料的侵蚀、冲刷和撞击，从而制约了富氢高炉的正常运行，因此发展抗还原性好、强度高、热震稳定性能优异、抗渣性能优良、导热系数低的轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料具有重要的现实意义。
技术实现思路
1、为实现上述目的，本专利技术首先提供了一种轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料的制备方法，包括步骤：
2、s100：制备多孔六铝酸钙-镁铝尖晶石陶瓷材料：
3、s101：将氢氧化铝细粉在高温炉中以3-5℃/min升温至置350～450℃，得到高孔隙率的氧化铝料；
4、s102：将高孔隙率的氧化铝料为70～90wt％、轻烧菱镁矿细粉为10～15wt％和轻烧白云石细粉为10～20wt％置于搅拌机中，抽真空至2～4kpa，搅拌得到混料ⅰ；
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p>5、s103：按混料ⅰ：氯化镁溶液质量比为100：(3～10)，将所述混料ⅰ和所述氧化镁溶液置于搅拌机中，搅拌10～30分钟，关闭抽真空装置，得到混料ⅱ；6、s103：将所述混料ⅱ在10～180mpa下机压成型，然后在110℃～160℃条件下干燥18～36h；烘干后，再以3～6℃/min的速率升温至1450～1700℃，保温5～10h，冷却，得到微纳米孔径的多孔六铝酸钙-镁铝尖晶石陶瓷材料；
7、s200：制备六铝酸钙-镁铝尖晶石骨料与基质：将所述微纳米孔径的多孔六铝酸钙-镁铝尖晶石陶瓷材料经破碎和筛分，分别得到：粒径为3～5mm的微纳米孔径的多孔六铝酸钙-镁铝尖晶石陶瓷材料颗粒；粒径为1～2.9mm的微纳米孔径的多孔六铝酸钙-镁铝尖晶石陶瓷材料颗粒；粒径小于0.088mm的微纳米孔径的多孔六铝酸钙-镁铝尖晶石陶瓷材料细粉；
8、s300：制备轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料：
9、s301：以18wt％的粒径为3～5mm的纳米孔径的多孔六铝酸钙-镁铝尖晶石陶瓷材料颗粒、32wt％的粒径为1～2.9mm的纳米孔径的多孔六铝酸钙-镁铝尖晶石陶瓷材料颗粒为骨料；以35wt％的粒径小于0.088mm的纳米孔径的多孔六铝酸钙-镁铝尖晶石陶瓷材料细粉、6wt％的氧化铝细粉、4wt％的轻烧菱镁矿细粉和5wt％的轻烧白云石细粉为基质；
10、s302：先将所述骨料置于搅拌机中，再加入所述骨料和所述基质之和5wt％的氯化镁溶液，混合、搅拌19分钟，关闭抽真空系统，然后加入所述基质，搅拌均匀，在120mpa条件下机压成型，接着在110℃条件下干燥24h；烘干后，在n2气氛下以3℃/min的速率升温至1480℃，保温6h，冷却，得到轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料。
11、进一步地，氢氧化铝细粉的al2o3含量为64～70wt％，所述氢氧化铝细粉粒径小于88μm。
12、进一步地，所述轻烧菱镁矿细粉mgo含量大于94wt％，所述轻烧菱镁矿细粉粒径小于40μm。
13、进一步地，所述轻烧白云石细粉cao含量为65～75wt％，所述轻烧白云石细粉的粒径小于45μm。
14、进一步地，氧化铝细粉al2o3含量大于99wt％，所述氧化铝细粉的粒径小于50μm。
15、进一步地，所述氧化镁溶液mgcl2含量为15～30wt％。
16、本专利技术还提供了一种轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料，通过上述任意一种方法制得。
17、与现有技术，本专利技术具有以下突出特点和显著进步：
18、(1)本专利技术使用了经过改良的多孔六铝酸钙-镁铝尖晶石陶瓷颗粒，引入了微纳米孔多孔结构，从而有效就的减少了制品的导热系数。
19、(2)本专利技术采用氢氧化铝细粉分解得到的高孔隙率氧化铝细粉为原料，在真空条件下，向高孔隙率的氧化铝细粉中引入氯化镁溶液、轻烧菱镁矿细粉和轻烧白云石细粉，氯化镁溶液中的氯化镁会富集在高孔隙率的氧化铝细粉中的氧化铝颗粒颈部，通过高温原位反应生成体积膨胀的镁铝尖晶石，阻碍纳米孔径长大；高孔隙率的氧化铝细粉中引入菱镁矿细粉以填充高孔隙率的氧化铝细粉之间的空隙，氧化铝颗粒之间的气孔会纳米化，会增强纳米孔径，降低制品导热系数和透气度；同时加入轻烧白云石细粉，高温下轻烧白云石中细粉的氧化钙与氧化铝细粉发生反应，原位形成板片状的六铝酸钙，填充了基体的空隙间隙；六铝酸钙在还原气氛中(h2和co)的稳定性高，以及和镁铝尖晶石热膨胀系数相近，不产生膨胀失配，可以紧密结合，对镁铝尖晶石有很好的增韧效果，从而制得的轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石陶瓷材料抗热震性优异、高温稳定性好、强度高等性能。
20、(3)本专利技术在制备中引入氯化镁溶液，分散度高，在1450～1700℃条件下，mgcl2与骨料和基质中的al2o3原位形成镁铝尖晶石，导致制品中的镁铝尖晶石小而分散，可以堵塞气孔，减少气孔分散性，同时更有利于交叉排列片状的六铝酸钙的生成，六铝酸钙和镁铝尖晶石热膨胀系数相近，不产生膨胀失配，可以紧密结合，还可以降低能耗，提高微纳米孔径的多孔六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料的强度；其次，骨料中的纳米孔径可以减少炉渣的渗透，又能够有效吸收因高温剧变产生的热应力，提高轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料的抗渣渗透能力和热震稳定性；另外，氧化铝细粉既能填充基质中的气孔使孔径微纳米化，又能与基质和骨料中的氧化镁和氧化钙原位生成镁铝尖晶石和六铝酸钙，增强基质中微颗粒间及骨料与基质间的固固结合程度，进而提高轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料的高温强度。
21、本专利技术所制备的轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料：显气孔率为40～70％，体积密度1.5～2.7g/cm3；耐压强度为80～160mpa。
22、因此本专利技术所制制品具有导热系数低、抗热震性优异、高温稳定性好、强度高、抗渣性能优良等特点，适用于富氢高炉炉衬关键部位。
23、以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
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【技术保护点】
1.一种轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
2.如权利要求1所述的轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料的制备方法，其中，氢氧化铝细粉的Al2O3含量为64～70wt％，所述氢氧化铝细粉粒径小于88μm。
3.如权利要求1所述的轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料的制备方法，其中，所述轻烧菱镁矿细粉MgO含量大于94wt％，所述轻烧菱镁矿细粉粒径小于40μm。
4.如权利要求1所述的轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料的制备方法，其中，所述轻烧白云石细粉CaO含量为65～75wt％，所述轻烧白云石细粉的粒径小于45μm。
5.如权利要求1所述的轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料的制备方法，其中，氧化铝细粉Al2O3含量大于99wt％，所述氧化铝细粉的粒径小于50μm。
6.如权利要求1所述的轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料的制备方法，其中，所述氧化镁溶液MgCl2含量为15～30wt％。
7.一种轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料，其特征在于，通过上述权利要求1-6中任意一种方法制得。
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【技术特征摘要】
1.一种轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
2.如权利要求1所述的轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料的制备方法，其中，氢氧化铝细粉的al2o3含量为64～70wt％，所述氢氧化铝细粉粒径小于88μm。
3.如权利要求1所述的轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料的制备方法，其中，所述轻烧菱镁矿细粉mgo含量大于94wt％，所述轻烧菱镁矿细粉粒径小于40μm。
4.如权利要求1所述的轻量化六铝酸钙-镁铝尖晶石耐火材料的制备方法，其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢正亚，张玉文，叶水鑫，武文合，祝凯，鲁雄刚，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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