一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法技术

本发明专利技术具体涉及一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法。所采用的技术方案是：以４０～６０ｗｔ％的α－Ａｌ２Ｏ３细粉、２５～４０ｗｔ％的α－Ａｌ２Ｏ３微粉、２～１０ｗｔ％的ρ－Ａｌ２Ｏ３微粉和５～２０ｗｔ％的电熔镁砂为原料，外加上述原料２０～３５ｗｔ％的水和０．１～１ｗｔ％的减水剂，混合３～５分钟，再外加上述原料０．２～０．４ｗｔ％的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在１４５０～１７００℃的条件下烧成，保温３～５小时。其中：α－Ａｌ２Ｏ３细粉的粒度为２００目；电熔镁砂的粒度为２００目；减水剂为聚羧酸类减水剂、无机盐类减水剂、木质素系减水剂、萘系减水剂中的一种。本发明专利技术具有工艺简单和节约能源的特点，所制备的刚玉尖晶石轻质隔热材料具有强度高、导热系数低和微膨胀的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于轻质隔热材料
，具体涉及一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其 制备方法。
技术介绍
节约能源，是经济保持可持续发展的重要措施之一，保温绝热则是节能的重要措 施之一，因而，具有微纳米孔的隔热保温材料在隔热保温领域具有重要的地位。隔热材料是 指气孔率高、体积密度低、热导率低的材料。为了在各种气氛(空气、H2,N2及CO等)下，满 足金属、非金属及其制品的高温热处理工艺要求，并降低能源消耗，不少科技人员致力于研 究在高温(1750-180(TC)下使用的轻质隔热材料。高强、超轻、低导热也一直是国内外轻质 隔热材料的发展方向。目前，镁铝尖晶石在钢包等设备中已广泛应用。由于其高热导率，使钢包中钢水温 度降低，钢包内衬温度下降，导致内衬表面粘钢，粘渣；钢包外壳温度升高，导致钢包外壳变 形，这使得炼钢变得困难。其它一些轻质隔热材料尽管热导率低，但耐火温度不够高，且存 在烧后线收缩及在使用中收缩的问题，将导致钢包内衬出现缝隙，使钢包散热过快，并存在 漏钢，渗钢的风险。关于钢包的隔热问题也已有了一些研究，如使用低密度的镁铝尖晶石骨料，制备 了一种低密度的钢包浇注料(R. Chen,P. He,N. Wang, J. Mou and F. Gan. development ofa Low Density Castable for Steel Ladle，” UNITECR，(《Proceedings，2003)；“一种轻质 镁铝尖晶石原料的制备方法”(CN200810049037.8)专利技术，提出了一种轻质镁铝尖晶石 的制备方法，采用Y -Al2O3细粉和菱镁矿细粉为主要原料，半干法成型，将烘烤后的坯体在 1650 1800°C煅烧，保温2 4小时，制得的轻质镁铝尖晶石原料可用于制备镁铝尖晶石 质隔热耐火材料制品；也有以氧化铝和氧化镁为主要原料(孙丽枫.镁铝尖晶石轻质耐火 材料的合成.东北大学硕土学位论文，2005)，外加一定量的成孔剂，可塑法成型，制备了镁 铝尖晶石轻质耐火材料。前两种方法虽然缓解了这一问题，但都需经过两步才制得轻质隔 热材料，不但工艺复杂，而且消耗大量能源，制得的轻质隔热材料导热系数高，存在烧后线 收缩及在使用中收缩的问题，因而在使用效果上电不是很明显。而第三种方法也有不足之 处，其产品在制备过程中生坯强度低，成品易变形。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种制作工艺简单和节约能源的刚玉 尖晶石轻质隔热材料的制备方法。用该方法所制备的刚玉尖晶石轻质隔热材料具有强度 高、导热系数低和微膨胀的特点。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是以40 60衬％的α -Al2O3细粉、 25 α -Al2O3微粉、2 IOwt %的P -Al2O3微粉和5 电熔镁砂为原 料，外加上述原料20 35wt%的水和0. 1 Iwt %的减水剂，混合3 5分钟，再外加上述原料0.2 0. 4衬％的泡沫剂，混合均勻，浇注成型，干燥后在1450 1700°C的条件下烧 成，保温3 5小时。上述技术方案中α -Al2O3细粉的粒度为200目；电熔镁砂的粒度为200目；减水 剂为聚羧酸类减水剂、无机盐类减水剂、木质素系减水剂、萘系减水剂中的一种。由于采用上述技术方案，本专利技术能通过一步法制得刚玉尖晶石轻质隔热材料，操 作工艺简单，节约能源，环境污染少；由于掺入该材料中的泡沫剂能在材料中形成大量封闭 和分布均勻的小孔，气体分子很难相互碰撞，结果将使材料热导率大大减低；形成的大量气 孔也使材料具有较低的体积密度，另外，由于采用氧化铝和电熔镁砂为原料，二者会在烧成 过程中反应生产尖晶石，并伴随一定(5 8%)的体积膨胀，从而导致材料的体积密度降 低。本专利技术所制备的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为0. 8 2. 2g/Cm3，500°C时 导热系数为0. 2 1. Ow/(m. k)，线变化率为0. 5% 1. 5%，耐压强度达到3 60Mpa。因此，本专利技术具有工艺简单和节约能源的特点，所制备的刚玉尖晶石轻质隔热材 料具有强度高、导热系数低和微膨胀的优点。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述，并非对其保护范围的限制本具体实施方式中α-Al2O3细粉和电熔镁砂的粒度为200日，以下实施例中将不 赘述实施例1 。以40 45衬％的α -Al2O3细粉、 35 α -Al2O3微粉、2 P -Al2O3微粉和12 电熔镁砂为原 料，外加上述原料20 25wt%的水和0. 3 0. 5wt%的聚羧酸类减水剂，混合3 5分钟， 再外加上述原料0. 2 0. 3衬％的泡沫剂，混合均勻，浇注成型，干燥后在1450 1600°C的 条件下烧成，保温3 4小时。减水剂为聚羧酸类减水剂、无机盐类减水剂、木质素系减水剂、萘系减水剂本实施 例ι所制得的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为0. 8 1. Og/cm3, 500°C时导热系数为 0. 2 0. 4w/(m. k)，线变化率为1.0% 1. 5%，耐压强度达到3 lOMpa。实施例2:。以45 50衬％的0^1203细粉、 30 α -Al2O3微粉、2 P -Al2O3微粉和15 电熔镁砂为原 料，外加上述原料25 30wt%的水和0. 1 0. 3wt%的无机盐类减水剂，混合3 5分钟， 再外加上述原料0. 3 0. 4衬％的泡沫剂，混合均勻，浇注成型，干燥后在16000 1700°C 的条件下烧成，保温4 5小时。本实施例2所制得的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为1. 0 1. 2g/cm3, 500°C时导热系数为0. 3 0. 5w/(m. k)，线变化率为0. 8 % 1. 2 %，耐压强度达到6 15Mpa。实施例3:。以50 55wt%的α -Al2O3细粉、25 α -Al2O3微粉、2 P -Al2O3微粉和10 电熔镁砂为原 料，外加上述原料30 35wt%的水和0. 1 0. 5wt%的聚羧酸类减水剂，混合3 5分钟， 再外加上述原料0. 2 0. 3衬％的泡沫剂，混合均勻，浇注成型，干燥后在1450 1600°C的 条件下烧成，保温3 4小时。本实施例3所制得的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为1. 2 1. 4g/cm3, 500°C时导热系数为0. 4 0. 6w/ (m. k)，线变化率为0. 5 % 0. 8 %，耐压强度达到10 20Mpa。实施例4 。以55 60衬％的α -Al2O3细粉、 25 α -Al2O3微粉、3 IOwt %的P -Al2O3微粉和5 IOwt %的电熔镁砂为原 料，外加上述原料30 35wt%的水和0. 1 0. 5wt%的无机盐类减水剂，混合3 5分钟， 再外加上述原料0. 2 0. 3衬％的泡沫剂，混合均勻，浇注成型，干燥后在1450 1600°C的 条件下烧成，保温4 5小时。本实施例4所制得的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为1. 4 1. 6g/cm3, 500°C时导热系数为0. 5 0. 7w/(m. k)，线变化率为0. 5 % 0. 8 %，耐压强度达到20 30Mpa。实施例5 。以40 43wt%的α -Al2O3细粉、 35 α -Al2O3微粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刚玉尖晶石轻质隔热材料的制备方法，其特征在于以４０～６０ｗｔ％的α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］细粉、２５～４０ｗｔ％的α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］微粉、２～１０ｗｔ％的ρ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］微粉和５～２０ｗｔ％的电熔镁砂为原料，外加上述原料２０～３５ｗｔ％的水和０．１～１ｗｔ％的减水剂，混合３～５分钟，再外加上述原料０．２～０．４ｗｔ％的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在１４５０～１７００℃的条件下烧成，保温３～５小时。

【技术特征摘要】
一种刚玉尖晶石轻质隔热材料的制备方法，其特征在于以40～60wt％的α Al2O3细粉、25～40wt％的α Al2O3微粉、2～10wt％的ρ Al2O3微粉和5～20wt％的电熔镁砂为原料，外加上述原料20～35wt％的水和0.1～1wt％的减水剂，混合3～5分钟，再外加上述原料0.2～0.4wt％的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在1450～1700℃的条件下烧成，保温3～5小时。2.根据权利要求1所述的刚玉尖晶石轻质隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：李远兵，李晓星，孔建益，赵雷，王兴东，李亚伟，李淑静，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]