[发明专利]利用钙渣制备六铝酸钙陶瓷粉体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷材料技术领域的制备方法，具体是一种利用钙渣制备六铝酸钙陶瓷粉体的方法。

背景技术

钙渣是铝热还原法生产钙过程中的产物渣。铝热还原法生产金属钙源于1922年由彼尔兹发明，后经美国新英格兰石灰公司改进，成为西方国家生产商业钙的主要方法。由于受到化学反应过程的限制，铝热还原法生产钙的产钙率在30％～40％之间。因此，在利用铝热还原法生产钙的过程中就产生了大量的钙渣。六铝酸钙(CaAl₁₂O₁₉，简写为CA₆)是CaO-Al₂O₃系中Al₂O₃含量最高的铝酸钙相，其理论密度为3.79g·cm^-3，熔点高于1875℃，热膨胀系数为8.0×10^-6℃^-1，在含铁熔渣中的溶解度低；在还原气氛(CO)中的稳定性高；在碱性环境中的化学稳定性好；对熔融金属和熔渣(钢铁和有色金属)的润湿性低；主要结晶区大，在几种多元系中有较低的溶解性；另外，它的热膨胀系数与Al₂O₃相近，可以和氧化铝以任何比例配合使用。这些特性使CA₆被认为是极具发展潜力的高温结构陶瓷材料之一。采用纯化学原料合成CA₆材料成本高，这使其商业应用受到了限制。因此，采用低成本的方法制备性能优异的CA₆材料具有广阔的应用前景。

经对现有技术的文献检索发现，李天清等在《工业炉》(2006年，第四期，第43-46页)上发表的“氧化铝原材料对合成CA₆多孔骨料性能的影响”，该文中提出以氧化铝与碳酸钙为原料采用反应烧结法合成六铝酸钙多孔骨料，具体方法为：分别将氧化铝原料与碳酸钙按比例配料，添加适量有机结合剂，混合均匀，成型，干燥后，采用反应烧结的方法制备六铝酸钙多孔骨料。其不足在于：采用纯原料氧化铝与碳酸钙为原料，成本较高，并且工艺复杂，生产效率不高，很难得到应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用钙渣制备六铝酸钙陶瓷粉体的方法，以钙渣和工业氧化铝为原材料，在对钙渣不做任何处理的前提下，将其合成为六铝酸钙陶瓷粉体，降低了六铝酸钙的生产成本，实现了钙渣的循环再利用，变废为宝。

本发明是通过以下技术方案实现的，采用钙渣和工业氧化铝为原材料，利用钙渣中本身含有的CaO、Al₂O₃、金属Al和工业氧化铝中的Al₂O₃，通过反应烧结的方法制备六铝酸钙陶瓷粉体，包括如下步骤：

第一步，按照钙渣和工业氧化铝的重量百分比分别为10～20％和80～90％，两者之和为100％，称取钙渣和工业氧化铝原材料，将其混合均匀，成型；

第二步，成型后的坯体置于反应炉中进行烧结，在空气气氛下先以6℃/min～10℃/min的升温速度加热到300℃～500℃、保温0.5h～2h，再以3℃/min～5℃/min的升温速度加热到1000℃～1200℃、保温0.5h～2h，然后以1℃/min～3℃/min的升温速度加热到1300℃～1500℃、保温3h～5h；

第三步，最后在空气气氛下自然冷却至室温，粉碎，得到六铝酸钙粉体。

所述钙渣组分的重量百分比为：CaO含量20～50％，Al₂O₃含量10～30％，Al含量10～30％，SiO₂含量1～3％，MgO含量2～5％，TiO₂含量0.1～1％，Fe₂O₃含量0.1～1％。

所述工业氧化铝中Al₂O₃重量百分比含量大于98.6％。

本发明制备六铝酸钙的工艺简便，适用性广泛，对钙渣原材料的要求低，无需对钙渣作任何处理，即可将其制备成纯度大于94.5％的六铝酸钙粉体，既降低了六铝酸钙的生产成本，又实现了钙渣的循环再利用，变废为宝。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：