[发明专利]一种铝钙空心球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料中的空心球及其制备方法，尤其涉及一种铝钙空心球及其制备方法。

背景技术

在传统能源日益枯竭而新能源发展缓慢的今天，当前最迫切的任务是开发轻质、高强、热震稳定性好、使用温度高能满足轻质结构高温炉所需的内衬材料，改变传统的超高温窑炉由于采用重质结构而存在的热容量大、升温速率低、能耗大、使用寿命短、中期维修量大等缺点，节约能源，降低能耗，为建设资源节约型社会和人类可持续发展服务。

由于轻质保温材料是通过引入气孔的方式获得低热导率，但是引入大量气孔又会导致轻质材料的重烧线收缩率提高、荷重软化温度降低、高温蠕变严重、耐压强度降低，从而使隔热材料的使用温度很难提高，应用范围受到限制，因此寻找新的方法制备新的高温隔热材料一直是各国专家的工作重点。在现有的隔热材料中，氧化铝隔热材料品种最多，使用温度高，隔热节能效果好，是当今重点发展的隔热材料，其中轻质氧化铝空心球陶瓷的应用是隔热材料技术进步的一个标志，它克服了原有泡沫氧化铝产品强度低、高温抗蠕变性能差的缺点，可直接接触火焰，也可作为高温内衬结构材料使用，能够推动传统高温窑炉结构改造，为设计新型窑炉结构奠定基础。氧化铝空心球是一种性能优异的高温隔热材料，它是用纯度较高的氧化铝在电炉中熔炼吹制而成的，以氧化铝空心球为主体可制成各种形状制品，最高使用温度1800℃，制品机械强度高，为一般轻质制品的数倍，而体积密度可以达到刚玉制品的一半甚至更低。采用同样方法还可以制备出氧化锆空心球，使用温度也能够达到2100℃以上，但由于氧化锆原料价格昂贵，因此难以在工业生产中大规模推广应用。目前已有的几种材质的空心球，熔炼过程中需要的温度较高，不仅用电能耗相当高，对制备条件要求非常苛刻，对于相关附属设备都有严峻的考验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝钙空心球及其制备方法，所依据的技术原理为在原有制备氧化铝空心球的基础上，在含铝原料中引入含钙原料，在熔炼过程中生成铝酸钙化合物，物质的熔点大大降低，通过喷吹铝酸钙熔体制得铝钙空心球。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一、一种铝钙空心球：

铝钙空心球中Al₂O₃质量百分含量为0.1~99.5%，CaO质量百分含量为0.5～99.9%。

二、一种铝钙空心球的制备方法，该方法的步骤如下：

1）将含钙原料和含钙原料与添加剂按配比要求在球磨机或搅拌机中混合1~2小时；

2）将配合料投入三相或直流电弧炉内，调整电流和电压，在1600~2800℃熔炼直至熔融，精炼10~40分钟；

3）熔炼结束，倾炉喷吹；

4）将球筛分得到0.2~5mm的钙铝空心球。

所述的铝原料为工业氧化铝或氢氧化铝中的一种或两种。

所述的含钙原料为生石灰、消石灰、石灰岩或方解石中的一种或几种。

所述的添加剂为碳素材料时，作为脱硅材料，其用量保证C的摩尔量为含铝原料和含钙原料中SiO₂摩尔量的1.2～4倍。

所述的加入添加剂为碳素材料和铁屑的混合物时，其用量保证碳素材料中的C摩尔量为含铝原料和含钙原料中SiO₂摩尔量的0.8~3倍，铁屑中Fe的摩尔量为含铝原料和含钙原料中SiO₂摩尔量的2～5倍。

所述的碳素材料包括石墨和石油焦中的一种或两种。

本发明具有的有益效果是：

本发明制备的铝钙空心球具有耐压强度高、保温隔热性能好等特点，而且熔炼温度较低，能够大幅降低熔炼过程中的电能消耗，大大降低生产成本，在保温隔热领域有着广阔的应用前景。

具体实施方式

实施例1：

原料配比采用工业氧化铝87%、生石灰13%，采用石墨作为添加剂，石墨的用量保证石墨中C摩尔量为配料中SiO₂摩尔量的4倍；将原料配合好后在球磨机中混合1小时；将配合料投入直流电弧炉内，调整电流和电压在2100℃熔炼至熔融，精炼10分钟；熔炼结束，倾炉喷吹；将球筛分得到0.2~5mm的铝钙空心球。

实施例2：