[发明专利]一种有钛酸铝涂层的耐火材料颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐火材料颗粒及其制备方法，尤其是涉及一种有钛酸铝涂层的耐火材料颗粒及制备方法。

背景技术

随着我国对有色金属需求的迅猛增长，有色冶炼厂不断采用新工艺和新技术，使有色冶金炉的大型化和高效化以适应时代要求，这就使得耐火材料的使用条件愈来愈苛刻，对耐火材料提出了许多新的要求，耐火材料的选用已成为生产中的一个关键环节之一，有色冶金窑炉中金属液接触部位均采用致密高质量耐火材料。

以铝冶金为例，熔铝炉采用常用的致密高铝矾土、电熔氧化铝、烧结氧化铝等原材料，外加碳化硅、钛酸铝、氟化钙、硫酸钡等防渗剂，不但成本高昂，而且导热系数高，热量损失严重；若采用轻质原料和低成本高硅原料则易出现渗铝或与铝熔液反应，性能难以满足生产所需。若这些原料表面涂敷一层抗铝溶液渗透或反应的钛酸铝，就能很好地解决这些问题。此外在有色冶金中轻引入质骨料作为炉料，可大幅度降低制品导热系数，减少能耗，有利于贯彻执行国家节能减排重大战略，并能大幅度提高制品热震性能，延长使用寿命，降低使用成本。轻质骨料表面形成一层钛酸铝还可大幅度提高其耐压强度，以氧化铝空心球为例，经在表面形成钛酸铝后，其强度为原来的三倍以上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有钛酸铝涂层的耐火材料颗粒及制备方法，利用现有耐火材料颗粒作为原材料，使耐火材料颗粒表面有一层具备不粘铝特性的钛酸铝的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案的步骤如下：

一、一种耐火材料颗粒：在耐火材料颗粒表面覆盖有一层钛酸铝；质量分数为0.05～50％的钛酸铝。

所述的耐火材料颗粒为致密耐火材料颗粒或轻质耐火材料颗粒，耐火材料颗粒尺寸为1微米～15厘米。

所述的致密耐火材料颗粒为硅石、熔融石英、蜡石、焦宝石、黏土熟料、高铝矾土、烧结刚玉、电熔刚玉、尖晶石，烧结镁砂、电熔镁砂、镁橄榄石、镁白云石、蛇纹石、硅线石，玄武岩、铁渣、铬铁渣或钢渣。

所述的轻质耐火材料颗粒为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝尖晶石空心球、铝钙空心球、漂珠或膨胀蛭石。

二：一种耐火材料颗粒的制备方法，该方法的步骤如下：

(1)配料：

采购市售或制备钛铝复合溶胶、钛溶胶和钛酸铝粉体浆料备用；成分指标要求如下：

A钛铝复合溶胶：Ti⁴⁺浓度为0.2～0.3mol/L，Al³⁺浓度为0.2～0.3mol/L的钛铝复合溶胶；溶胶中加入摩尔分数为1.6～6％的Mg²⁺为稳定剂；或加入摩尔分数为3～5％的Mg²⁺和摩尔分数为0.4～0.8％的Ce⁴⁺为稳定剂；或只加入摩尔分数为1.6～3.3％的Fe³⁺为稳定剂；

B钛溶胶：Ti⁴⁺浓度为0.2～0.3mol/L的溶胶，溶胶中加入摩尔分数为3.7～13％的Mg²⁺为稳定剂；或加入摩尔分数为7～10％的Mg²⁺和摩尔分数为0.9～1.7％的Ce⁴⁺为稳定剂；或加入摩尔分数为3.8～7％的Fe³⁺作为稳定剂；

C钛酸铝粉体浆料：组成为质量分数为40～50％的Al₂O₃和50～60％的TiO₂；其中加入质量分数为1～4％MgO为稳定剂；或加入质量分数为1～4％的MgO和质量分数为1～3％的CeO₂混合物为稳定剂；或加入质量分数为3～8％Fe₂O₃为稳定剂；或加入质量分数为0.5～2％的ZrO₂为稳定剂；

(2)表面涂敷，有以下二种方法：

2.1将耐火材料颗粒浸泡在钛铝复合溶胶或钛溶胶或钛酸铝粉体浆料中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为0.5～60min，取出后烘干；

2.2将钛铝复合溶胶或钛溶胶或钛酸铝粉体浆料喷涂在耐火材料颗粒表面直至完全湿润，烘干即可；

(3)热处理

将浸泡或喷涂好钛铝复合溶胶，钛溶胶和钛酸铝粉体浆料的耐火材料颗粒置于1250～1450℃的热处理炉中保温1～4小时，随炉降温，完成制备。