[发明专利]六铝酸钙/钙长石复相轻质隔热保温耐火材料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明设及一种利用镁渣制备的六铝酸钙/钙长石复相轻质隔热保温耐火材料及其制备方法，属于耐火材料技术领域。

背景技术：

镁渣是金属镁厂采用皮江法炼镁时排出的一种工业废渣，主要化学成分为CaO、SiO₂、Al₂O₃。研究表明镁渣具有一定的火山灰活性。大多数镁渣的处理主要以堆放掩埋为主，利用途径很少，利用率极低，个别镁厂虽有将镁渣用于厂区临时道路和地坪填筑，但由于强度很低使用效果不佳，这样既浪费资源，又污染环境。

近年来，六铝酸钙作为一种新型的耐火材料骨料，具有独特的板片状晶体结构，有利于改善材料的隔热性能，另外其优良的高温体积稳定性、抗热震性、抗渣等性能，已经成功的应用于炼钢和陶瓷工业窑炉。六铝酸钙(CaAl₁₂O₁₉，简称CA₆)是CaO-Al₂O₃系中Al₂O₃中含量最高的铝酸钙相，属六方品系，垂直于C轴方向具有优先形成片状或板状的晶体的特性。其理论密度为3.79g·cm^-3，熔点为1875℃，热膨胀系数为8.0×10^-6℃^-1。

钙长石(CaAl₂Si₂O₈，简称CAS₂)属三斜晶系，其晶体一般呈板状或板柱状，在集合体中为半自形至他形粒状。其理论密度为2.75g·cm^-3，熔点为1550℃，热膨胀系数为4.82×10^-6℃^-1，热导率低。

现有技术多采用纯化学原料合成CA₆，成本较高，工艺复杂，生产效率不高，很难得到广泛应用。本发明以皮江法工业炼镁产生的工业废渣镁渣、高岭土和工业氧化铝为原材料，通过高温反应烧结法制备了六铝酸钙/钙长石复相轻质隔热保温耐火材料，该制备方法既可以以低成本制备六铝酸钙/钙长石复相轻质隔热保温的耐火材料，又可以在一定程度上减小镁渣的污染且实现镁渣的综合利用，且该材料具有耐高温、轻质、隔热保温效果好的特点，可适用于高温容器和窑炉的内衬高温材料。

发明内容：

本发明目的在于利用镁渣制备六铝酸钙CA₆/钙长石CAS₂复相轻质隔热保温耐火材料，提供一种六铝酸钙/钙长石复相轻质隔热保温耐火材料的制备方法，采用镁渣、高岭土和工业氧化铝为原料制备六铝酸钙/钙长石复相轻质隔热保温耐火材料，既可以以低成本制备六铝酸钙/钙长石复相轻质隔热保温的耐火材料，又可以在一定程度上减小镁渣的污染且实现镁渣的综合利用。

本发明技术方案如下：

一种复相轻质隔热保温耐火材料，该轻质保温耐火材料的主要物相为六铝酸钙CA₆/钙长石CAS₂复相；该复相的主要化学成份为：Al₂O₃含量60～85wt.％，CaO含量6～18wt.％，SiO₂含量4～15wt.％，三者之和为100％。

一种利用镁渣制备六铝酸钙/钙长石复相轻质隔热保温耐火材料的方法，包括如下步骤：1)将过100目筛的镁渣、高岭土、氧化铝按照理论配比配料并以水为研磨介质球磨混料，球磨时间为30min，转速为300r/min，得到泥浆；2)将上述泥浆烘干并添加4wt.％的PVA塑化剂，然后造粒，形成粒状粉体；3)将粒状粉体在20MPa～40MPa压力下成型以形成坯体；4)将成型好的坯体在炉中烧结，烧结制度为：室温到1200℃阶段的升温速率为5～8℃/min，1200℃到最终烧成温度的升温速率为2～5℃/min，最终烧成温度为1400～1500℃，在最终烧成温度下保温时间0.5～4h，然后随炉冷至室温，即得到六铝酸钙/钙长石复相轻质隔热保温耐火材料。