[发明专利]一种微-纳米复合孔矾土熟料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种微‑纳米复合孔矾土熟料及其制备方法。其技术方案是：以85～95质量份的矾土生料微粉、0.1～10质量份的氧化铝微粉和0.1～10质量份的二氧化硅微粉为原料；先将0.1～8质量份的可溶盐溶解于4～10质量份的水中，得到盐溶液；再将所述原料与所述盐溶液在行星球磨机中混合均匀，得到混合料；然后将所述混合料在100～150MPa条件下机压成型，得到生坯；将所述生坯在110～200℃条件下干燥12～36小时，在1550～1750℃条件下保温1～8小时，即得微‑纳米复合孔矾土熟料。本发明成本低和工艺简单，所制备的微‑纳米复合孔矾土熟料含大量微‑纳米级晶内气孔，具有强度高、抗热震性能好、热导率较低和抗熔渣侵蚀渗透能力强的特点。

技术领域

本发明属于微孔矾土熟料技术领域。具体涉及一种微-纳米复合孔矾土熟料及其制备方法。

背景技术

耐火材料直接应用于钢铁、有色、水泥、玻璃、陶瓷、化工、机械和电力等国民经济各个领域的高温工业生产过程中，是保证上述产业运行和技术发展必不可少的基础材料。中国是目前世界上第一大能源生产国和消费国，研究和开发高温轻量化耐火材料以降低工业炉窑能耗，对整个高温工业节能减排具有举足轻重的意义。

目前，高温轻量耐火材料技术相对滞后，在一定程度上制约了高温窑炉节能技术的发展。在现行的隔热耐火材料中，绝大多数都使用在保温层或隔热层，而未直接使用在与钢铁等高温熔体接触的工作层。究其原因，主要是由于目前所制备的隔热耐火材料显气孔率过高且孔径过大、强度较低，若在工作层使用，熔渣会较容易地通过开口气孔渗透进入耐火材料内部，对耐火材料带来毁灭性的破坏。然而，隔热耐火材料越靠近工作面，其隔热效果更加显著。因此，开展可直接用于工作层的低导热、高强、耐热震、抗侵蚀的耐火材料，已成为目前本领域所关注的重要课题之一。

近年来，世界各地开展了许多关于轻量骨料及其相应的工作衬用轻量耐火材料的研究，并报道了许多制备轻量骨料的方法，主要是通过两种方式成孔：(1)在生坯中引入某些可以占据一定空间的物质，经热处理将该物质分解或排出，从而形成孔隙，如添加造孔剂法、原位分解法、直接发泡法等。(2)通过引入添加剂或者细微颗粒而将生坯中颗粒堆积形成的孔隙保存在材料内部，如颗粒堆积法、反应结合法等。前者由于在热处理过程中物质分解及排出必然会形成的通道，孔隙以开口气孔的形式存在；后者主要是通过降低材料烧结过程中的扩散速率从而阻碍孔隙的排出，然而，由于扩散被抑制，晶界移动速率也随之降低，材料内部的孔隙也主要是显气孔。

综上所述，采用上述方法所制备的耐火骨料通常显气孔率较高、孔径较大，因此，通常强度较低、韧性和抗热震性能不佳、隔热性能不够优异、使用过程中无法抵御熔渣和高温介质的侵蚀与渗透。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，任务是提供一种成本低和工艺简单的微-纳米复合孔矾土熟料的制备方法；用该方法制备的微-纳米复合孔矾土熟料强度高、抗热震性能好、热导率较低和抗熔渣侵蚀渗透能力强。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：以85～95质量份的矾土生料微粉、0.1～10质量份的氧化铝微粉和0.1～10质量份的二氧化硅微粉为原料；先将0.1～8质量份的可溶盐溶解于4～10质量份的水中，得到盐溶液；再将所述原料与所述盐溶液在行星球磨机中混合均匀，得到混合料；然后将所述混合料在100～150MPa条件下机压成型，得到生坯；将所述生坯在110～200℃条件下干燥12～36小时，在1550～1750℃条件下保温1～8小时，即得微-纳米复合孔矾土熟料。

所述矾土生料微粉的Al₂O₃含量≥45wt％；矾土生料微粉的粒径D₅₀为1～10μm。

所述氧化铝微粉的Al₂O₃含量≥98wt％；氧化铝微粉的粒径D₅₀为1～8μm。