[发明专利]一种氧化锆-莫来石复相多孔高强耐火块体的制备方法

说明书

本发明以高岭土、氧化铝粉为原料，经3D打印成型，制备耐火块体基体，在基体干燥后对基体进行一次烧成。随后在真空设备中将基体浸入氧化锆溶胶中，在基体充分被氧化锆凝胶浸入后对其进行干燥。对干燥后的基体进行二次烧成，便可得到氧化锆‑莫来石复相多孔高强耐火块体。本发明方法由于采用3D打印技术成型，可设计气孔大小和分布。采用氧化锆溶胶浸渗基体烧成工艺，促进了耐火块体的烧结，使块体的强度得到提高。通过莫来石‑氧化锆耐火组成合理复配，大大地提高了耐火性能和使用性能。

技术领域

本发明属于耐火材料制备领域，具体涉及一种氧化锆-莫来石复相多孔高强耐火块体的制备方法。

背景技术

目前，多孔材料已经被广泛应用于冶金、化工、有色金属等产业。多孔材料的使用性能主要由气孔率和强度决定。然而，市场上大多数的多孔制品并不能同时满足这两项性能。如常使用的发泡法制备的多孔材料虽然在气孔率方面可以达到使用需求，但其无法精确控制气孔的尺寸与分布，且耐压强度却普遍较低，通常小于50MPa，不能完全满足使用时对强度的要求。同时，在如何制备同时满足高气孔率和高强度的多孔制品方面缺少相关的基础性研究和装备条件。因此，急需开发一种能同时具备高气孔率、高强度的莫来石质耐火块体的制备方法。

发明内容

为克服现有技术不足，本发明提供一种氧化锆-莫来石复相多孔高强耐火块体的制备方法，以高岭土、氧化铝粉为原料，经球磨、抽滤、混炼制备供3D打印设备使用的铝硅质打印泥料，通过3D打印技术成型，经干燥、一次烧成制备耐火块体基体。随后在真空设备中将基体浸入氧化锆溶胶中，在基体充分被氧化锆凝胶浸入后对其进行干燥。对干燥后的基体进行二次烧成，便可得到氧化锆-莫来石复相多孔高强耐火块体。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种氧化锆-莫来石复相多孔高强耐火块体的制备方法，其特征在于，具体操作步骤如下：

（1）以重量份计，将30-40份高岭土与60-70份氧化铝粉置于球磨罐中，以粉体质量2-5倍的水为球磨介质，球磨6-12小时，得到铝硅混合悬浊液；将得到的铝硅混合悬浊液倒入抽滤漏斗中，打开真空泵抽滤4-6h，将抽滤后的混合浆料放入双旋叶混炼机中混炼2-4h，得到可供3D打印设备使用的铝硅质泥料；

（2）根据使用要求，使用SolidWorks软件创建耐火块体的三维模型；

（3）使用Simplify 3D软件对创建后的耐火块体三维模型进行切片处理，设置层高0.2-0.6mm、壁厚0.3-1.0mm、挤出头移动速度2000-3000mm/分钟；

（4）将步骤（1）所得到的可供3D打印设备使用的铝硅质泥料放入3D打印设备盛料筒中，打开空气压缩机向盛料筒内通入0.6-0.8MPa高压空气使泥料经由输送管进入3D打印设备的挤出头；操作3D打印设备读取步骤（3）处理后的切片文件进行3D打印成型，得3D打印铝硅质基体素坯；

（5）将步骤（4）所得到3D打印铝硅质基体素坯于110-150℃干燥8-10小时；

（6）将干燥后的3D打印铝硅质基体素坯在1400-1500℃高温炉中煅烧2-4小时，随炉自然冷却后取出，即得3D打印莫来石基体；

（7）随后在真空设备中将步骤（6）得到的3D打印莫来石基体浸入氧化锆溶胶中，此过程中，真空设备内部压力控制在0-0.1MPa，在基体充分被氧化锆凝胶浸入后对其进行干燥；

（8）将干燥后的块体在1500-1700℃高温炉中煅烧3-6小时，随炉自然冷却后取出，便可得到氧化锆-莫来石复相多孔高强耐火块体。