[发明专利]一种一步法制备致密二铝酸钙耐火熟料的工艺方法

说明书

一种一步法制备致密二铝酸钙耐火熟料的工艺方法，其成分按重量百分比含Al₂O₃76.11～77.68％，CaO 20.89～21.32％，重量比为1:1的La₂O₃与TiO₂混合微粉1～3％；相对密度为91.6～93.9％，显气孔率为3.7～4.9％；制备方法为：(1)将铝矾土、石灰石和重量比为1:1的La₂O₃与TiO₂混合微粉分别磨细后混合；(2)将混合物料压制成生球，然后进行煅烧制成熟料。本发明采用重量比为1:1的La₂O₃与TiO₂混合微粉作为促烧结剂，在煅烧过程重量比为1:1的La₂O₃与TiO₂混合微粉固溶到二铝酸钙相中形成固溶体，从而提高了二铝酸钙相的烧结活性，促进二铝酸钙相的长大，从而可在较低的煅烧温度和较短的保温时间条件下获得致密二铝酸钙耐火熟料，有效降低了生产能耗，提高了生产效率，促进了节能减排。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种一步法致密二铝酸钙耐火熟料的工艺方法。

背景技术

二铝酸钙（CA₂）熔点高，在还原、碱性氛中稳定性高，抗化学侵蚀能力强等优良特性，且其自身热膨胀系数低，在与其它高熔点、高膨胀系数材料复合时可以很好的降低复相材料的热膨胀系数，具有相当好的热震稳定性，因此是非常好的抗高温，抗侵蚀，可用于高温炉衬、包衬等部位，性能良好的新型耐火材料，在冶金、水泥、玻璃、石油化工等高温行业有着很好的应用前景。同时CA₂具有较小的真密度（Al₂O₃，4.10 g/cm³；CA₆，3.79 g/cm³；CA₂，2.88 g/cm³），可见如能向目前广泛使用的氧化铝质耐火材料中引入部分世界范围内资源丰富的石灰石替代部分刚玉原料生产CA₂轻量化耐火材料，不仅可以显著降低耐火材料的生产成本，还可通过降低体积密度，有效实现耐火材料的轻量化，有利于减少高温炉衬和包衬的蓄热损失，促进节能减排。

在固相合成制备致密二铝酸钙耐火熟料的过程中，由于各组元之间反应所伴随的体积膨胀效应抑制了烧结及致密化过程，难于通过一次煅烧获得致密的耐火熟料；同时，由于二铝酸钙晶相的烧结活性低，即使通过两次煅烧，也难以获得致密熟料；此外，由于反应过程中二铝酸钙晶相间易枝晶互联形成多孔结构，进一步影响了二铝酸钙耐火材料的烧结致密化行为。发明专利CN105906355A、CN109456069A公开的致密二铝酸钙耐火熟料的制备方法，其工艺过程是采用二步法的生产工艺即一步预烧消除体积膨胀效应，二步烧成致密化的生产方式，其工艺过程复杂，能耗较大，生产成本较高。

发明内容

针对目前二铝酸钙耐火熟料制备技术上存在的上述问题，本发明提供了一种一步法制备致密二铝酸钙耐火熟料的工艺方法，其原理是在混料过程中加入促烧剂重量比为1:1的La₂O₃与TiO₂混合微粉添加剂后进行煅烧，在煅烧过程通过重量比为1:1的La₂O₃与TiO₂混合微粉固溶入二铝酸钙晶相中，形成固溶体，强有力的提高了二铝酸钙相的烧结活性，有效促进了二铝酸钙相的长大，可通过一步法在较低的煅烧温度和较短的保温时间条件下实现二铝酸钙耐火熟料的良好烧结，获得致密二铝酸钙耐火熟料，提高生产效率，促进节能减排。