CN112897994A

CN112897994A - 一种刚玉尖晶石复相材料制备方法

Info

Publication number: CN112897994A
Application number: CN201911130753.3A
Authority: CN
Inventors: 何健; 吕戌生; 张嘉良; 张家勤
Original assignee: Jiangsu Jingxin New Material Co ltd
Current assignee: Jiangsu Jingxin New Material Co ltd
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2021-06-04

Abstract

本发明涉及一种刚玉尖晶石复相材料制备方法。复相材料的主要化学成分（wt）：Al2O3﹥97%，MgO﹤3%，主要物相为刚玉相和尖晶石相，本发明以工业氧化铝、α‑氧化铝、氢氧化铝、水镁石、轻烧镁、重烧镁等为原料，添加氯化镁作为促烧剂或结合剂，经连续或间隙式球磨机研磨加工制得混合均匀的粉料，经成球或压坯等成型工艺成型后在干燥塔烘干，最后在1800~1950℃的竖窑或其他高温设备中快速烧结，再经破碎、分级、除铁、包装等工艺，即可得到刚玉尖晶石复相材料。本发明得到了一种兼具刚玉、尖晶石优异性能的复相材料，在高温气氛下稳定性好，抗碱和抗渣侵蚀能力强的高温窑炉用优质耐火材料。

Description

一种刚玉尖晶石复相材料制备方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金、水泥、玻璃等高温行业用耐火材料技术领域，具体涉及一种刚玉尖晶石复相材料制备方法。

背景技术

刚玉-尖晶石浇注料在大型钢包工作衬、钢包座砖、透气砖、电炉顶预制件等方面应用广泛，具有耐高温、热态强度高、抗渣性好等特点。目前关于刚玉-尖晶石浇注料的研究主要集中在基质组成的优化上，如尖晶石粉、氧化铝微粉的加入量和粒度分布等，而对于骨料材质的研究报道则较少。在该体系中，尖晶石集中分布于基质部分，担负着改善抗渣性和热震稳定性的作用，骨料通常为烧结刚玉或电熔刚玉；从微观结构来看，基质与骨料的成份、性能相互孤立，在高温使用过程中，两种材料高温性能的不一致性将会对耐火材料制品的寿命产生影响。

刚玉尖晶石复相材料是通过原位反应获得的耐火材料骨料，刚玉相与尖晶石相固溶形成刚玉-尖晶石复相材料，可改善单一刚玉相的脆性及抗渣性不足等缺点，刚玉晶间的尖晶石可阻止刚玉晶体的过快长大，使复合材料兼有刚玉和尖晶石两者的优异性能。在用刚玉尖晶石复相材料骨料制备刚玉-尖晶石系耐火制品时，刚玉尖晶石复相材料骨料和含尖晶石基质在化学成份、物理性能具有较好的相似性，尤其在高温使用性能上，热膨胀系数匹配、界面结合强度提高等特性使得耐火材料制品的整体使用性能得到提升。

发明内容

本发明提供一种刚玉尖晶石复相材料及其制备方法，让刚玉、尖晶石相形成固溶体，实现真正意义的复相材料，该复相材料具有纯度高、抗侵蚀性强和热震稳定性好等优点，适用于制备高效节能、长寿命高温工业窑炉内衬，作为基础原料更适用于钢包内衬、滑板、透气砖以及连铸三大件。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：以70~100%工业氧化铝、0~30%的氢氧化铝和0~30%的α-氧化铝中的一种或多种组合为铝源；以0~4%水镁石、0~3%轻烧镁、0~3%重烧镁和0~3%菱镁矿中的一组或多种组合为镁源；添加0~1%氯化镁作为促烧剂；经球磨机均匀混合并研磨成混合粉料，混合粉料经成球或压坯等工艺成型，成型时采用0~10%浓度的氯化镁水溶液作为结合剂，坯体干燥后在竖窑或回转窑内经1800~1950℃高温快速烧成，熟球坯破碎后即可得到刚玉尖晶石复相材料，该材料主要化学成分为Al2O3﹥97%，MgO﹤3%。

多种原料进行预混合后再进入球磨机，控制球磨机研磨后混合粉料的细度和粒度分布，有利于实现坯体致密度的提高，混合粉料的D50在2-10μm之间，325目筛余小于20%。

球坯成型我们选择采用半干法工艺的卧式或圆盘式成球机，以水或0~10%浓度的氯化镁水溶液作为结合剂，球坯大小控制在ø20-30mm，含水量在10-25%，相对于湿法粉磨（坯体水分在40-80%）及烘干，极大降低了能源消耗，同时由于采用多峰粒度分布的粉体，使球坯更致密，有利于复相材料晶体的生长发育。

坯体经干燥塔烘干后再进入竖窑经1800~1950℃快速烧成，由于上部物料对下部物料施加的重力，形成热压烧结，有利于氧化铝和氧化镁的快速烧成形成尖晶石相，烧后熟球坯经破碎后即可得到刚玉尖晶石复相材料。

因此，该法所制备的刚玉尖晶石复相材料具有比氧化铝和氧化镁更低的热膨胀系数低、强度高、热震性好、抗渣侵蚀、耐冲刷性强、抗渗透性好等特点，是刚玉-尖晶石浇注料中替代烧结刚玉的新型复相材料，并且生产工艺简便，节能降耗明显，符合国家产业政策，适于大批量工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料和工艺参数统一描述如下，实施例中不再重复：工业氧化铝的Al2O3含量＞99.5%，其粒径＜0.2mm；氢氧化铝的Al2O3含量＞64.5%，其粒径＜0.1mm；α-氧化铝的Al2O3含量＞99.5%，粒径＜0.2mm，其α相＞90%；水镁石的MgO含量＞66%，其粒径＜0.1mm；轻烧镁和重烧镁的MgO含量＞96%，其粒径＜0.1mm；菱镁矿的MgO含量＞45%，其粒径＜0.1mm；无水氯化镁的MgCl₂含量＞98%；六水氯化镁的MgCl₂含量＞45%。

实施例1

一种刚玉尖晶石复相材料及其制备方法。该刚玉尖晶石复相材料的原料及质量百分含量是：85~95%的工业氧化铝、0~10%的氢氧化铝、0~5%的轻烧镁，并添加0~1%的无水氯化镁作为促烧剂；在球磨机内均匀混合并细磨，风选分级后，在卧式成球机中成球，成球结合剂为水，球坯直径为20-30mm，干燥塔烘干后在竖窑中经1800~1950℃快速烧成，烧后熟球坯经破碎后即可得到刚玉尖晶石复相材料成品。

实施例2

一种刚玉尖晶石复相材料及其制备方法。该刚玉尖晶石复相材料的原料及质量百分含量是：＞95%的工业氧化铝、0~5%的轻烧镁,在球磨机内均匀混合并细磨，风选分级后，在卧式成球机中成球,成球结合剂为0~10%浓度的氯化镁水溶液，球坯直径为20-30mm，干燥塔烘干后在竖窑中经1800~1950℃快速烧成，烧后熟球坯经破碎后即可得到刚玉尖晶石复相材料成品。

Claims

1.一种刚玉尖晶石复相材料制备方法，其特征在于：以70~100%工业氧化铝、0~30%的氢氧化铝和0~30%的α-氧化铝中的一种或多种组合为铝源；以0~4%水镁石、0~3%轻烧镁、0~3%重烧镁和0~3%菱镁矿中的一组或多种组合为镁源；添加0~1%氯化镁作为促烧剂；经球磨机均匀混合并研磨成混合粉料，混合粉料经成球或压坯等成型工艺，成型时采用0~10%浓度的氯化镁水溶液作为结合剂，坯体干燥后在竖窑或回转窑内经1800~1950℃高温快速烧结而成；

该材料主要化学成分为Al2O3﹥97%，MgO﹤3%。

2.根据权利要求1所述的一种刚玉尖晶石复相材料制备方法，其特征在于，所述的工业氧化铝的Al2O3含量＞99.5%，其粒径＜0.2mm。

3.根据权利要求1所述的一种刚玉尖晶石复相材料制备方法，其特征在于，所述的氢氧化铝的Al2O3含量＞64.5%，其粒径＜0.1mm。

4.根据权利要求1所述的一种刚玉尖晶石复相材料制备方法，其特征在于，所述的α-氧化铝的Al2O3含量＞99.5%，粒径＜0.2mm，其α相＞90%。

5.根据权利要求1所述的一种刚玉尖晶石复相材料制备方法，其特征在于，所述的水镁石的MgO含量＞66%，其粒径＜0.1mm。

6.根据权利要求1所述的一种刚玉尖晶石复相材料制备方法，其特征在于，所述的轻烧镁和重烧镁的MgO含量＞96%，其粒径＜0.1mm。

7.根据权利要求1所述的一种刚玉尖晶石复相材料制备方法，其特征在于，所述的菱镁矿的MgO含量＞45%，其粒径＜0.1mm。

8.根据权利要求1所述的一种刚玉尖晶石复相材料制备方法，其特征在于，所述的氯化镁作为成型中的结合剂或作为烧结时的促烧剂，氯化镁来源于MgCl₂含量＞98%的无水氯化镁或MgCl₂含量＞45%的六水氯化镁。

9.根据权利要求1所述的一种刚玉尖晶石复相材料制备方法，其特征在于，选用高温竖窑或回转窑在1800~1950℃实现快速烧结，形成的尖晶石晶体固溶于刚玉晶体内，形成刚玉尖晶石复相材料。