专利名称：一种不沾铝陶粒及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种耐火材料颗粒及其制备方法，尤其是涉及一种不沾铝陶粒及其制备方法。
背景技术：
随着我国对有色金属需求的迅猛增长，有色冶炼厂不断采用新工艺和新技术，使有色冶金炉的大型化和高效化以适应时代要求，这就使得耐火材料的使用条件愈来愈苛刻，对耐火材料提出了许多新的要求，耐火材料的选用已成为生产中的一个关键环节之一， 有色冶金窑炉中金属液接触部位均采用致密高质量耐火材料。以铝冶金为例，熔铝炉采用常用的致密陶粒、电熔氧化铝、烧结氧化铝等原材料， 外加碳化硅、钛酸铝、氟化钙、硫酸钡等防渗剂，不但成本高昂，而且导热系数高，热量损失严重；若采用轻质原料和低成本高硅原料则易出现渗铝或与铝熔液反应，性能难以满足生产所需。若这些原料表面涂敷一层抗铝溶液渗透或反应等氟化钙，硫酸钡，钛酸铝，就能很好地解决这些问题。此外在有色冶金中轻引入质骨料作为炉料，可大幅度降低制品导热系数，减少能耗，有利于贯彻执行国家节能减排重大战略，并能大幅度提高制品热震性能，延长使用寿命，降低使用成本。轻质骨料表面氟化钙，硫酸钡，钛酸铝化还可大幅度提高其耐压强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不沾铝陶粒及其制备方法，利用陶粒，表面材料为氟化钙、硫酸钡、钛酸铝或以上二者或以上三者多层涂层，并使其具有不沾铝特性的方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下一、一种不沾铝陶粒在陶粒表面覆盖有一层氟化钙、硫酸钡或钛酸铝，以上二者或以上三者2 3层涂层。所述覆盖有一层时，其中氟化钙、硫酸钡或钛酸铝占不沾铝陶粒质量分数的
O.05 50% ;覆盖有氟化钙和硫酸钡两层时，内层为氟化钙，外层为硫酸钡，其中氟化钙和硫酸钡占不沾铝陶粒质量分数的O. 05 50% ;覆盖有硫酸钡和钛酸铝两层时，内层为钛酸铝，外层为硫酸钡，其中硫酸钡和钛酸铝占不沾铝陶粒质量分数的O. 05 50% ;覆盖有氟化钙和钛酸铝两层时，内层为钛酸铝，外层为氟化钙，其中氟化钙和钛酸铝占不沾铝陶粒质量分数的O. 05 50%、钛酸铝占不沾铝陶粒质量分数的O. 05 50%;覆盖有三层时，内层为钛酸铝、中间层为氟化钙、外层为硫酸钡，其中氟化钙、硫酸钡和钛酸铝占不沾铝陶粒质量分数的O. 05 50%。二、种不沾铝陶粒的制备方法，具体有以下七种方法I、当不沾铝陶粒表面覆盖有氟化钙层时的步骤如下(I)配料 制备含氟化合物水溶液、含钙化合物水溶液，氟化钙溶胶或氟化钙粉体浆料备用；其具体成分指标为含氟化合物水溶液质量分数为2 48% ;含钙化合物水溶液质量分数为5 55% ;氟化钙溶胶中氟化钙溶胶质量分数为5 25% ;氟化钙粉体浆料中氟化钙质量分数含量为10 30% ;(2)表面涂敷，有以下五种方法2. I将陶粒浸泡在含氟化合物水溶液中，烘干；然后再将已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒再浸泡在含钙化合物水溶液中生成氟化钙层，清洗之后烘干；2. 2将含氟化合物水溶液喷涂在陶粒的表面至湿润，烘干；然后再将含钙化合物水溶液喷涂在已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒的表面生成氟化钙，清洗之后烘干；2. 3将氟化钙溶胶喷在陶粒的表面至完全湿润，烘干；2. 4将陶粒浸泡在氟化钙溶胶中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5 60min， 取出后烘干；2. 5直接将氟化钙粉体浆料喷在陶粒的表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将表面涂有一层氟化钙的陶粒置于800 1200°C的热处理炉中保温I 4小时， 随炉降温，完成制备。所述的氟化合物水溶液为氟化铵水溶液、氟化钠水溶液或氟化钾水溶液；所述的含钙化合物水溶液为硝酸钙水溶液或氯化钙水溶液。2、当不沾铝陶粒表面覆盖有硫酸钡层时的步骤如下(I)配料:制备含硫酸根化合物水溶液、含钡化合物水溶液，硫酸钡溶胶或硫酸钡粉体浆料备用；具体成分指标为含硫酸根化合物水溶液质量分数为5 42. 9%;含钡化合物水溶液质量分数为3 26% ;硫酸钡溶胶中硫酸钡质量分数为5 25% ;硫酸钡粉体浆料中硫酸钡质量分数为10 30% ；(2)表面涂敷，有以下五种方法2. I将陶粒浸泡在含硫酸根化合物水溶液中，烘干；然后再将已采用含硫酸根化合物水溶液处理过的陶粒再浸泡在含钡化合物水溶液中生成硫酸钡层，清洗之后烘干；2. 2将含硫酸根化合物水溶液喷涂在陶粒的表面至湿润，烘干；然后再将含钡化合物水溶液喷涂在已采用含硫酸根化合物水溶液处理过的陶粒的表面生成硫酸钡，清洗之后烘干；2. 3将硫酸钡溶胶喷在陶粒的表面至完全湿润，烘干；2. 4将陶粒浸泡在硫酸钡溶胶中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5 60min， 取出后烘干；2. 5直接将硫酸钡粉体浆料喷在陶粒的表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将表面涂有一层硫酸钡的陶粒置于600 900°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备。所述的含硫酸根化合物水溶液为硫酸铵水溶液、硫酸钾水溶液或硫酸钠水溶液； 所述的含钡化合物水溶液为硝酸钡水溶液或氯化钡水溶液。3、当不沾铝陶粒表面覆盖有钛酸铝层时的步骤如下(I)配料
采购市售或制备钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料备用；成分指标要求如下A钛铝复合溶胶Ti4+浓度为O. 2 O. 3mol/L，Al3+浓度为O. 2 O. 3mol/L的钛铝复合溶胶；溶胶中加入摩尔分数为I. 6 6%的Mg2+为稳定剂；或加入摩尔分数为3 5% 的Mg2+和摩尔分数为O. 4 O. 8%的Ce4+为稳定剂；或只加入摩尔分数为I. 6 3. 3%的 Fe3+为稳定剂；B钛酸铝粉体浆料组成为质量分数为40 50%的Al2O3和50 60%的TiO2 ;其中加入质量分数为I 4% MgO为稳定剂；或加入质量分数为I 4%的MgO和质量分数为 I 3%的CeO2混合物为稳定剂；或加入质量分数为3 8% Fe2O3为稳定剂；或加入质量分数为O. 5 2%的ZrO2为稳定剂；(2)表面涂敷，有以下二种方法2. I将陶粒浸泡在钛铝复合溶胶或钛酸铝粉体浆料中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5 60min，取出后烘干；2. 2将钛铝复合溶胶或钛酸铝粉体浆料喷涂在陶粒表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将浸泡或喷涂好钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料的陶粒置于1250 1450°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备。4、当不沾铝陶粒表面覆盖有氟化钙和硫酸钡两层涂层时(一 )先对陶粒进行氟化钙涂敷，其步骤如下(I)配料制备含氟化合物水溶液、含钙化合物水溶液，氟化钙溶胶或氟化钙粉体浆料备用； 其具体成分指标为含氟化合物水溶液质量分数为2 48% ;含钙化合物水溶液质量分数为5 55% ;氟化钙溶胶中氟化钙溶胶质量分数为5 25% ;氟化钙粉体浆料中氟化钙质量分数含量为10 30% ;(2)表面涂敷，有以下五种方法2. I将陶粒浸泡在含氟化合物水溶液中，烘干；然后再将已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒再浸泡在含钙化合物水溶液中生成氟化钙层，清洗之后烘干；2. 2将含氟化合物水溶液喷涂在陶粒的表面至湿润，烘干；然后再将含钙化合物水溶液喷涂在已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒的表面生成氟化钙，清洗之后烘干；2. 3将氟化钙溶胶喷在陶粒的表面至完全湿润，烘干；2. 4将陶粒浸泡在氟化钙溶胶中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5 60min， 取出后烘干；2. 5直接将氟化钙粉体浆料喷在陶粒的表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将表面涂有一层氟化钙的陶粒置于800 1200°C的热处理炉中保温I 4小时， 随炉降温，完成制备。( 二)再对陶粒进行硫酸钡涂敷，其步骤如下(I)配料制备含硫酸根化合物水溶液、含钡化合物水溶液，硫酸钡溶胶或硫酸钡粉体浆料备用；具体成分指标为含硫酸根化合物水溶液质量分数为5 42. 9%;含钡化合物水溶液质量分数为3 26% ;硫酸钡溶胶中硫酸钡质量分数为5 25% ;硫酸钡粉体浆料中硫酸钡质量分数为10 30% ；(2)表面涂敷，有以下五种方法2. I将陶粒浸泡在含硫酸根化合物水溶液中，烘干；然后再将已采用含硫酸根化合物水溶液处理过的陶粒再浸泡在含钡化合物水溶液中生成硫酸钡层，清洗之后烘干；2. 2将含硫酸根化合物水溶液喷涂在陶粒的表面至湿润，烘干；然后再将含钡化合物水溶液喷涂在已采用含硫酸根化合物水溶液处理过的陶粒的表面生成硫酸钡，清洗之后烘干；2. 3将硫酸钡溶胶喷在陶粒的表面至完全湿润，烘干；2. 4将陶粒浸泡在硫酸钡溶胶中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5 60min， 取出后烘干；2. 5直接将硫酸钡粉体浆料喷在陶粒的表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将表面涂有一层硫酸钡的陶粒置于600 900°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备。5、当不沾铝陶粒表面覆盖有氟化钙和钛酸铝二层涂层时(一 )先对陶粒进行钛酸铝涂敷，其步骤如下(I)配料采购市售或制备钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料备用；成分指标要求如下A钛铝复合溶胶Ti4+浓度为O. 2 O. 3mol/L，Al3+浓度为O. 2 O. 3mol/L的钛铝复合溶胶；溶胶中加入摩尔分数为I. 6 6%的Mg2+为稳定剂；或加入摩尔分数为3 5% 的Mg2+和摩尔分数为O. 4 O. 8%的Ce4+为稳定剂；或只加入摩尔分数为I. 6 3. 3%的 Fe3+为为稳定剂；B钛酸铝粉体浆料组成为质量分数为40 50%的Al2O3和50 60%的TiO2 ;其中加入质量分数为I 4% MgO为稳定剂；或加入质量分数为I 4%的MgO和质量分数为 I 3%的CeO2混合物为稳定剂；或加入质量分数为3 8% Fe2O3为稳定剂；或加入质量分数为O. 5 2%的ZrO2为稳定剂；(2)表面涂敷，有以下二种方法2. I将陶粒浸泡在钛铝复合溶胶或钛酸铝粉体浆料中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5 60min，取出后烘干；2. 2将钛铝复合溶胶或钛酸铝粉体浆料喷涂在陶粒表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将浸泡或喷涂好钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料的陶粒置于1250 1450°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备。( 二)再对陶粒进行氟化钙涂敷，其步骤如下(I)配料制备含氟化合物水溶液、含钙化合物水溶液，氟化钙溶胶或氟化钙粉体浆料备用；其具体成分指标为含氟化合物水溶液质量分数为2 48% ;含钙化合物水溶液质量分数为5 55% ;氟化钙溶胶中氟化钙溶胶质量分数为5 25% ;氟化钙粉体浆料中氟化钙质量分数含量为10 30% ;(2)表面涂敷，有以下五种方法2. I将陶粒浸泡在含氟化合物水溶液中，烘干；然后再将已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒再浸泡在含钙化合物水溶液中生成氟化钙层，清洗之后烘干；2. 2将含氟化合物水溶液喷涂在陶粒的表面至湿润，烘干；然后再将含钙化合物水溶液喷涂在已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒的表面生成氟化钙，清洗之后烘干；2. 3将氟化钙溶胶喷在陶粒的表面至完全湿润，烘干；2. 4将陶粒浸泡在氟化钙溶胶中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5 60min， 取出后烘干；2. 5直接将氟化钙粉体浆料喷在陶粒的表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将表面涂有一层氟化钙的陶粒置于800 1200°C的热处理炉中保温I 4小时， 随炉降温，完成制备。6、当不沾铝陶粒表面覆盖有钛酸铝和氟化钙二层涂层时(一 )先对陶粒进行钛酸铝涂敷，其步骤如下(I)配料采购市售或制备钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料备用；成分指标要求如下A钛铝复合溶胶:Ti4+浓度为O. 2 O. 3mol/L，Al3+浓度为O. 2 O. 3mol/L的钛铝复合溶胶；溶胶中加入摩尔分数为I. 6 6%的Mg2+为稳定剂；或加入摩尔分数为3 5% 的Mg2+和摩尔分数为O. 4 O. 8%的Ce4+为稳定剂；或只加入摩尔分数为I. 6 3. 3%的 Fe3+为为稳定剂；B钛酸铝粉体浆料组成为质量分数为40 50%的Al2O3和50 60%的TiO2 ;其中加入质量分数为I 4% MgO为稳定剂；或加入质量分数为I 4%的MgO和质量分数为 I 3%的CeO2混合物为稳定剂；或加入质量分数为3 8% Fe2O3为稳定剂；或加入质量分数为O. 5 2%的ZrO2为稳定剂；(2)表面涂敷，有以下二种方法2. I将陶粒浸泡在钛铝复合溶胶或钛酸铝粉体浆料中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5 60min，取出后烘干；2. 2将钛铝复合溶胶或钛酸铝粉体浆料喷涂在陶粒表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将浸泡或喷涂好钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料的陶粒置于1250 1450°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备。( 二)再对陶粒进行氟化钙涂敷，其步骤如下(I)配料制备含氟化合物水溶液、含钙化合物水溶液，氟化钙溶胶或氟化钙粉体浆料备用； 其具体成分指标为含氟化合物水溶液质量分数为2 48% ;含钙化合物水溶液质量分数为5 55% ;氟化钙溶胶中氟化钙溶胶质量分数为5 25% ;氟化钙粉体浆料中氟化钙质量分数含量为10 30% ;(2)表面涂敷，有以下五种方法2. I将陶粒浸泡在含氟化合物水溶液中，烘干；然后再将已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒再浸泡在含钙化合物水溶液中生成氟化钙层，清洗之后烘干；2. 2将含氟化合物水溶液喷涂在陶粒的表面至湿润，烘干；然后再将含钙化合物水溶液喷涂在已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒的表面生成氟化钙，清洗之后烘干；2. 3将氟化钙溶胶喷在陶粒的表面至完全湿润，烘干；2. 4将陶粒浸泡在氟化钙溶胶中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5 60min， 取出后烘干；2. 5直接将氟化钙粉体浆料喷在陶粒的表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将表面涂有一层氟化钙的陶粒置于800 1200°C的热处理炉中保温I 4小时， 随炉降温，完成制备。7、当不沾铝陶粒表面覆盖有氟化钙、硫酸钡、钛酸铝三层复合涂层时(一 )先对陶粒表面进行钛酸铝涂涂覆，其步骤如下(I)配料:采购市售或制备钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料备用；成分指标要求如下A钛铝复合溶胶:Ti4+浓度为O. 2 O. 3mol/L，Al3+浓度为O. 2 O. 3mol/L的钛铝复合溶胶；溶胶中加入摩尔分数为I. 6 6%的Mg2+为稳定剂；或加入摩尔分数为3 5% 的Mg2+和摩尔分数为O. 4 O. 8%的Ce4+为稳定剂；或只加入摩尔分数为I. 6 3. 3%的 Fe3+为为稳定剂；B钛酸铝粉体浆料组成为质量分数为40 50%的Al2O3和50 60%的TiO2 ;其中加入质量分数为I 4% MgO为稳定剂；或加入质量分数为I 4%的MgO和质量分数为 I 3%的CeO2混合物为稳定剂；或加入质量分数为3 8% Fe2O3为稳定剂；或加入质量分数为O. 5 2%的ZrO2为稳定剂；(2)表面涂敷，有以下二种方法2. I将陶粒浸泡在钛铝复合溶胶或钛酸铝粉体浆料中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5 60min，取出后烘干；2. 2将钛铝复合溶胶或钛酸铝粉体浆料喷涂在陶粒表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将浸泡或喷涂好钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料的陶粒置于1250 1450°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备。( 二)已经覆盖钛酸铝涂层再形成氟化钙涂层，其步骤如下(I)配料:制备含氟化合物水溶液、含钙化合物水溶液，氟化钙溶胶或氟化钙粉体浆料备用； 其具体成分指标为含氟化合物水溶液质量分数为2 48% ;含钙化合物水溶液质量分数为5 55% ;氟化钙溶胶中氟化钙溶胶质量分数为5 25% ;氟化钙粉体浆料中氟化钙质量分数含量为10 30% ;(2)表面涂敷，有以下五种方法2. I将陶粒浸泡在含氟化合物水溶液中，烘干；然后再将已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒再浸泡在含钙化合物水溶液中生成氟化钙层，清洗之后烘干；2. 2将含氟化合物水溶液喷涂在陶粒的表面至湿润，烘干；然后再将含钙化合物水溶液喷涂在已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒的表面生成氟化钙，清洗之后烘干；2. 3将氟化钙溶胶喷在陶粒的表面至完全湿润，烘干；2. 4将陶粒浸泡在氟化钙溶胶中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5 60min， 取出后烘干；2. 5直接将氟化钙粉体浆料喷在陶粒的表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将表面涂有一层氟化钙的陶粒置于800 1200°C的热处理炉中保温I 4小时， 随炉降温，完成制备。(三)已经覆盖有钛酸铝和氟化钙涂层的陶粒形成硫酸钡涂层，其步骤如下(I)配料:制备含硫酸根化合物水溶液、含钡化合物水溶液，硫酸钡溶胶或硫酸钡粉体浆料备用；具体成分指标为含硫酸根化合物水溶液质量分数为5 42. 9%;含钡化合物水溶液质量分数为3 26% ;硫酸钡溶胶中硫酸钡质量分数为5 25% ;硫酸钡粉体浆料中硫酸钡质量分数为10 30% ；(2)表面涂敷，有以下五种方法2. I将陶粒浸泡在含硫酸根化合物水溶液中，烘干；然后再将已采用含硫酸根化合物水溶液处理过的陶粒再浸泡在含钡化合物水溶液中生成硫酸钡层，清洗之后烘干；2. 2将含硫酸根化合物水溶液喷涂在陶粒的表面至湿润，烘干；然后再将含钡化合物水溶液喷涂在已采用含硫酸根化合物水溶液处理过的陶粒的表面生成硫酸钡，清洗之后烘干；2. 3将硫酸钡溶胶喷在陶粒的表面至完全湿润，烘干；2. 4将陶粒浸泡在硫酸钡溶胶中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5 60min， 取出后烘干；2. 5直接将硫酸钡粉体浆料喷在陶粒的表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将表面涂有一层硫酸钡的陶粒置于600 900°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备。方法I 7中所述的含硫酸根化合物水溶液为硫酸铵水溶液、硫酸钾水溶液或硫酸钠水溶液；所述的含钡化合物水溶液为硝酸钡水溶液或氯化钡水溶液；所述的氟化合物水溶液为氟化铵水溶液、氟化钠水溶液或氟化钾水溶液；所述的含钙化合物水溶液为硝酸钙水溶液或氯化钙水溶液。本发明具有的有益效果是采用表面涂敷氟化钙，硫酸钡，钛酸铝的方法进行表面改性。氟化钙，硫酸钡和钛酸铝附着在陶粒的表面，并进入缝隙，裂纹和孔洞中，干燥后氟化钙，硫酸钡，钛酸铝分布在陶粒表面，缝隙和晶粒之间。在受热的条件下氟化钙，硫酸钡，钛酸铝陶粒烧结。由于氟化钙，硫酸钡，钛酸铝有对铝不浸润特性，因而经过处理的陶粒对铝不浸润。而氟化钙，硫酸钡，钛酸铝进入陶粒裂纹和孔洞之中，高温烧结后能修补裂纹和孔洞，从而提高陶粒的耐压强度。
图I是不沾招陶粒图解表不。图2是有一层涂层的不沾铝陶粒局部剖视图。图3是有二层涂层的不沾铝陶粒局部剖视图。图4是有三层涂层的不沾铝陶粒局部剖视图。图中1、形状不规则的陶粒颗粒，2、陶粒基体，3、氟化钙，硫酸钡或钛酸涂层，4和 5是氟化钙和硫酸钡组合涂层、钛酸铝和氟化钙组合涂层或钛酸铝和硫酸钡组合涂层，6、钛酸铝涂层，7、氟化钙涂层，8硫酸钡涂层。
具体实施例方式实施例I:(浸泡) 先配置好含氟化合物水溶液和含钙化合物水溶液，将陶粒浸泡在含氟化合物水溶液中，烘干后再将经含氟化合物水溶液处理过的陶粒浸泡在含钙化合物水溶液中，表面生成氟化钙，水洗干燥后，放入高温炉中热处理，热处理温度为800 1200°C，保温时间为I 4小时，最后得到陶粒表面敷有一层氟化钙。具体实施方案见表I。未处理前的陶粒分布如图1，其中I是陶粒。采用该方法所得具有氟化钙涂层的陶粒其剖视图如图2，其中I是陶粒基体，3是氟化钙涂层陶粒采用质量分数为2%的氟化钠水溶液和质量分数为5%的亚硝酸钙水溶液反应沉淀涂层时，氟化钙质量百分含量O. 05% ；陶粒采用质量分数为3. 8%的氟化钠水溶液和质量分数为45%的硝酸钙水溶液反应沉淀涂层时，氟化钙质量百分含量I. 5% ；陶粒采用质量分数为2. 5%的氟化钠水溶液和质量分数为20%的亚硝酸 丐水溶液反应沉淀涂层时，氟化韩质量百分含量O. 08% ；陶粒采用质量分数为3. 8%的氟化钠水溶液和质量分数为42%的氯化钙水溶液反应沉淀涂层时，氟化钙质量百分含量I. 2% ；陶粒采用质量分数为25%的氟化铵水溶液和质量分数为55%的氯硝酸钙水溶液反应沉淀涂层时，氟化钙质量百分含量15% ；陶粒采用质量分数为20%的氟化铵水溶液和质量分数为13%的碳酸氢钙钙水溶液反应沉淀涂层时，氟化钙质量百分含量8% ；陶粒采用质量分数为15%的氟化铵水溶液和质量分数为13%的碳酸氢钙水溶液反应沉淀涂层时，氟化钙质量百分含量7% ；陶粒采用质量分数为10%的氟化铵水溶液和质量分数为30%的氯化钙水溶液反应沉淀涂层时，氟化钙质量百分含量12% ；陶粒采用质量分数为48%的氟化钾水溶液和质量分数为5%的碳酸氢 丐水溶液反应沉淀涂层时，氟化钙质量百分含量6% ；陶粒采用质量分数为39%的氟化钾水溶液和质量分数为45%的亚硝酸钙水溶液反应沉淀涂层时，氟化钙质量百分含量14% ；陶粒采用质量分数为30%的氟化钾水溶液和质量分数为35%的硝酸钙水溶液反应沉淀涂层时，氟化钙质量百分含量12% ；陶粒采用质量分数为20%的氟化钾水溶液和质量分数为20%的氯化钙水溶液反应沉淀涂层时，氟化钙质量百分含量10% ；表I沉淀法改性不沾铝陶粒在不同温度下处理
权利要求
1.一种不沾铝陶粒，其特征在于在陶粒表面覆盖有一层氟化钙、硫酸钡或钛酸铝，以上二者或以上三者2 3层涂层。
2.根据权利要求I所述的一种不沾铝陶粒，其特征在于所述覆盖有一层时，其中氟化钙、硫酸钡或钛酸铝占不沾铝陶粒质量分数的O. 05 50% ;覆盖有氟化钙和硫酸钡两层时， 内层为氟化钙，外层为硫酸钡，其中氟化钙和硫酸钡占不沾铝陶粒质量分数的O. 05 50% ； 覆盖有硫酸钡和钛酸铝两层时，内层为钛酸铝，外层为硫酸钡，其中硫酸钡和钛酸铝占不沾铝陶粒质量分数的O. 05飞0% ;覆盖有氟化钙和钛酸铝两层时，内层为钛酸铝，外层为氟化钙，其中氟化钙和钛酸铝占不沾铝陶粒质量分数的O. 05 50%、钛酸铝占不沾铝陶粒质量分数的O. 05 50% ;覆盖有三层时，内层为钛酸铝、中间层为氟化钙、外层为硫酸钡，其中氟化钙、硫酸钡和钛酸铝占不沾铝陶粒质量分数的O. 05 50%。
3.根据权利要求I所述的一种不沾铝陶粒的制备方法，其特征在于，当不沾铝陶粒表面覆盖有氟化钙层时的步骤如下(1)配料制备含氟化合物水溶液、含钙化合物水溶液，氟化钙溶胶或氟化钙粉体浆料备用；其具体成分指标为含氟化合物水溶液质量分数为2 48% ;含钙化合物水溶液质量分数为5 55% ;氟化钙溶胶中氟化钙溶胶质量分数为5 25% ;氟化钙粉体浆料中氟化钙质量分数含量为10 30% ；(2)表面涂敷，有以下五种方法2. I将陶粒浸泡在含氟化合物水溶液中，烘干；然后再将已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒再浸泡在含钙化合物水溶液中生成氟化钙层，清洗之后烘干；2. 2将含氟化合物水溶液喷涂在陶粒的表面至湿润，烘干；然后再将含钙化合物水溶液喷涂在已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒的表面生成氟化钙，清洗之后烘干；2. 3将氟化钙溶胶喷在陶粒的表面至完全湿润，烘干；2. 4将陶粒浸泡在氟化钙溶胶中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5飞Omin，取出后烘干；2. 5直接将氟化钙粉体浆料喷在陶粒的表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将表面涂有一层氟化钙的陶粒置于800 1200°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备。
4.根据权利要求3所述的一种不沾铝陶粒的制备方法，其特征在于所述的氟化合物水溶液为氟化铵水溶液、氟化钠水溶液或氟化钾水溶液；所述的含钙化合物水溶液为硝酸钙水溶液或氯化钙水溶液。
5.根据权利要求I所述的一种不沾铝陶粒的制备方法，其特征在于，当不沾铝陶粒表面覆盖有硫酸钡层时的步骤如下(I)配料制备含硫酸根化合物水溶液、含钡化合物水溶液，硫酸钡溶胶或硫酸钡粉体浆料备用； 具体成分指标为含硫酸根化合物水溶液质量分数为5 42. 9% ;含钡化合物水溶液质量分数为3 26% ;硫酸钡溶胶中硫酸钡质量分数为5 25% ;硫酸钡粉体浆料中硫酸钡质量分数为10 30% ；(2)表面涂敷，有以下五种方法.2. I将陶粒浸泡在含硫酸根化合物水溶液中，烘干；然后再将已采用含硫酸根化合物水溶液处理过的陶粒再浸泡在含钡化合物水溶液中生成硫酸钡层，清洗之后烘干；.2. 2将含硫酸根化合物水溶液喷涂在陶粒的表面至湿润，烘干；然后再将含钡化合物水溶液喷涂在已采用含硫酸根化合物水溶液处理过的陶粒的表面生成硫酸钡，清洗之后烘干;.2. 3将硫酸钡溶胶喷在陶粒的表面至完全湿润，烘干；.2. 4将陶粒浸泡在硫酸钡溶胶中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5飞Omin，取出后烘干；.2. 5直接将硫酸钡粉体浆料喷在陶粒的表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将表面涂有一层硫酸钡的陶粒置于600 900°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备。
6.根据权利要求5所述的一种不沾铝陶粒的制备方法，其特征在于所述的含硫酸根化合物水溶液为硫酸铵水溶液、硫酸钾水溶液或硫酸钠水溶液；所述的含钡化合物水溶液为硝酸钡水溶液或氯化钡水溶液。
7.根据权利要求I所述的一种不沾铝陶粒的制备方法，其特征在于，当不沾铝陶粒表面覆盖有钛酸铝层时的步骤如下(1)配料采购市售或制备钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料备用；成分指标要求如下A钛铝复合溶胶Ti4+浓度为O. 2^0. 3mol/L, Al3+浓度为O. 2 O. 3mol/L的钛铝复合溶胶；溶胶中加入摩尔分数为I. 6 6%的Mg2+为稳定剂；或加入摩尔分数为3 5%的 Mg2+和摩尔分数为O. 4 O. 8%的Ce4+为稳定剂；或只加入摩尔分数为I. 6 3. 3%的Fe3+ 为稳定剂；B钛酸铝粉体浆料组成为质量分数为40 50%的Al2O3和50 60%的TiO2 ;其中加入质量分数为I 4%MgO为稳定剂；或加入质量分数为I 4%的MgO和质量分数为I 3%的CeO2混合物为稳定剂；或加入质量分数为3 8% Fe2O3为稳定剂；或加入质量分数为 O. 5 2%的ZrO2为稳定剂；(2)表面涂敷，有以下二种方法.2.I将陶粒浸泡在钛铝复合溶胶或钛酸铝粉体浆料中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5 60min，取出后烘干；.2.2将钛铝复合溶胶或钛酸铝粉体浆料喷涂在陶粒表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将浸泡或喷涂好钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料的陶粒置于1250 1450°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备。
8.根据权利要求I所述的一种不沾铝陶粒的制备方法，其特征在于，不沾铝陶粒表面覆盖有氟化钙、硫酸钡、钛酸铝以上二者两层涂层组合时，有以下三种方法①当不沾铝陶粒表面覆盖有氟化钙和硫酸钡两层涂层时(-)先对陶粒进行氟化钙涂敷，其步骤如下(1)配料制备含氟化合物水溶液、含钙化合物水溶液，氟化钙溶胶或氟化钙粉体浆料备用；其具体成分指标为含氟化合物水溶液质量分数为2 48% ;含钙化合物水溶液质量分数为5 55% ;氟化钙溶胶中氟化钙溶胶质量分数为5 25% ;氟化钙粉体浆料中氟化钙质量分数含量为10 30% ；(2)表面涂敷，有以下五种方法 2.1将陶粒浸泡在含氟化合物水溶液中，烘干；然后再将已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒再浸泡在含钙化合物水溶液中生成氟化钙层，清洗之后烘干； 2.2将含氟化合物水溶液喷涂在陶粒的表面至湿润，烘干；然后再将含钙化合物水溶液喷涂在已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒的表面生成氟化钙，清洗之后烘干；2.3将氟化钙溶胶喷在陶粒的表面至完全湿润，烘干；2.4将陶粒浸泡在氟化钙溶胶中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5飞Omin，取出后烘干； 2.5直接将氟化钙粉体浆料喷在陶粒的表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将表面涂有一层氟化钙的陶粒置于800 1200°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备；㈡再对陶粒进行硫酸钡涂敷，其步骤如下(1)配料制备含硫酸根化合物水溶液、含钡化合物水溶液，硫酸钡溶胶或硫酸钡粉体浆料备用； 具体成分指标为含硫酸根化合物水溶液质量分数为5 42. 9% ;含钡化合物水溶液质量分数为3 26% ;硫酸钡溶胶中硫酸钡质量分数为5 25% ;硫酸钡粉体浆料中硫酸钡质量分数为10 30% ；(2)表面涂敷，有以下五种方法 2.1将陶粒浸泡在含硫酸根化合物水溶液中，烘干；然后再将已采用含硫酸根化合物水溶液处理过的陶粒再浸泡在含钡化合物水溶液中生成硫酸钡层，清洗之后烘干； 2.2将含硫酸根化合物水溶液喷涂在陶粒的表面至湿润，烘干；然后再将含钡化合物水溶液喷涂在已采用含硫酸根化合物水溶液处理过的陶粒的表面生成硫酸钡，清洗之后烘干; 2.3将硫酸钡溶胶喷在陶粒的表面至完全湿润，烘干； 2.4将陶粒浸泡在硫酸钡溶胶中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5飞Omin，取出后烘干； 2.5直接将硫酸钡粉体浆料喷在陶粒的表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将表面涂有一层硫酸钡的陶粒置于600 900°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备；②当不沾铝陶粒表面覆盖有氟化钙和钛酸铝二层涂层时(-)先对陶粒进行钛酸铝涂敷，其步骤如下(I)配料采购市售或制备钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料备用；成分指标要求如下A钛铝复合溶胶Ti4+浓度为0. 2^0. 3mol/L, Al3+浓度为0. 2 0. 3mol/L的钛铝复 合溶胶；溶胶中加入摩尔分数为1. 6 6%的Mg2+为稳定剂；或加入摩尔分数为3 5%的 Mg2+和摩尔分数为0. 4 0. 8%的Ce4+为稳定剂；或只加入摩尔分数为1. 6 3. 3%的Fe3+ 为为稳定剂；B钛酸铝粉体浆料组成为质量分数为40 50%的A1203和50 60%的Ti02 ;其中加 入质量分数为1 4%MgO为稳定剂；或加入质量分数为1 4%的MgO和质量分数为1 3%的&02混合物为稳定剂；或加入质量分数为3 8% Fe203为稳定剂；或加入质量分数为 0. 5 2%的Zr02为稳定剂；(2)表面涂敷，有以下二种方法.2. 1将陶粒浸泡在钛铝复合溶胶或钛酸铝粉体浆料中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间 为0. 5 60min，取出后烘干；.2. 2将钛铝复合溶胶或钛酸铝粉体浆料喷涂在陶粒表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将浸泡或喷涂好钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料的陶粒置于1250 1450°C的热处理 炉中保温1 4小时，随炉降温，完成制备；㈡再对陶粒进行氟化钙涂敷，其步骤如下(1)配料制备含氟化合物水溶液、含钙化合物水溶液，氟化钙溶胶或氟化钙粉体浆料备用；其具 体成分指标为含氟化合物水溶液质量分数为2 48% ;含钙化合物水溶液质量分数为5 55% ;氟化钙溶胶中氟化钙溶胶质量分数为5 25% ;氟化钙粉体浆料中氟化钙质量分数含 量为10 30% ；(2)表面涂敷，有以下五种方法.2. 1将陶粒浸泡在含氟化合物水溶液中，烘干；然后再将已采用含氟化合物水溶液处 理过的陶粒再浸泡在含钙化合物水溶液中生成氟化钙层，清洗之后烘干；.2. 2将含氟化合物水溶液喷涂在陶粒的表面至湿润，烘干；然后再将含钙化合物水溶 液喷涂在已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒的表面生成氟化钙，清洗之后烘干；.2. 3将氟化钙溶胶喷在陶粒的表面至完全湿润，烘干；.2. 4将陶粒浸泡在氟化钙溶胶中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为0. 5飞Omin，取出 后烘干；.2. 5直接将氟化钙粉体浆料喷在陶粒的表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将表面涂有一层氟化钙的陶粒置于800 1200°C的热处理炉中保温1 4小时，随炉 降温，完成制备；③当不沾铝陶粒表面覆盖有钛酸铝和氟化钙二层涂层时(-)先对陶粒进行钛酸铝涂敷，其步骤如下(1)配料采购市售或制备钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料备用；成分指标要求如下A钛铝复合溶胶Ti4+浓度为0. 2^0. 3mol/L, Al3+浓度为0. 2 0. 3mol/L的钛铝复合溶胶；溶胶中加入摩尔分数为I. 6 6%的Mg2+为稳定剂；或加入摩尔分数为3 5%的 Mg2+和摩尔分数为O. 4 O. 8%的Ce4+为稳定剂；或只加入摩尔分数为I. 6 3. 3%的Fe3+ 为为稳定剂；B钛酸铝粉体浆料组成为质量分数为40 50%的Al2O3和50 60%的TiO2 ;其中加入质量分数为I 4%MgO为稳定剂；或加入质量分数为I 4%的MgO和质量分数为I 3%的CeO2混合物为稳定剂；或加入质量分数为3 8% Fe2O3为稳定剂；或加入质量分数为 O. 5 2%的ZrO2为稳定剂；(2)表面涂敷，有以下二种方法.2. I将陶粒浸泡在钛铝复合溶胶或钛酸铝粉体浆料中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5 60min，取出后烘干；.2. 2将钛铝复合溶胶或钛酸铝粉体浆料喷涂在陶粒表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将浸泡或喷涂好钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料的陶粒置于1250 1450°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备；㈡再对陶粒进行氟化钙涂敷，其步骤如下(1)配料制备含氟化合物水溶液、含钙化合物水溶液，氟化钙溶胶或氟化钙粉体浆料备用；其具体成分指标为含氟化合物水溶液质量分数为2 48% ;含钙化合物水溶液质量分数为5 55% ;氟化钙溶胶中氟化钙溶胶质量分数为5 25% ;氟化钙粉体浆料中氟化钙质量分数含量为10 30% ；(2)表面涂敷，有以下五种方法.2. I将陶粒浸泡在含氟化合物水溶液中，烘干；然后再将已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒再浸泡在含钙化合物水溶液中生成氟化钙层，清洗之后烘干；.2. 2将含氟化合物水溶液喷涂在陶粒的表面至湿润，烘干；然后再将含钙化合物水溶液喷涂在已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒的表面生成氟化钙，清洗之后烘干；.2. 3将氟化钙溶胶喷在陶粒的表面至完全湿润，烘干；.2. 4将陶粒浸泡在氟化钙溶胶中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5飞Omin，取出后烘干；.2. 5直接将氟化钙粉体浆料喷在陶粒的表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将表面涂有一层氟化钙的陶粒置于800 1200°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备。
9.根据权利要求8所述的含硫酸根化合物水溶液为硫酸铵水溶液、硫酸钾水溶液或硫酸钠水溶液；所述的含钡化合物水溶液为硝酸钡水溶液或氯化钡水溶液；所述的氟化合物水溶液为氟化铵水溶液、氟化钠水溶液或氟化钾水溶液；所述的含钙化合物水溶液为硝酸钙水溶液或氯化钙水溶液。
10.根据权利要求I所述的一种不沾铝陶粒的制备方法，其特征在于，当不沾铝陶粒表面覆盖有氟化钙、硫酸钡、钛酸铝三层复合涂层时(-)先对陶粒表面进行钛酸铝涂涂覆，其步骤如下(I)配料采购市售或制备钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料备用；成分指标要求如下A钛铝复合溶胶Ti4+浓度为O. 2^0. 3mol/L, Al3+浓度为O. 2 O. 3mol/L的钛铝复 合溶胶；溶胶中加入摩尔分数为I. 6 6%的Mg2+为稳定剂；或加入摩尔分数为3 5%的 Mg2+和摩尔分数为O. 4 O. 8%的Ce4+为稳定剂；或只加入摩尔分数为I. 6 3. 3%的Fe3+ 为为稳定剂；B钛酸铝粉体浆料组成为质量分数为40 50%的Al2O3和50 60%的TiO2 ;其中加 入质量分数为I 4%MgO为稳定剂；或加入质量分数为I 4%的MgO和质量分数为I 3%的CeO2混合物为稳定剂；或加入质量分数为3 8% Fe2O3为稳定剂；或加入质量分数为 O. 5 2%的ZrO2为稳定剂；(2)表面涂敷，有以下二种方法.2. I将陶粒浸泡在钛铝复合溶胶或钛酸铝粉体浆料中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间 为O. 5 60min，取出后烘干；.2. 2将钛铝复合溶胶或钛酸铝粉体浆料喷涂在陶粒表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将浸泡或喷涂好钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料的陶粒置于1250 1450°C的热处理 炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备；㈡已经覆盖钛酸铝涂层再形成氟化钙涂层，其步骤如下(1)配料制备含氟化合物水溶液、含钙化合物水溶液，氟化钙溶胶或氟化钙粉体浆料备用；其具 体成分指标为含氟化合物水溶液质量分数为2 48% ;含钙化合物水溶液质量分数为5 55% ;氟化钙溶胶中氟化钙溶胶质量分数为5 25% ;氟化钙粉体浆料中氟化钙质量分数含 量为10 30% ；(2)表面涂敷，有以下五种方法.2. I将陶粒浸泡在含氟化合物水溶液中，烘干；然后再将已采用含氟化合物水溶液处 理过的陶粒再浸泡在含钙化合物水溶液中生成氟化钙层，清洗之后烘干；.2. 2将含氟化合物水溶液喷涂在陶粒的表面至湿润，烘干；然后再将含钙化合物水溶 液喷涂在已采用含氟化合物水溶液处理过的陶粒的表面生成氟化钙，清洗之后烘干；.2. 3将氟化钙溶胶喷在陶粒的表面至完全湿润，烘干；.2. 4将陶粒浸泡在氟化钙溶胶中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5飞Omin，取出 后烘干；.2. 5直接将氟化钙粉体浆料喷在陶粒的表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将表面涂有一层氟化钙的陶粒置于800 1200°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉 降温，完成制备；㈢已经覆盖有钛酸铝和氟化钙涂层的陶粒形成硫酸钡涂层，其步骤如下(I)配料制备含硫酸根化合物水溶液、含钡化合物水溶液，硫酸钡溶胶或硫酸钡粉体浆料备用； 具体成分指标为含硫酸根化合物水溶液质量分数为5 42. 9% ;含钡化合物水溶液质量分数为3 26% ;硫酸钡溶胶中硫酸钡质量分数为5 25% ;硫酸钡粉体浆料中硫酸钡质量分数为10 30% ；(2)表面涂敷，有以下五种方法·2. I将陶粒浸泡在含硫酸根化合物水溶液中，烘干；然后再将已采用含硫酸根化合物水溶液处理过的陶粒再浸泡在含钡化合物水溶液中生成硫酸钡层，清洗之后烘干；·2. 2将含硫酸根化合物水溶液喷涂在陶粒的表面至湿润，烘干；然后再将含钡化合物水溶液喷涂在已采用含硫酸根化合物水溶液处理过的陶粒的表面生成硫酸钡，清洗之后烘干;·2. 3将硫酸钡溶胶喷在陶粒的表面至完全湿润，烘干；·2. 4将陶粒浸泡在硫酸钡溶胶中，浸泡过程中不断搅拌，浸泡时间为O. 5飞Omin，取出后烘干；·2.5直接将硫酸钡粉体浆料喷在陶粒的表面直至完全湿润，烘干即可；(3)热处理将表面涂有一层硫酸钡的陶粒置于600 900°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备；所述的含硫酸根化合物水溶液为硫酸铵水溶液、硫酸钾水溶液或硫酸钠水溶液；所述的含钡化合物水溶液为硝酸钡水溶液或氯化钡水溶液；所述的氟化合物水溶液为氟化铵水溶液、氟化钠水溶液或氟化钾水溶液，所述的含钙化合物水溶液为硝酸钙水溶液或氯化钙水溶液。
全文摘要
本发明公开了一种不沾铝陶粒及其制备方法。通过制备含氟化合物水溶液、含钙化合物水溶液、氟化钙溶胶和氟化钙粉体浆料，制备含硫酸根化合物水溶液、含钡化合物水溶液、硫酸钡溶胶和硫酸钡粉体浆料，制备钛铝复合溶胶和钛酸铝粉体浆料后；分别对陶粒进行表面涂敷和热处理，使陶粒表面覆盖有一层氟化钙、硫酸钡或钛酸铝或以上二者或以上三者2～3层涂层。由于氟化钙，硫酸钡，钛酸铝有对铝不浸润特性，因而经过处理的陶粒对铝不浸润。而氟化钙，硫酸钡，钛酸铝进入陶粒裂纹和孔洞之中，高温烧结后能修补裂纹和孔洞，从而提高陶粒的耐压强度。
文档编号C04B35/66GK102584274SQ20121000718
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者吴自敏, 尹述伟, 王家邦 申请人:浙江大学