一种致密铝镁钙耐火熟料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于耐火材料领域，特别涉及一种致密铝镁钙耐火熟料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]铝镁质耐火材料因其良好的耐高温、耐热震和抗熔渣侵蚀性能，广泛用作冶金、水泥等行业的高温炉窑工作衬；由于受铝土资源问题的影响，近年刚玉原料价格持续攀升，铝镁质耐火材料的生产成本也随之逐年走高；另一方面，由于刚玉的真密度较大，致使铝镁质耐火材料的体积密度较大，增加耐火材料重量，不仅导致高温炉窑的蓄热损失增大，还直接增加用后耐火材料的排放量。
[0003]石灰石在全球范围内资源丰富，其煅烧后获得的生石灰具有较小的理论密度。如能用生石灰替代部分刚玉生产铝镁钙耐火材料，不仅可以显著降低生产成本，还可通过降低体积密度，实现耐火材料的轻量化，有利于减小蓄热损失，促进节能减排。
[0004]由于铝镁钙耐火材料在高温条件下内部存在很多化学反应，不宜获得致密材料；因此，一般采用石灰石、菱镁石和铝矾土混合原料，经高温煅烧后先获得致密的铝镁钙耐火熟料。
[0005]在合成铝镁钙体系耐火熟料的过程中，各组元之间反应所伴随的体积膨胀效应，以及所生成的六铝酸钙的片状结构，抑制了烧结及致密化过程，难以获得致密的熟料。发明专利CN 103396127 A公开了一种铝镁钙耐火熟料及其制备方法，是以石灰石、菱镁石和铝矾土为原料，在1650~1700°C条件下保温4~6小时烧成，才可获得致密的铝镁钙耐火熟料，不仅能耗较高，还影响生产效率。
【发明内容】
[0006]针对目前铝镁钙耐火熟料制备技术上存在的上述问题，本发明提供了一种新型致密铝镁钙耐火熟料及其制备方法，通过在原料中加入二氧化钛，然后进行煅烧，可在较低的煅烧温度和较短的保温时间条件下实现铝镁钙耐火熟料的良好烧结，获得致密铝镁钙耐火熟料，提高生产效率，促进节能减排。
[0007]本发明的致密铝镁钙耐火熟料的成分按重量百分比含Al2O3 74-88%, MgO 4-14%,CaO 2-8%, T122-4%ο
[0008]上述的致密铝镁钙耐火熟料的相对密度为93.6-96.5%。
[0009]上述的致密铝镁钙耐火熟料的吸水率为2.1-2.8%。
[0010]本发明的致密铝镁钙耐火熟料的制备方法按以下步骤进行:
1、将石灰石、菱镁石和铝矾土分别破碎并磨细至粒度<88目；
2、将粉碎后的石灰石、菱镁石、铝矾土混合并加入二氧化钛微粉，制成混合物料，混合比例按重量百分比为石灰石占混合物料总重量的2.7-11.0%，菱镁石占混合物料总重量的7.2-19.7%，铝矾土占混合物料总重量的66.9-83.9%，二氧化钛微粉占混合物料总重量的1.4-3.2% ； 3、将混合物料置于球磨机中混合均匀，然后在100~150MPa的压力下压制成生球；
4、将生球在1200~1250°C条件下保温1~2小时，进行第一次煅烧，制成一次熟料；
5、将一次熟料破碎并再次磨细至粒度<88目，再在100~150MPa的压力下压制成球，获得二次球料；
6、将二次球料在1600~1650°C条件下保温2~3小时，进行第二次煅烧，获得致密铝镁钙耐火熟料。
[0011]上述的二氧化钛微粉纯度彡99%，粒度< 10 μm。
[0012]上述的石灰石中CaO的重量含量^ 50.2%，菱儀石中MgO的重量含量^ 44.5%，销矾土中Al2O3的重量含量彡73.8%。
[0013]本发明的致密铝镁钙耐火熟料采用二氧化钛微粉作为促烧结剂，在煅烧过程中钛离子不仅可以固溶到镁铝尖晶石中，促进镁铝尖晶石的烧结，同时还能固溶到六铝酸钙中，使六铝酸钙由板状向等轴晶转变并促进烧结，从而可在较低的二次煅烧温度和较短的保温时间条件下获得致密的铝镁钙耐火熟料。
【具体实施方式】
[0014]本发明实施例中煅烧采用的设备为高温竖窑。
[0015]本发明实施例中压制成球采用的设备为GY650-180型压球机。
[0016]本发明实施例中采用的石灰石、菱镁石和铝矾土为市购产品。
[0017]本发明实施例中采用的二氧化钛微粉为市购产品。
[0018]实施例1
米用的石灰石中CaO的重量含量54.5%，米用的销帆土中Al2O3的重量含量76.2%，米用的菱镁石中MgO的重量含量44.6% ；
将石灰石、菱镁石和铝矾土分别破碎并磨细至粒度< 88目；
将粉碎后的石灰石、菱镁石和铝矾土混合并加入二氧化钛微粉，制成混合物料，混合比例按重量百分比为石灰石占混合物料总重量的4.5%，菱镁石占混合物料总重量的16.7%，铝矾土占混合物料总重量的77.2%，二氧化钛微粉占混合物料总重量的1.6% ;
将混合物料置于球磨机中混合均匀，然后采用压球机在120MPa的压力下压制成球，获得生球；
将生球置于高温竖窑中，在1250°C条件下保温2小时，进行第一次煅烧，制成一次熟料；
将一次熟料破碎并磨细至粒度< 88目，再在150MPa的压力下压制成球，获得二次球料；
将二次球料置于高温竖窑中，在1650°C条件下保温2小时，进行第二次煅烧，获得致密铝镁钙耐火熟料，成分按重量百分比含Al2O3 83.6%，MgO 10.6%，CaO 3.5%，T12 2.3%，相对密度为94.2%，吸水率为2.7%。
[0019]实施例2
米用的石灰石中CaO的重量含量52.8%，米用的销帆土中Al2O3的重量含量85.4%，米用的菱镁石中MgO的重量含量45.4% ；
将石灰石、菱镁石和铝矾土分别破碎并磨细至粒度< 88目； 将粉碎后的石灰石、菱镁石和铝矾土混合并加入二氧化钛微粉，制成混合物料，混合比例按重量百分比为石灰石占混合物料总重量的6.1%，菱镁石占混合物料总重量的7.2%，铝矾土占混合物料总重量的83.5%，二氧化钛微粉占混合物料总重量的3.2% ;
将混合物料置于球磨机中混合均匀，然后采用压球机在10MPa的压力下压制成球，获得生球；
将生球置于高温竖窑中，在1200°C条件下保温I小时，进行第一次煅烧，制成一次熟料；
将一次熟料破碎并磨细至粒度< 88目，再在150MPa的压力下压制成球，获得二次球料；
将二次球料置于高温竖窑中，在1600°C条件下保温3小时，进行第二次煅烧，获得致密铝镁钙耐火熟料，成分按重量百分比含Al2O3 88.0%，MgO 4.0%，CaO 4.0%，T12 4.0%，相对密度为96.5%，吸水率为2.2%。
[0020]实施例3
制备过程同实施例1，不同之处在于:混合比例按重量百分比为石灰石占混合物料总重量的4.1%，菱镁石占混合物料总重量的10.2%，铝矾土占混合物料总重量的83.9%，二氧化钛微粉占混合物料总重量的1.8% ;
混合均匀后在10MPa的压力下压制成球；
将生球在1250°C条件下保温2小时；
将一次熟料破碎并磨细至粒度< 88目，再在140MPa的压力下压制成球；
将二次球料置于高温竖窑中，在1650°C条件下保温3小时，进行第二次煅烧，获得致密铝镁钙耐火熟料，成分按重量百分比含Al2O3 88.0%，Mg0 6.3%, CaO 3.2%, T12 2.5%，相对密度为94.5%，吸水率为2.6%。
[0021]实施例4
采用的石灰石中CaO的重量含量51.3%，采用的铝矾土中Al2O3的重量含量75.3%，采用的菱镁石中MgO的重量含量46.2% ；
将石灰石、菱镁石和铝矾土分别破