一种镁铝尖晶石质高级保温材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于保温隔热材料技术领域，具体涉及一种镁铝尖晶石质高级保温材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]高温窑炉及热工设备的保温隔热、节能降耗一直受到人们的高度关注。用于中、高温(1500°C以下)窑炉及热工设备的保温材料有轻质粘土砖、钙长石质轻质隔热砖、轻质高铝砖、轻质硅砖和轻质莫来石砖等，但用于1500°C以上的高温、超高温窑炉及热工设备的高级保温材料目前主要是(多晶)氧化铝(锆)耐火纤维和氧化铝(锆)空心球砖。(多晶)氧化铝(锆)耐火纤维虽然容重小，导热系数低，保温隔热性能优异，但价格昂贵，氧化铝(锆)空心球砖制备工艺复杂，价格贵，制品体积密度较大，导热系数较高。
[0003]期刊《耐火材料》2012年第46卷第6期第179页至第181页对镁铝尖晶石保温材料进行了研究，结果表明，氧化镁(电熔镁砂)加入到氧化铝中形成镁铝尖晶石能大大降低刚玉一尖晶石轻质隔热材料的导热系数。
[0004]专利(CN101948300A) “一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法”报道了一种以Ct-Al2O3细粉、Ct-Al2O3微粉、电熔镁砂和P-Al2O3微粉为原料，通过预混合发泡结合注模成型制备多孔坯体，干燥后在1450?1700°C下保温3?5h制备了体积密度为0.8?2.2g/cm3，500°C时导热系数为0.2?1.0w/(m.k)，线变化率为0.5%?1.5%，耐压强度3?60MPa的刚玉尖晶石轻质隔热材料。也有人以板刚玉微粉(7.52μπι)和富铝尖晶石微粉(4.83μπι)为原料，采用萘、淀粉、聚乙烯醇作为造孔剂，用凝胶注模成型方法制备出一系列体积密度不小于1.84g/cm3的刚玉-尖晶石多孔陶瓷(刘佐才.凝胶注模成型刚玉-尖晶石多孔陶瓷的制备.北京理工大学学报，2005)。还有人以工业氧化铝(88μπι)和重烧氧化镁(74μπι)为主要原料，添加轻烧氧化镁和氧化铝微粉(小于5μπι)，再加入水和成孔剂后浇注成型制备了体积密度0.8?1.0g/cm3、耐压强度I?3MPa的镁铝尖晶石轻质耐火材料(孙丽楓.添加轻烧氧化镁和氧化铝微粉对镁铝尖晶石轻质耐火材料烧结性能的影响.工业加热，2005)。
[0005]以上研究所制备的镁铝尖晶石质保温材料的体积密度较大(大于0.8g/cm3)，因而导热系数较高，保温隔热性能较差。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种工艺简单，操作方便，成本低廉，环境友好的制备体积密度不大于0.5g/cm3镁铝尖晶石质高级保温材料的方法。
[0007]本发明采用的原料粉体为粒度180目的白刚玉粉、200目电熔镁砂和P-Al2O3,发泡剂为某甙类天然植物发泡剂，外加成分包括坯体增强剂和P-Al2O3水化控制剂。
[0008]本发明通过以下技术方案实现:以56?71.8质量份的白刚玉细粉、15?28.2质量份的电熔镁砂和12.5?17.5质量份的P-Al2O3为原料，刚玉球为研磨介质球磨I?5h，混合均匀，制得原料粉体;加入37?52质量份的含有2?5质量份的外加成分的水溶液，搅拌均匀，制得原料浆体;配制质量浓度I %的发泡液，使用高速搅拌机机械搅拌发泡液3?5min，制得泡沫;将适量泡沫加入到原料浆体中，标定体积，搅拌均匀，制得泡沫浆料;泡沫浆料浇注成型、干燥后在1550?1650°C下保温3?6h烧成。其中，白刚玉细粉粒度为180目，电熔镁砂氧化镁含量大于97%，粒度为200目，外加成分包括坯体增强剂和水化控制剂，坯体增强剂为聚乙烯醇、木质素磺酸钙和淀粉中的一种或其复合，水化控制剂为碳酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、碳酸锂中的一种或其复合。
[0009]由上述发明提供的技术方案可以看出，本发明所涉及的制备镁铝尖晶石质高级保温材料的方法由于采用分开发泡工艺，可以准确控制泡沫的加入量从而准确控制制品的体积密度，并且能够较好的控制制品的气孔率以及孔径;通过引入坯体增强剂和P-Al2O3水化控制剂，制备的镁铝尖晶石质高级保温材料体积密度低，气孔率高，导热系数小。此外，尖晶石反应的膨胀效应和固相烧结的收缩效应相互抵消使得制品具有很好的尺寸稳定性。
[0010]经测定，本发明制备的镁铝尖晶石质高级保温材料，体积密度约0.5g/cm3，常温耐压强度1.0MPa，气孔率85%，1000°C导热系数0.175w/(m.k) ;XRD分析结果表明，主晶相为镁铝尖晶石(MA)和a-Al203，SEM照片显示其具有封闭孔结构，孔径100?200μπι。
【具体实施方式】
[0011]下面结合具体实例对本发明作进一步详细的描述。本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
[0012]本【具体实施方式】中，白刚玉细粉粒度为180目，电熔镁砂氧化镁含量大于97%，粒度为200目，发泡剂为某甙类天然植物发泡剂，质量浓度为1%，以下实例中不再赘述。
[0013]实施例1
[0014]一种镁铝尖晶石质高级保温材料的制备方法，以65?70质量份的白刚玉细粉、15?20质量份的电熔镁砂和12.5?15质量份的P-Al2O3为原料，球磨机中共磨3h，混合均匀，制得原料粉体;加入45?48质量份的洁净水、1.5质量份坯体增强剂和0.1质量份水化控制剂，混合均匀，制得原料浆体;称取适量发泡液，使用高速搅拌机发泡3?5min，制得泡沫;将泡沫加入到原料浆体中，标定体积为原料浆体的约2倍并混合均匀，浇注成型，干燥后在1650°C保温5h烧成。
[0015]此实施例制备的镁铝尖晶石质高级保温材料体积密度约0.5g/cm3，烧成线变化和永久线变化分别为-2.73%和-1.04%。
[0016]实施例2
[0017]一种镁铝尖晶石质高级保温材料的制备方法，以65?70质量份的白刚玉细粉、15?20质量份的电熔镁砂和15?17.5质量份的P-Al2O3为原料，球磨机中共磨3h，混合均匀，制得原料粉体;加入48?52质量份的洁净水、2质量份坯体增强剂和0.15质量份水化控制剂，混合均匀，制得原料浆体;称取适量发泡液，使用高速搅拌机发泡3?5min，制得泡沫;将泡沫加入到原料浆体中，标定体积为原料浆体的约2.5倍并混合均匀，浇注成型，干燥后在1600°(:保温511烧成。
[0018]此实施例制备的镁铝尖晶石质高级保温材料体积密度约0.4g/cm3，烧成线变化和永久线变化分别为-2.85 %和-0.88 %。
[0019]实施例3
[0020]一种镁铝尖晶石质高级保温材料的制备方法，以65?70质量份的白刚玉细粉、20?25质量份的电熔镁砂和12.5?15质量份的P-Al2O3为原料，球磨机中共磨3h，混合均匀，制得原料粉体;加入48?52质量份的洁净水、2质量份坯体增强剂和0.15质量份水化控制剂，混合均匀，制得原料浆体;称取适量发泡液，使用高速搅拌机发泡3?5min，制得泡沫;将适量泡沫加入到原料浆体中，标定体积为原料浆体的约2倍并混合均匀，浇注成型，干燥后在1600°(:保温311烧成。
[0021]此实施例制备的镁铝尖晶石质高级保温材料体积密度约0.5g/cm3，烧成线变化和永久线变化分别为-2.78 %和-0.91 %。
[0022]实施例4
[0023]一种镁铝尖晶石质高级保温材料的制备方法，以70?72.5质量份的白刚玉细粉、15?20质量份的电熔镁砂和12.5?15质量份的P-Al2O3为原料，球磨机中共磨3h，混合均匀，制得原料粉体;加入37?42质量份的洁净水、2.5质量份坯体增强剂和0.2质量份水化控制剂，混合均匀，制得原料浆体;称取适量发泡液，使用高速搅拌机发泡3?5min，制得泡沫;将泡沫加入到原料浆体中，标定体积为原料浆体的约2倍并混合均匀，浇注成型，干燥后在1650°(:保温511烧成。
[0024]此实施例制备的镁铝尖晶石质高级保温材料体积密度约0.5g/cm3，烧成线变化和永久线变化分别为-3.33 %和-0.76 %。
[0025]上述实施例具有较强的适应性和较佳实施效果，具体实施中可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
[0026]上述实施例与现有技术的测试结果对比如下:
[0027]本发明使用高纯原料，不会引入有害成分，使材料的耐高温性能得到保证。
[0028]本发明让形成尖晶石产生的膨胀效应与固相烧结产生的收缩效应相抵消，使得制品具有较好的尺寸稳定性。
[0029]本发明使用分开发泡工艺，能够通过改变泡沫的加入量，准确调节制品的密度、气孔率以及孔径。
[0030]本发明制备镁铝尖晶石质高级保温材料工艺简单，操作方便，成本低廉，环境友好。
[0031]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种镁铝尖晶石质高级保温材料的制备方法，其特征在于:以56?71.8质量份的白刚玉细粉、15?28.2质量份的电熔镁砂和12.5?17.5质量份的P-A1203为原料，刚玉球为研磨介质球磨I?5h，混合均匀制得原料粉体;加入37?52质量份的含有2?5质量份的外加成分的水溶液，搅拌均匀制得原料浆体;配制质量浓度I %的发泡液，使用高速搅拌机机械搅拌发泡液3?5min制得泡沫;将适量泡沫加入到原料浆体中，标定体积，混合均匀制得泡沫浆料;泡沫浆料浇注成型、干燥后在1550?1650°C下保温3?6h烧成。2.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石质高级保温材料的制备方法，其特征在于:所述的白刚玉细粉粒度为180目，电熔镁砂氧化镁含量大于97%，粒度为200目。3.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石质高级保温材料的制备方法，其特征在于所述的外加成分包括坯体增强剂和P-A1203水化控制剂;所述的坯体增强剂为聚乙烯醇、木质素磺酸钙和淀粉中的一种或其复合，所述的P-A1203水化控制剂为碳酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、碳酸锂中的一种或其复合。4.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石质高级保温材料的制备方法，其特征在于:所述的发泡液为某甙类天然植物发泡剂。5.—种镁铝尖晶石质高级保温材料，由根据权利要求1?4项中任一项所述的镁铝尖晶石质高级保温材料的制备方法所制备得到。
【专利摘要】一种镁铝尖晶石质高级保温材料的制备方法，包括：以56～71.8质量份白刚玉细粉、15～28.2质量份电熔镁砂和12.5～17.5质量份ρ-Al2O3为原料，球磨机中共磨1～5h制得原料粉体；加入37～52质量份含2～5质量份外加成分的水溶液制得原料浆体；称取适量质量浓度为1％的发泡液，使用高速搅拌机发泡3～5min制得泡沫；将泡沫加入到原料浆体中，标定体积、搅拌均匀后浇注成型，干燥后在1550～1650℃保温3～6h烧成。其中，白刚玉细粉粒度180目，电熔镁砂粒度200目，外加成分包括含聚乙烯醇、木质素磺酸钙和淀粉中的一种或其复合构成的坯体增强剂和含碳酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、碳酸锂中的一种或其复合构成的ρ-Al2O3水化控制剂。
【IPC分类】C04B35/634, C04B38/10, C04B35/636, C04B35/63, C04B35/443
【公开号】CN105565795
【申请号】CN201510945682
【发明人】张欣, 李沅铮
【申请人】湖南科技大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月18日