一种致密六铝酸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技术领域，具体涉及一种致密六铝酸钙耐火熟料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]六铝酸钙(CA6)熔点高(1870°C)，耐火性能好，在含铁熔渣中的溶解度低，在还原气氛(CO)中的稳定性高，在碱性环境中的化学稳定性好，对熔融金属和熔渣(钢铁和有色金属)的润湿性低，因此是非常好的抗高温，抗侵蚀，抗金属液和熔渣渗入，具有高温隔热保温性能材料，且能直接用于冶金炉衬和冶金包衬热面与金属液及恪盐接触的新型耐火材料。同时，六铝酸钙与氧化铝有很好的化学相容性和相近的热膨胀性，可以与氧化铝以任何比例配合使用，这些特性使得六铝酸钙在冶金、玻璃、水泥、陶瓷、石油化工等高温行业有着十分广泛的应用前景。
[0003]在固相合成制备致密六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，由于六铝酸钙相的烧结活性低，即使通过两次煅烧，也难以获得致密熟料，因此一般要求烧成温度不低于1700°C;此外，由于反应过程中六铝酸钙晶相间易枝晶搭桥互联形成网状多孔结构，进一步影响了六铝酸钙耐火材料的烧结致密化。
【发明内容】
[0004]针对目前六铝酸钙耐火熟料制备技术上存在的上述问题，本发明提供了一种致密六铝酸钙耐火熟料及其制备方法，是通过在二次混料过程中加入一氧化锰微粉添加剂后进行煅烧，通过在煅烧过程一氧化锰固溶到六铝酸钙相当中，形成固溶体从而提高六铝酸钙相的烧结活性，促进六铝酸钙相的长大，可在较低的煅烧温度和较短的保温时间条件下实现六铝酸钙耐火熟料的良好烧结，获得致密六铝酸钙耐火熟料，提高生产效率，促进节能减排。
[0005]本发明的致密六铝酸钙耐火熟料，其成分按重量百分比含Al2O387.04?88.87%，CaO 7.96-8.13%，MnO 3.00-5.00%;相对密度为90.90?94.80%，显气孔率为2.80-4.40%。
[0006]本发明的致密六铝酸钙耐火熟料的制备方法，按以下步骤进行:
(1)将铝矾土和石灰石分别破碎并磨细至粒度<88目，在混砂机中进行混合后，制成混合物料；其中铝矾土占混合物料总重量的86.38%?88.90%，石灰石占混合物料总重量的
11.10%?13.62%;
(2)将混合物料通过压球机在100?150MPa的压力下压制成生球，将生球在1200?1250°C条件下保温I?2小时，进行第一次煅烧，制成熟料；
(3)将熟料破碎并再次磨细至粒度<88目，加入一氧化锰微粉并在混砂机中进行混合，其中一氧化锰微粉占熟料总重量的3.00-5.00%;混合均匀后通过压球机在100?150MPa的压力下压制成球，获得二次球料； (4)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，获得致密六铝酸钙耐火熟料。
[0007]上述的铝矾土中Al2O3的重量含量I 74.20%，石灰石中CaO的重量含量I 50.20%。
[0008]上述的一氧化锰微粉纯度2 98.00%，粒度< 1ym0
[0009]与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是:
本发明的致密六铝酸钙耐火熟料采用一氧化锰微粉作为促烧结剂，在煅烧过程一氧化锰固溶到六铝酸钙相中，使六铝酸钙相发生晶格畸变，活性提高，促进其烧结与致密化行为，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六铝酸钙耐火熟料，有效提高了生产效率，降低了生产能耗和生产成本。
【具体实施方式】
[0010]本发明实施例中混合物料采用的设备为SI110型混砂机。
[0011]本发明实施例中压制成球采用的设备为GY650-180型压球机。
[0012]本发明实施例中煅烧采用的设备为高温竖窑。
[0013]本发明实施例中采用的铝矾土、菱镁石、石灰石和一氧化锰微粉为市售产品。
[0014]实施例1
本实施例中采用的原料铝矾土中Al2O3的重量百分含量74.20%，采用石灰石中CaO的重量百分含量54.50%。
[0015]制备的致密六铝酸钙耐火熟料成分按重量百分比含Al2O3 88.87%,CaO 8.13%,MnO3.00%;相对密度为90.90%，显气孔率为4.40%;制备方法按以下步骤进行:
(I)将铝矾土、菱镁石和石灰石分别破碎并磨细至粒度< 88目，在混砂机中进行混合后，制成混合物料，其中铝矾土占混合物料总重量的88.90%，石灰石占混合物料总重量的
11.10%；
(2 )将混合物料通过压球机在150MPa的压力下压制成生球，将生球在1250 °C条件下保温2小时，进行第一次煅烧，制成熟料；
(3)将熟料破碎并再次磨细至粒度<88目，加入占熟料总重量3.00%的一氧化锰微粉，在混砂机中进行二次混合后，通过压球机在150MPa的压力下压制成球，获得二次球料；
(4)将二次球料在1650°C条件下保温3小时，进行第二次煅烧，获得致密六铝酸钙耐火熟料；
在不添加一氧化锰微粉的情况下，按上述方式进行对比实验，获得对比实验的烧结熟料;将获得的致密六铝酸钙耐火熟料与对比实验的烧结熟料分别进行SEM分析，结果表明，无添加剂条件下烧结试样内部组织松散，气孔较多，相比之下，由于添加剂MnO的加入，试样的气孔显著减少，显微结构明显致密，可清晰观察到其主晶相CA6的存在，从微观结构上进一步说明了添加剂MnO对六铝酸钙耐火材料的烧结起到了有效的促进作用;将获得的致密六铝酸钙耐火熟料进行EDS分析，结果表明，添加的MnO主要存在于体系内部六铝酸钙晶相当中，形成了固溶体，会促使六铝酸钙晶相发生晶格畸变，活性提高，说明MnO的加入有效促进了六铝酸钙的烧结与致密化行为。
[0016]实施例2
本实施例中米用的原料招巩土中AI2O3的重量百分含量75.60%，米用石灰石中CaO的重量百分含量54.00%。
[0017]制备的致密六铝酸钙耐火熟料成分按重量百分比含Al2O3 88.60%,CaO 8.10%,MnO3.30%;相对密度为91.70%，显气孔率为4.20%;制备方法按以下步骤进行:
(I)将铝矾土、菱镁石和石灰石分别破碎并磨细至粒度< 88目，在混砂机中进行混合后，制成混合物料，其中铝矾土占混合物料总重量的88.62%，石灰石占混合物料总重量的
11.38%；
(2 )将混合物料通过压球机在140MPa的压力下压制成生球，将生球在1250 °C条件下保温2小时，进行第一次煅烧，制成一次熟料；
(3)将一次熟料破碎并再次磨细至粒度<88目，加入占熟料总重量3.30%的一氧化锰微粉，在混砂机中进行混合，通过压球机在150MPa的压力下压制成球，获得二次球料；
(4)将二次球料在1650°C条件下保温2小时，进行第二次煅烧，获得致密六铝酸钙耐火熟料。
[0018]实施例3
本实施例中采用的原料铝矾土中Al2O3的重量百分含量77.80%，采用石灰石中CaO的重量百分含量53.80% ο
[0019]制备的致密六铝酸钙耐火熟料成分按重量百分比含Al2O3 88.41%,CaO 8.09%,MnO3.50%;相对密度为92.40%，显气孔率为3.90%;制备方法按以下步骤进行:
(I)将铝矾土、菱镁石和石灰石分别破碎并磨细至粒度< 88目，在混砂机中进行混合后，制成混合物料，其中铝矾土占混合物料总重量的88.29%，石灰石占混合物料总重量的
11.71%；
(2 )将混合物料通过压球机在120MPa的压力下压制成生球，将生球在1200 V条件下保温2小时，进行第一次煅烧，制成熟料；
(3)将熟料破碎并再次磨细至粒度<88目，加入占熟料总重量3.50%的一氧化锰微粉，在混砂机中进行混合，通过压球机在HOMPa的压力下压制成球，获得二次球料；
(4)将二次球料在1650°C条件下保温3小时，进行第二次煅烧，获得致密六铝酸钙耐火熟料。
[0020]实施例4
本实施例中采用的原料铝矾土中Al2O3的