专利名称：一种表面有氟化钙层的耐火材料颗粒及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种耐火材料颗粒及其制备方法，尤其是涉及一种表面有氟化钙层的耐火材料颗粒及其制备方法。
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高铝矾土、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的氟化钙，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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种表面有氟化钙层的耐火材料颗粒及其制备方法，利用现有耐火材料颗粒作为原材料，使耐火材料颗粒表面有一层具备不粘铝特性的氟化钙。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下一、一种表面有氟化钙层的耐火材料颗粒在耐火材料颗粒表面覆有一层质量分数为O. 05 50%的氟化隹丐。所述的耐火材料颗粒为致密耐火材料颗粒或轻质耐火材料颗粒，耐火材料颗粒尺寸为I微米 15厘米。所述的致密耐火材料颗粒为硅石、熔融石英、蜡石、焦宝石、黏土熟料、高铝矾土、 烧结刚玉、电熔刚玉、尖晶石，烧结镁砂、电熔镁砂、镁橄榄石、蛇纹石、硅线石，玄武岩铁渣、 铬铁渣或钢渣。所述的轻质耐火材料颗粒为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝尖晶石空心球、铝钙空心球、漂珠、陶粒、珍珠岩或膨胀蛭石。二、一种表面有氟化钙层的耐火材料颗粒的制备方法，该方法的步骤如下(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将耐火材料颗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耐火材料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耐火材料颗粒的表面至湿润，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耐火材料颗粒的表面生成氟化钙，清洗之后烘干；2. 3将氟化钙溶胶喷在耐火材料颗粒的表面至完全湿润，烘干；2. 4将耐火材料颗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耐火材料颗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耐火材料颗粒置于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。所述的耐火材料颗粒为致密耐火材料颗粒或轻质耐火材料颗粒，耐火材料颗粒尺寸为I微米 15厘米。所述的致密耐火材料颗粒为硅石、熔融石英、蜡石、焦宝石、黏土熟料、高铝矾土、 烧结刚玉、电熔刚玉、烧结镁砂、电熔镁砂、镁橄榄石、蛇纹石、铁渣或钢渣。所述的轻质耐火材料颗粒为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝尖晶石空心球、铝钙空心球、漂珠、陶粒、珍珠岩或膨胀蛭石。本发明具有的有益效果是采用先后浸泡或喷涂含氟离子水溶液和含钙离子水溶液或直接喷氟化钙粉体浆料、氟化钙溶胶的方法进行表面改性。氟化钙附着耐火材料颗粒的表面，并进入缝隙，裂纹和孔洞中，干燥后氟化钙分布在耐火材料颗粒表面，缝隙和晶粒之间。在受热的条件下氟化钙与耐火材料颗粒烧结。由于氟化钙有对铝液有不浸润特性，因而经过处理的耐火材料颗粒具有对铝不浸润特性。而氟化钙进入耐火材料颗粒裂纹和孔洞之中，高温烧结后能修补裂纹和孔洞，从而提高耐火材料颗粒强度。
图I是形状不规则的耐火材料颗粒图解表示。图2是形状不规则的耐火材料颗粒局部剖视图。图3是球形耐火材料颗粒局部剖视图。图中1、形状不规则的耐火材料颗粒，2、形状不规则的耐火材料颗粒基体，3、氟化钙层，4、球形耐火材料颗粒基体。
具体实施例方式实施例I :(浸泡)
先配置好含氟离子水溶液和含钙离子水溶液，将耐火材料颗粒浸泡在含氟离子水溶液中，烘干后再将经含氟离子水溶液处理过的耐火材料颗粒浸泡在含钙离子水溶液中， 使之表面生成氟化钙，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，最后得到表面有一层氟化钙的耐火材料颗粒。具体实施方案见表I。 未处理前的不定型耐火材料颗粒分布如图1，其中I硅石、熔融石英、蜡石、焦宝石、黏土熟料、高铝矾土、烧结刚玉、电熔刚玉、尖晶石、烧结镁砂、电熔镁砂、镁橄榄石、镁白云石、蛇纹石、硅线石、玄武岩、铁渣、钢渣、铬铁渣、陶粒、珍珠岩或膨胀蛭石。用该方法所得表面有一层氟化钙的形状不规则的耐火材料颗粒其局部剖视图如图2，其中2是硅石、熔融石英、蜡石、焦宝石、黏土熟料、高铝矾土、烧结刚玉、电熔刚玉、尖晶石、烧结镁砂、电熔镁砂、镁橄榄石、镁白云石、蛇纹石、硅线石、玄武岩、铁渣、钢渣、铬铁渣、陶粒、珍珠岩或膨胀蛭石基体， 3是氟化钙层；用该方法所得表面有一层氟化钙的球形耐火材料颗粒其局部剖视图如图3， 其中3是氟化钙层，4是氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝尖晶石空心球、铝钙空心球或漂珠基体。表I沉淀法氟化钙改性耐火材料颗粒在不同温度下处理
权利要求
1.一种表面有氟化钙层的耐火材料颗粒，其特征在于在耐火材料颗粒表面覆有一层质量分数为0. 05 50%的氟化钙。
2.如权利要求I所述的一种表面有氟化钙层的耐火材料颗粒，其特征在于所述的耐火材料颗粒为致密耐火材料颗粒或轻质耐火材料颗粒，耐火材料颗粒尺寸为I微米 15厘米。
3.如权利要求2所述的一种表面有氟化钙层的耐火材料颗粒，其特征在于所述的致密耐火材料颗粒为硅石、熔融石英、蜡石、焦宝石、黏土熟料、高铝矾土、烧结刚玉、电熔刚玉、尖晶石，烧结镁砂、电熔镁砂、镁橄榄石、蛇纹石、硅线石，玄武岩铁渣、铬铁渣或钢渣。
4.如权利要求2所述的一种表面有氟化钙层的耐火材料颗粒，其特征在于所述的轻质耐火材料颗粒为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝尖晶石空心球、铝钙空心球、漂珠、陶粒、珍珠岩或膨胀蛭石。
5.如权利要求所述的一种表面有氟化钙层的耐火材料颗粒的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下(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将耐火材料颗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耐火材料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耐火材料颗粒的表面至湿润，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耐火材料颗粒的表面生成氟化钙，清洗之后烘干；.2. 3将氟化钙溶胶喷在耐火材料颗粒的表面至完全湿润，烘干；.2. 4将耐火材料颗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 60min,取出后烘干；2.5直接将氟化钙粉体浆料喷在耐火材料颗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耐火材料颗粒置于800 1200°C的热处理炉中保温I 4小时，随炉降温，完成制备。
6.根据权利要求3所述的一种表面有氟化钙层的耐火材料颗粒的制备方法，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。
7.如权利要求5所述的一种表面有氟化钙层的耐火材料颗粒的制备方法，其特征在于耐火材料颗粒为致密耐火材料颗粒或轻质耐火材料颗粒，耐火材料颗粒尺寸为I微米 15厘米。
8.如权利要求6所述的一种表面有氟化钙层的耐火材料颗粒的制备方法，其特征在于所述的致密耐火材料颗粒为硅石、熔融石英、蜡石、焦宝石、黏土熟料、高铝矾土、烧结刚玉、电熔刚玉、烧结镁砂、电熔镁砂、镁橄榄石、蛇纹石、铁渣或钢渣。
9.如权利要求6所述的一种表面有氟化钙层的耐火材料颗粒的制备方法，其特征在于所述的轻质耐火材料颗粒为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝尖晶石空心球、铝钙空心球、漂珠、陶粒、珍珠岩或膨胀蛭石。
全文摘要
本发明公开了一种表面有氟化钙层的耐火材料颗粒及其制备方法，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、氟化钙粉体浆料后，对耐火材料颗粒进行表面涂敷和热处理，使耐火材料颗粒表面覆盖有一层氟化钙，由于氟化钙有对铝不浸润特性，因而经过处理的耐火材料颗粒对铝不浸润。而氟化钙进入耐火材料颗粒裂纹和孔洞之中，高温烧结后能修补裂纹和孔洞，从而提高耐火材料颗粒的耐压强度。
文档编号C04B35/66GK102584265SQ201210007028
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
发明者王家邦 申请人:浙江大学