专利名称：具有微纳孔结构的刚玉骨料及其制备方法
技术领域：
本发明属于刚玉骨料技术领域，具体涉及一种具有微纳孔结构的刚玉骨料及其制备方法。
背景技术：
现有的隔热材料中，氧化铝隔热材料占据了主导地位，氧化铝空心球是由泡沫氧化铝产品演变而来的，原有的泡沫氧化铝产品强度较低，高温蠕变性差，氧化铝空心球虽然改善了这些缺点，但其生产工艺复杂，生产成本高。因此，氧化铝隔热材料还需要更全面的改善。刚玉质耐火浇注料虽具有良好的抗冲刷和抗侵蚀能力，但其致密的结构导致了热震稳定性差，容易引起剥落现象，大大减少了浇注料的使用寿命。因此，改善刚玉质耐火浇注料的热震稳定性对于提高其使用寿命有着重要的意义。目前，氧化铝空心球的制备方法较多，如“一种矾土基刚玉空心球的制备方法”(CN101863672A)专利技术，该专利技术采用价格低廉的矾土为原料，添加脱硅材料在熔炼过程中实现对矾土的提纯，所制备的刚玉空心球使用温度与氧化铝空心球相近。该方法的不足在于:(1)引入脱硅材料使矾土提纯后制备的刚玉空心球Al2O3含量不高。(2)在三相交流电弧矿热炉或直流电弧矿热炉中熔炼提纯，脱硅的温度较高，消耗了大量的能源。另外，对提高刚玉体系浇注料的热震稳定性的研究也很多，如“一种刚玉尖晶石浇注料及其制备方法”(CN102617169A)专利技术，该专利技术通过改变锆源的粒度和含量，控制材料中裂纹的尺寸和数量，提高了材料的热震稳定性。该方法的不足在于:(I)在升温的过程中发生马氏体相变，产生微裂纹，但是裂纹的尺寸和数量的稳定性很难得到保证。(2)含锆原料的价格昂贵，增加了生产的成本，提高了材料的价格
发明内容
·本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种生产工艺简单、生产成本低和节能环保的具有微纳孔结构的刚玉骨料的制备方法，用该方法所制备的刚玉骨料的热震稳定性好，应用范围广。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:以6(T82wt%的a -Al2O3细粉、6 15wt%的a -Al2O3微粉、3 15wt%的P -Al2O3微粉和5 15wt%的硅线石为原料，再外加所述原料5 50wt%的泡沫、8 35wt%的水和0.5 2.5wt%的促烧剂，混合均匀，制成球状素坯；自然干燥，烘烤，升温至1600°C 1780°C，保温2 4小时，既得具有微纳孔结构的刚玉骨料。所述a -Al2O3 细粉的粒度< 0.044mm。所述a -Al2O3微粉的粒度< 2μ。所述P -Al2O3微粉的粒度< 2μ。所述娃线石的粒度< 0.075mm。所述促烧剂为二氧化钛和硅微粉中的一种或两种。由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果:本发明制备具有微纳孔结构的刚玉骨料的生产工艺简单，避免了使用一些大型的耗能设备，既节约了生产成本，也对环境起到了保护作用。本发明通过对泡沫加入量的控制，能制备不同体积密度的刚玉骨料，具有不同的强度，故其制品的应用范围广，既能取代氧化铝空心球，用作石化工业炭黑炉的隔热衬，陶瓷、耐火材料等高温窑炉的内衬材料，也能用作重质工作层耐火浇注料，提高其热镇稳定性；所得的具有微纳孔结构的刚玉骨料:体积密度为1.12^3.08g/cm3，常温耐压强度13.6^42.4MPa，显气孔率为14.3^30.1%，粒径分布在12 0.5mm, 1100°C热震(水冷)断裂次数为29次以上。因此，本发明具有生产工艺简单、生产成本低和节能环保的优点。所制备的具有微纳孔结构的刚玉骨料热震稳定性好，应用范围广，即能用作窑炉的内衬材料，也能用作炼钢时重质工作层耐火浇注料。
具体实施例方式下面结合实施实例对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制:
为了避免重复，先将本具体实施方式
中所涉及到原料的技术参数统一描述如下:a -Al2O3细粉的粒度< 0.044mm ； a -Al2O3微粉的粒度< 2μ ； P -Al2O3微粉的粒度< 2μ ;硅线石的粒度< 0.075mm。实施例中不再赘述。实施例1
一种具有微纳孔结构的刚玉骨料及其制备方法。以60飞4￥丨％的C1-Al2O3细粉、13 15wt%的a -Al2O3微粉、l(Tl5wt%的P -Al2O3微粉和12 15wt%的硅线石为原料，再外加所述原料5 7.5wt%的泡沫、32 35wt%的水和0.5 1.0wt%的二氧化钛，混合均匀，制成球状素坯；自然干燥，烘烤，升温至1750°C 1780°C，保温2.(Γ2.5小时，既得具有微纳孔结构的刚玉骨料。 本实施例制备的具有微纳孔结构的刚玉骨料，体积密度为2.93^3.08g/cm3,常温耐压强度38.Γ42.4MPa，显气孔率为14.3^16.9%，1100°C热震(水冷)29次断裂。实施例2
一种具有微纳孔结构的刚玉骨料及其制备方法。以63飞7￥丨％的C1-Al2O3细粉、12 14wt%的a -Al2O3微粉、9 14wt%的P -Al2O3微粉和ll 14wt%的硅线石为原料，再外加所述原料7.5 10wt%的泡沫、3(T32wt%的水和1.0 2.0wt%的二氧化钛，混合均匀，制成球状素坯；自然干燥，烘烤，升温至1710°C 1750°C，保温2.2^2.8小时，既得具有微纳孔结构的刚玉骨料。本实施例制备的具有微纳孔结构的刚玉骨料，体积密度为2.7Γ2.93g/cm3,常温耐压强度30.7^38.1MPa，显气孔率为16.9^18.3%，1100°C热震(水冷)30次断裂。实施例3
一种具有微纳孔结构的刚玉骨料及其制备方法。以67 70被％的C1-Al2O3细粉、iri3wt%的a -Al2O3微粉、8 13wt%的P -Al2O3微粉和l(Tl3wt%的硅线石为原料，再外加所述原料l(T20wt%的泡沫、25 30wt%的水、0.5 1.0wt%的二氧化钛和0.5 0.7wt%的硅微粉，混合均匀，制成球状素坯；自然干燥，烘烤，升温至1680°C 1710°C，保温2.Γ3.0小时，既得具有微纳孔结构的刚玉骨料。
本实施例制备的具有微纳孔结构的刚玉骨料，体积密度为2.32^2.71g/cm3，常温耐压强度26.2^30.7MPa，显气孔率为18.3^20.5%，1100°C热震(水冷)30次未断裂。实施例4
一种具有微纳孔结构的刚玉骨料及其制备方法。以70 73被％的C1-Al2O3细粉、l(Tl2wt%的a -Al2O3微粉、7 12wt%的P -Al2O3微粉和9 12wt%的硅线石为原料，再外加所述原料2(T30wt%的泡沫、2(T25wt%的水和1.(Tl.5wt%的二氧化钛和0.7 1.0wt%的硅微粉，混合均匀，制成球状素坯；自然干燥，烘烤，升温至1660°C 1680°C，保温2.6^3.5小时，既得具有微纳孔结构的刚玉骨料。本实施例制备的具有微纳孔结构的刚玉骨料，体积密度为1.8Γ2.32g/cm3,常温耐压强度19.5^26.2MPa，显气孔率为20.5^25.2%，1100°C热震(水冷)30次未断裂。实施例5
一种具有微纳孔结构的刚玉骨料及其制备方法。以73 76被％的a -Al2O3细粉、9 llwt%的a -Al2O3微粉、6 llwt%的P -Al2O3微粉和8 llwt%的硅线石为原料，再外加所述原料30 40wt%的泡沫、15 20wt%的水和0.5 1.0wt%的硅微粉，混合均匀，制成球状素坯；自然干燥，烘烤，升温至1650°C 1660°C，保温2.8^3.6小时，既得具有微纳孔结构的刚玉骨料。本实施例制备的具有微纳孔结构的刚玉骨料，体积密度为1.65^1.84g/cm3,常温耐压强度18.4^19.5MPa，显气孔率为25.2^27.1%，1100°C热震(水冷)30次未断裂。实施例6
一种具有微纳孔结构的刚玉骨料及其制备方法。以76、0被％的a -Al2O3细粉、7 10wt%的a -Al2O3微粉、5 10wt%的P -Al2O3微粉和7 10wt%的硅线石为原料，再外加所述原料40 45wt%的泡沫、12 15wt%的水和1.0 1.5wt%的娃微粉,混合均勻，制成球状素还；自然干燥，烘烤，升温至1610°C 1650°C，保温3.(Γ3.8小时，既得具有微纳孔结构的刚玉骨料。本实施例制备的具有微纳孔结构的刚玉骨料，体积密度为1.43^1.65g/cm3,常温耐压强度15.4^18.4MPa，显气孔率为27.Γ28.0%，1100°C热震(水冷)30次未断裂。实施例7
一种具有微纳孔结构的刚玉骨料及其制备方法。以8(T82wt%的a -Al2O3细粉、6、wt%的a -Al2O3微粉、3^5wt%的P -Al2O3微粉和5 9wt%的硅线石为原料，再外加所述原料45 50wt%的泡沫、8 12wt%的水和1.5 2.0wt%的硅微粉，混合均匀，制成球状素坯；自然干燥，烘烤，升温至1600°C 1610°C，保温3.5^4.0小时，既得具有微纳孔结构的刚玉骨料。本实施例制备的具有微纳孔结构的刚玉骨料，体积密度为1.12^1.43g/cm3,常温耐压强度13.6^15.4MPa，显气孔率为28.(Γ30.1%，1100°C热震(水冷)30次未断裂。本具体实施方式
制备具有微纳孔结构的刚玉骨料的生产工艺简单，避免了使用一些大型的耗能设备，既节约了生产成本，也对环境起到了保护作用。本具体实施方式
通过对泡沫加入量的控制，能制备不同体积密度的刚玉骨料，具有不同的强度，故其制品的应用范围广，既能取代氧化铝空心球，用作石化工业炭黑炉的隔热衬，陶瓷、耐火材料等高温窑炉的内衬材料，也能用作重质工作层耐火浇注料，提高其热镇稳定性；所得的具有微纳孔结构的刚玉骨料:体积密度为1.12^3.08g/cm3，常温耐压强度
13.6^42.4MPa，显气孔率为14.3^30.1%，粒径分布在12 0.5mm, 1100°C热震(水冷)断裂次数为29次以上。
因此，本具体实施方式
具有生产工艺简单、生产成本低和节能环保的优点。所制备的具有微纳孔结构的刚玉骨料热震稳定性好，应用范围广，即能用作窑炉的内衬材料，也能用作炼钢时重质工作层 耐火浇注料 。
权利要求
1.一种具有微纳孔结构的刚玉骨料的制备方法，其特征在于以60 82被％的CI-Al2O3细粉、6 15wt%的a -Al2O3微粉、3 15wt%的P -Al2O3微粉和5 15wt%的硅线石为原料，再外加所述原料5飞0wt%的泡沫、8 35wt%的水和O. 5 2. 5wt%的促烧剂，混合均匀，制成球状素坯；自然干燥，烘烤，升温至1600°C 1780°C，保温2 4小时，既得具有微纳孔结构的刚玉骨料。
2.根据权利要求I所述具有微纳孔结构的刚玉骨料的制备方法，其特征在于所述a -Al2O3 细粉的粒度< O. 044mm。
3.根据权利要求I所述具有微纳孔结构的刚玉骨料的制备方法，其特征在于所述Ci-Al2O3微粉的粒度< 2μ。
4.根据权利要求I所述具有微纳孔结构的刚玉骨料的制备方法，其特征在于所述P-Al2O3微粉的粒度< 2μ。
5.根据权利要求I所述具有微纳孔结构的刚玉骨料的制备方法，其特征在于所述硅线石的粒度< O. 075mm。
6.根据权利要求I所述具有微纳孔结构的刚玉骨料的制备方法，其特征在于所述促烧剂为二氧化钛和硅微粉中的一种或两种。
7.一种具有微纳孔结构的刚玉骨料，其特征在于所述刚玉骨料是根据权利要求1飞项中任一项所述具有微纳孔结构的刚玉骨料的制备方法所制备的具有微纳孔结构的刚玉骨料。
全文摘要
本发明具体涉及一种具有微纳孔结构的刚玉骨料及其制备方法。其技术方案是以60～82wt%的α-Al2O3细粉、6～15wt%的α-Al2O3微粉、3～15wt%的ρ-Al2O3微粉和5～15wt%的硅线石为原料，再外加所述原料5～50wt%的泡沫、8～35wt%的水和0.5～2.5wt%的促烧剂，混合均匀，制成球状素坯；自然干燥，烘烤，升温至1600℃～1780℃，保温2～4小时，既得具有微纳孔结构的刚玉骨料。本发明具有生产工艺简单、生产成本低和节能环保的优点。所制备的具有微纳孔结构的刚玉骨料热震稳定性好，应用范围广，既能用作窑炉的内衬材料，也能用作炼钢时重质工作层耐火浇注料。
文档编号C04B38/08GK103253983SQ20131022065
公开日2013年8月21日 申请日期2013年6月5日 优先权日2013年6月5日
发明者赵雷, 陈欢, 王鑫, 陈辉, 杜星, 李远兵 申请人:武汉科技大学