本发明属于耐火涂料技术领域。具体涉及一种高温窑炉用高铝耐火涂料及其制备方法。
背景技术：
随着钢铁、水泥、玻璃和化工等工业的日益发展，世界各国在研究开发耐火材料新品种、改进和提高产品质量、延长使用寿命和降低耐火材料消耗等方面取得了长足的发展。
高温工业的发展，对耐火材料提出了新的要求，例如便利的生产/施工性、良好的抗热冲击和耐侵蚀/渗透性、适宜的导热系数、高温结构的稳定性等，就耐火涂料而言，要求其具有优良的抗热冲击性、抗侵蚀性和较低的导热系数等。但在现有的技术中，往往只注重于促进涂料硬化和提高生产效率，反而忽视了涂料高温使用性能的改善。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种原料来源广泛和生产成本低的高温窑炉用高铝耐火涂料的制备方法；用该方法制备的高温窑炉用高铝耐火涂料耐高温性能优异、强度高、抗侵蚀性优良和红外反射率高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：
第一步，将30~50wt%的含铝原料、20~40wt%的含稀土原料、10~20wt%的含锌原料、1~10wt%的表面活性剂、1~10wt%的添加剂和1~10wt%的含铝溶液混合均匀，球磨，得到混合料浆。
第二步，将20~40wt%的所述含铝原料、20~40wt%的所述含稀土原料、1~10wt%的所述含锌原料、10~20wt%的含钛原料和1~10wt%的所述含铝溶液混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型；然后在还原气氛和800~1300℃条件下热处理3~6小时，于所述混合料浆中真空浸渍2~6小时，再于1200~1500℃条件下热处理3~6小时，破碎，研磨，筛分，得到粒度小于0.045mm的A物料和粒度为0.045~3mm的B物料。
第三步，将40~60wt%的所述A物料、20~40wt%的城市污泥、1~10wt%的所述含钛原料和1~10wt%的所述混合料浆混合均匀，造粒；然后于还原气氛和200~500℃条件下热处理3~6小时，再于中性气氛和800~1200℃条件下热处理3~6小时，得到粒度小于3mm的C物料。
第四步，将20~40wt%的刚玉、20~40wt%的所述A物料、10~20wt%的所述B物料、10~20wt%的所述C物料、1~10wt%的含钛原料、1~10wt%的表面活性剂和1~10wt%的添加剂混合均匀，制得高温窑炉用高铝耐火涂料。
含铝原料的粒度小于0.088mm；所述含铝原料为水合氧化铝或氢氧化铝，水合氧化铝中SiO2的含量小于0.3wt%，氢氧化铝中Al(OH)3的含量大于99wt%。
含稀土原料的粒度小于0.088mm；所述含稀土原料为氢氧化钐或氢氧化钕，氢氧化钐中Sm(OH)3的含量大于99wt%，氢氧化钕中Nd(OH)3的含量大于99wt%。
含锌原料的粒度小于0.088mm；所述含锌原料为碳酸锌或硫酸锌，碳酸锌中ZnCO3的含量大于99wt%，硫酸锌中ZnSO4的含量大于99wt%。
所述城市污泥的含水量小于10wt%，粒度小于0.088mm；所述城市污泥中SiO2含量大于30wt%，Fe2O3含量小于6wt%，Al2O3含量大于10wt%。
含钛原料的粒度小于0.088mm；所述含钛原料为偏钛酸或钛白粉，偏钛酸中TiO(OH)2的含量大于99wt%，钛白粉中TiO2的含量大于99wt%。
所述表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱或为丙烯酸甲酯。
所述添加剂为羟乙基纤维素或为羧甲基纤维素。
所述含铝溶液为铝溶胶或为聚氯化铝的水溶液，含铝溶液的浓度为25~30wt%。
所述还原气氛为氢气气氛或为一氧化碳气氛。
所述真空浸渍的真空度为0.01~0.06MPa。
所述中性气氛为氮气气氛或为氩气气氛。
所述刚玉的粒度小于3mm；所述刚玉为棕刚玉或板状刚玉，所述刚玉中Al2O3的含量大于96wt%。
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：
本发明所采用的原料来源广泛，生产成本低；本发明通过对各步骤中的气氛、粒度、成型及热处理等工序的严格控制，既有利于不同原料颗粒的均化及各种原料颗粒之间的紧密接触，也为微结构的形成提供了合理空间，因而所制备的高温窑炉用高铝耐火涂料不仅耐高温性能优异，且强度高、抗侵蚀性优良和红外反射率高。
本发明制备的高温窑炉用高铝耐火涂料：烧后（1500℃×3h）耐压强度大于12MPa；红外反射率大于0.8。
因此，本发明来源广泛和生产成本低，所制备的高温窑炉用高铝耐火涂料耐高温性能优异、强度高、抗侵蚀性优良和红外反射率高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的物料和真空度统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述含铝原料的粒度小于0.088mm；所述水合氧化铝中SiO2的含量小于0.3wt%，所述氢氧化铝中Al(OH)3的含量大于99wt%。
所述含稀土原料的粒度小于0.088mm；所述氢氧化钐中Sm(OH)3的含量大于99wt%，所述氢氧化钕中Nd(OH)3的含量大于99wt%。
所述含锌原料的粒度小于0.088mm；所述碳酸锌中ZnCO3的含量大于99wt%，所述硫酸锌中ZnSO4的含量大于99wt%。
所述城市污泥的含水量小于10wt%，粒度小于0.088mm；所述城市污泥中SiO2含量大于30wt%，Fe2O3含量小于6wt%，Al2O3含量大于10wt%。
所述含钛原料的粒度小于0.088mm；所述偏钛酸中TiO(OH)2的含量大于99wt%，所述钛白粉中TiO2的含量大于99wt%。
所述含铝溶液的浓度为25~30wt%。
所述真空浸渍的真空度为0.01~0.06MPa。
所述刚玉的粒度小于3mm；所述刚玉中Al2O3的含量大于96wt%。
实施例1
一种高温窑炉用高铝耐火涂料及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
第一步，将30~40wt%的含铝原料、30~40wt%的含稀土原料、10~15wt%的含锌原料、5~10wt%的表面活性剂、1~6wt%的添加剂和5~10wt%的含铝溶液混合均匀，球磨，得到混合料浆。
第二步，将20~30wt%的所述含铝原料、30~40wt%的所述含稀土原料、1~10wt%的所述含锌原料、10~20wt%的含钛原料和1~10wt%的所述含铝溶液混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型；然后在还原气氛和800~1200℃条件下热处理3~6小时，于所述混合料浆中真空浸渍2~6小时，再于1200~1400℃条件下热处理3~6小时，破碎，研磨，筛分，得到粒度小于0.045mm的A物料和粒度为0.045~3mm的B物料。
第三步，将40~50wt%的所述A物料、30~40wt%的城市污泥、1~10wt%的所述含钛原料和1~10wt%的所述混合料浆混合均匀，造粒；然后于还原气氛和200~400℃条件下热处理3~6小时，再于中性气氛和800~1100℃条件下热处理3~6小时，得到粒度小于3mm的C物料。
第四步，将20~30wt%的刚玉、30~40wt%的所述A物料、10~15wt%的所述B物料、15~20wt%的所述C物料、1~10wt%的含钛原料、1~10wt%的表面活性剂和1~10wt%的添加剂混合均匀，制得高温窑炉用高铝耐火涂料。
本实施例中：
所述含铝原料为水合氧化铝；
所述含稀土原料为氢氧化钐；
所述含锌原料为碳酸锌；
所述含钛原料为偏钛酸；
所述表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱；
所述添加剂为羟乙基纤维素；
所述含铝溶液为铝溶胶；
所述还原气氛为氢气气氛；
所述中性气氛为氮气气氛；
所述刚玉为棕刚玉。
本实施例制备的高温窑炉用高铝耐火涂料耐高温性能优异、抗侵蚀性优良和红外反射率高。经测定：烧后(1500℃×3h)耐压强度大于12MPa；红外反射率大于0.8。
实施例2
一种高温窑炉用高铝耐火涂料及其制备方法。本实施例除下述物料外，其余同实施例1：
所述含铝原料为氢氧化铝；
所述含稀土原料为氢氧化钕；
所述含锌原料为硫酸锌；
所述含钛原料为钛白粉；
所述表面活性剂为丙烯酸甲酯；
所述添加剂为羧甲基纤维素；
所述含铝溶液为聚氯化铝的水溶液；
所述还原气氛为一氧化碳气氛；
所述中性气氛为氩气气氛；
所述刚玉为板状刚玉。
本实施例制备的高温窑炉用高铝耐火涂料耐高温性能优异、抗侵蚀性优良和红外反射率高。经测定：烧后(1500℃×3h)耐压强度大于15MPa；红外反射率大于0.8。
实施例3
一种高温窑炉用高铝耐火涂料及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
第一步，将40~50wt%的含铝原料、20~30wt%的含稀土原料、15~20wt%的含锌原料、1~6wt%的表面活性剂、5~10wt%的添加剂和1~6wt%的含铝溶液混合均匀，球磨，得到混合料浆。
第二步，将30~40wt%的所述含铝原料、20~30wt%的所述含稀土原料、1~10wt%的所述含锌原料、10~20wt%的含钛原料和1~10wt%的所述含铝溶液混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型；然后在还原气氛和900~1300℃条件下热处理3~6小时，于所述混合料浆中真空浸渍2~6小时，再于1300~1500℃条件下热处理3~6小时，破碎，研磨，筛分，得到粒度小于0.045mm的A物料和粒度为0.045~3mm的B物料。
第三步，将50~60wt%的所述A物料、20~30wt%的城市污泥、1~10wt%的所述含钛原料和1~10wt%的所述混合料浆混合均匀，造粒；然后于还原气氛和300~500℃条件下热处理3~6小时，再于中性气氛和900~1200℃条件下热处理3~6小时，得到粒度小于3mm的C物料。
第四步，将30~40wt%的刚玉、20~30wt%的所述A物料、15~20wt%的所述B物料、10~15wt%的所述C物料、1~10wt%的含钛原料、1~10wt%的表面活性剂和1~10wt%的添加剂混合均匀，制得高温窑炉用高铝耐火涂料。
本实施例中：
所述含铝原料为水合氧化铝；
所述含稀土原料为氢氧化钐；
所述含锌原料为碳酸锌；
所述含钛原料为偏钛酸；
所述表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱；
所述添加剂为羟乙基纤维素；
所述含铝溶液为铝溶胶；
所述还原气氛为氢气气氛；
所述中性气氛为氮气气氛；
所述刚玉为棕刚玉。
本实施例制备的高温窑炉用高铝耐火涂料耐高温性能优异、抗侵蚀性优良和红外反射率高。经测定：烧后(1500℃×3h)耐压强度大于12MPa；红外反射率大于0.8。
实施例4
一种高温窑炉用高铝耐火涂料及其制备方法。本实施例除下述物料外，其余同实施例3：
所述含铝原料为氢氧化铝；
所述含稀土原料为氢氧化钕；
所述含锌原料为硫酸锌；
所述含钛原料为钛白粉；
所述表面活性剂为丙烯酸甲酯；
所述添加剂为羧甲基纤维素；
所述含铝溶液为聚氯化铝的水溶液；
所述还原气氛为一氧化碳气氛；
所述中性气氛为氩气气氛；
所述刚玉为板状刚玉。
本实施例制备的高温窑炉用高铝耐火涂料耐高温性能优异、抗侵蚀性优良和红外反射率高。经测定：烧后(1500℃×3h)耐压强度大于14MPa；红外反射率大于0.8。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式所采用的原料来源广泛，生产成本低；本具体实施方式通过对各步骤中的气氛、粒度、成型及热处理等工序的严格控制，既有利于不同原料颗粒的均化及各种原料颗粒之间的紧密接触，也为微结构的形成提供了合理空间，因而所制备的高温窑炉用高铝耐火涂料不仅耐高温性能优异，且强度高、抗侵蚀性优良和红外反射率高。
本具体实施方式制备的高温窑炉用高铝耐火涂料：烧后（1500℃×3h）耐压强度大于12MPa；红外反射率大于0.8。
因此，本具体实施方式来源广泛和生产成本低，所制备的高温窑炉用高铝耐火涂料耐高温性能优异、强度高、抗侵蚀性优良和红外反射率高。