一种尖晶石-刚玉质轻量耐火材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114933473A(43)申请公布日2022.08.23(21)申请号202210696446.7(22)申请日2022.06.20(71)申请人西安建筑科技大学地址710055陕西省西安市雁塔路13号(72)发明人简云铃尹洪峰汤云辛亚楼任小虎袁蝴蝶(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215专利代理师刘国智(51)Int.Cl.C04B35/443(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B35/66(2006.01)C04B38/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种尖晶石-刚玉质轻量耐火材料及其制备方法(57)摘要一种尖晶石‑刚玉质轻量耐火材料及其制备方法，该尖晶石‑刚玉轻量耐火材料在保持低热导率的情况下，在材料内部形成闭孔，实现了轻量化，并在保证使用性能的同时，提高了材料的保温隔热能力。其制法是选取刚玉细粉和尖晶石细粉作为反应原料基质，碳酸钙造粒球粒、尖晶石颗粒和镁砂颗粒作为反应原料骨料，压制好的试样置于高温炉中，在空气气氛下对炉体进行加热，达到一定温度后进行保温，高温下镁砂颗粒与刚玉细粉发生反应生成原位尖晶石使试样具有较高的机械性能，同时高温下碳酸高造粒球粒的球核分解后在Kirkendall效应的作用下向球壳中扩散，并与球壳发生反应，使球粒内部产生闭气孔。制备出保温隔热性能好、耐压强度和荷重软化温度较高的耐火材料。CN114933473ACN114933473A权利要求书1/1页1.一种尖晶石‑刚玉质轻量耐火材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，将碳酸钙细粉通过造粒机造粒得到母粒，再将刚玉细粉包裹在母粒表面，干燥后得到以碳酸钙细粉作为球核，以刚玉细粉作为球壳的碳酸钙造粒球粒；步骤二，选取尖晶石细粉和刚玉微粉作为反应原料，将反应原料磨细混匀，作为耐火材料配料中细粉部分；步骤三，按照颗粒级配进行配料，骨料部分为不同质量比的尖晶石颗粒、镁砂颗粒和碳酸钙造粒球粒；步骤四，将骨料部分混合，再加入MgCl2溶液混合，之后加入细粉部分混合，完成混合后进行睏料；步骤五，将睏料后的物料成型、干燥，然后1600℃～1650℃烧结保温，保证碳酸钙造粒球粒发生Kirkendall扩散，即得尖晶石‑刚玉质轻量耐火材料。2.根据权利要求1所述尖晶石‑刚玉质轻量耐火材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一，碳酸钙造粒球粒的粒径约为1mm±0.2mm，所述步骤二，将尖晶石细粉和刚玉微粉磨细至180目及以下，等质量混匀。3.根据权利要求1所述尖晶石‑刚玉质轻量耐火材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一，刚玉细粉为电熔刚玉细粉；所述碳酸钙细粉为普通碳酸钙细粉，所述步骤三，所述尖晶石颗粒为电熔镁铝尖晶石颗粒；所述镁砂颗粒为烧结镁砂颗粒。4.根据权利要求1或3所述尖晶石‑刚玉质轻量耐火材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一，碳酸钙细粉与刚玉细粉按摩尔比1:10备料，包裹刚玉细粉时以稀释后的铝溶胶作为结合剂于造粒机中进行造粒包裹。5.根据权利要求1或3所述尖晶石‑刚玉质轻量耐火材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三，尖晶石颗粒、镁砂颗粒和碳酸钙造粒球粒的质量比为5:(M1+M2)，镁砂颗粒与碳酸钙颗粒比例变化，M1和M2分别表示镁砂颗粒和碳酸钙造粒球粒的质量；骨料部分与细粉部分的质量比为3：2。6.根据权利要求1所述尖晶石‑刚玉质轻量耐火材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四，骨料部分混合2～5分钟，加入MgCl2溶液后混合3～5分钟，加入细粉部分后混合5～20分钟，混合时间总计20～30分钟，混合后置于密闭容器或塑料袋中睏料2小时至6小时。7.根据权利要求1所述尖晶石‑刚玉质轻量耐火材料的制备方法，其特征在于，所述步骤五，睏料后的物料采用半干法成型；之后自然晾晒半天至1天，然后在干燥设备中，采用阶段升温和保温方式进行干燥，最后在110℃保温6到24小时，再进行烧结保温。8.根据权利要求1所述尖晶石‑刚玉质轻量耐火材料的制备方法，其特征在于，所述步骤五，所述烧结保温在空气气氛下进行。9.如权利要求1至8其中之一所述方法制备的尖晶石‑刚玉轻量耐火材料。10.根据权利要求9所述尖晶石‑刚玉轻量耐火材料，其特征在于，所述尖晶石‑刚玉轻量耐火材料体积密度为2.69～2.76g/cm3，强度为54.6～136.7MPa。2CN114933473A说明书1/5页一种尖晶石‑刚玉质轻量耐火材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于耐火材料生产技术领域，特别涉及一种尖晶石‑刚玉质轻量耐火材料及其制备方法。背景技术[0002]随着全球节能减排进程的不断推进，水泥回转窑的节能减排势在必行。在水泥窑运行过程中，由于低的能源利用效率，大量热能通