一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石（FeAl2O4）的方法，屬于耐火材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于采用以下步驟：（1）把氧化鐵粉、氧化鋁粉、鋁粉、懸浮劑、少量氨水和淀粉裝入到用球磨機(jī)內(nèi)，用乙醇為介質(zhì)混合3-5小時(shí)；（2）把混合產(chǎn)物放到氧化鋯匣缽中并點(diǎn)燃，燃燒結(jié)束后即制得高純度的亞鐵鋁尖晶石。本發(fā)明的快速、簡(jiǎn)單、能耗低、成本低、易于操作、便于工業(yè)化生產(chǎn)，可合成純度在92wt%左右的亞鐵鋁尖晶石。
【專利說(shuō)明】一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供的是一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石(FeAl204)的方法，屬于耐火材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國(guó)水泥窯爐燒成帶所用的耐火材料一般是鎂鉻磚。由于鎂鉻磚中含有較多的三價(jià)鉻(Cr3+)，而三價(jià)鉻在高溫下很容易轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)重污染環(huán)境、危害人類(lèi)健康的六價(jià)鉻(Cr6+)，所以，生產(chǎn)鎂鉻磚的替代產(chǎn)品，降低水泥中的鉻含量，甚至使水泥中不含鉻，是急需解決的一個(gè)問(wèn)題。其中，鎂鐵鋁尖晶石磚是一種非常有潛力的鉻鎂磚的替代產(chǎn)品，具有導(dǎo)熱系數(shù)低、耐火保溫、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。鎂鐵鋁尖晶石磚的重要原料之一是亞鐵鋁尖晶石，但亞鐵鋁尖晶石在自然界中的含量極少，只能依靠人工合成的方法制備。如CN201210051106 “一種制備鐵鋁尖晶石的方法”專利申請(qǐng)中用鋁鹽、鐵鹽、堿性溶液制備了沉淀物，然后加入石墨粉等在中性氣氛下于1100-1700 °C燒結(jié)6小時(shí)后可制備出鐵鋁尖晶石；如CN201010104503 “合成亞鐵鋁尖晶石的方法”專利申請(qǐng)利用Fe203含鐵化合物、鐵粉和A1203等含鋁化合物為原料，外加結(jié)合劑，在氮?dú)鈿夥障潞铣闪藖嗚F鋁尖晶石。
[0003]國(guó)內(nèi)外合成亞鐵鋁尖晶石的主要方法是電熔法和燒結(jié)法。電熔法是把原料完全熔融而合成亞鐵鋁尖晶石，所以能耗高、成本高，且這種技術(shù)基本被奧鎂公司(RHI)所壟斷。燒結(jié)法是國(guó)內(nèi)較常用的一種合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其關(guān)鍵技術(shù)在于使鐵離子在高溫度下以二價(jià)鐵(Fe2+)的形式存在。國(guó)內(nèi)外一般采用氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛和(或)埋碳的方法使二價(jià)鐵(Fe2+)在高溫下穩(wěn)定存在；另外，燒結(jié)法合成高純度亞鐵鋁尖晶石的溫度較高，一般不低于1100 V，導(dǎo)致能耗高，成本高，操作難度大，不易合成高純的亞鐵鋁尖晶石。
[0004]本發(fā)明提供一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，該方法具有快速、簡(jiǎn)單、能耗低、成本低、易于操作、便于工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種快速、簡(jiǎn)單、能耗低、成本低、易于操作、便于工業(yè)化生產(chǎn)的亞鐵鋁尖晶石(FeAl204)的合成方法，其技術(shù)方案為:
1.一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于采用以下步驟:(1)把氧化鐵粉、氧化鋁粉、鋁粉、懸浮劑、少量氨水和淀粉裝入到球磨機(jī)內(nèi)，用乙醇為介質(zhì)混合3-5小時(shí)；(2)把混合物放到氧化鋯匣缽中并點(diǎn)燃，燃燒結(jié)束后即制得高純度的亞鐵鋁尖晶石。
[0006]所述的一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于步驟(1)中的氧化鐵粉、氧化鋁粉、鋁粉在球磨機(jī)中的摩爾比是1.0:1.0:2.0。
[0007]所述的一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于步驟(1)中的氧化鐵的平均粒徑在0.5 ^1.5 11111，氧化鋁的平均粒徑是0.5?1.(^111，鋁粉的平均粒徑是20-50 μ mD
[0008]所述的一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于步驟(1)中氧化鐵粉、氧化鋁粉、鋁粉的純度都不低于99%。
[0009]所述的一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于步驟(1)中懸浮劑是指阿拉伯樹(shù)膠、聚乙二醇、聚丙烯酸銨中的一種。
[0010]所述的一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于步驟(1)中的懸浮劑的使用量是所有粉體質(zhì)量的0.3^1.0 % ;氨水的使用量是所有粉體質(zhì)量的0.59Γ1.0%。
[0011]所述的一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于步驟(1)中的淀粉使用量是氧化鐵粉、氧化鋁粉和鋁粉的質(zhì)量總和的10?20%。
[0012]所述的一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于步驟(1)中的所有粉體的質(zhì)量總和與乙醇的質(zhì)量比是70:30。
[0013]本發(fā)明的工作原理:
在球磨混合時(shí)，加入懸浮劑、少量氨水的目的是使各種原料在乙醇中均勻分布，防止各種原料在乙醇中發(fā)生分層。點(diǎn)燃后，由于乙醇和鋁粉都能快速燃燒并放出大量的熱量，使得混合物溫度能瞬間升高到1600°C以上，且乙醇和鋁粉的燃燒能消耗大量氧氣，使得混合物在瞬時(shí)處于一種缺氧的狀態(tài)；在缺氧狀態(tài)下，淀粉、鋁粉會(huì)把氧化鐵還原成氧化亞鐵，因此能合成出純度較高的亞鐵鋁尖晶石。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明提供的制備亞鐵鋁尖晶石的方法具有簡(jiǎn)單、快速、生產(chǎn)效率高、成本低、可大規(guī)?；a(chǎn)等特點(diǎn)；
2.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，不需要氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛，也不需要埋碳，更不需要高溫爐或隧道窯等高溫設(shè)備。

【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
把氧化鐵粉、氧化鋁粉、鋁粉、阿拉伯樹(shù)膠、少量氨水、淀粉和乙醇裝入到球磨機(jī)內(nèi)并混合3小時(shí)。其中，氧化鐵粉、氧化鋁粉、鋁粉在球磨機(jī)中的摩爾比是1.0:1.0:2.0 ;氧化鐵粉、氧化鋁粉、鋁粉的純度都是99.0% ;氧化鐵的平均粒徑在0.5 μ m，氧化鋁的平均粒徑是
1.0 μ m，鋁粉的平均粒徑是50 μ m ;懸浮劑阿拉伯樹(shù)膠的加入量是所有粉體質(zhì)量的0.3% ；氨水的加入量是所有粉體質(zhì)量的1.0%。淀粉的質(zhì)量是氧化鐵粉、氧化鋁粉和鋁粉的質(zhì)量總和的10%。另外，所有粉體的總質(zhì)量與乙醇的質(zhì)量比是70:30?；旌辖Y(jié)束后，把混合產(chǎn)物放到氧化鋯匣缽中并點(diǎn)燃，燃燒結(jié)束后即制得高純度的亞鐵鋁尖晶石。經(jīng)過(guò)XRD測(cè)試，在合成的產(chǎn)物中，亞鐵鋁尖晶石的含量約是92 wt%。
[0016]實(shí)施例2
把氧化鐵粉、氧化鋁粉、鋁粉、聚乙二醇、少量氨水、淀粉和乙醇裝入到球磨機(jī)內(nèi)并混合5小時(shí)。其中，氧化鐵粉、氧化鋁粉、鋁粉在球磨機(jī)中的摩爾比是1.0:1.0:2.0 ;氧化鐵粉、氧化鋁粉、鋁粉的純度都是99.5% ;氧化鐵的平均粒徑在1.5 μ m，氧化鋁的平均粒徑是0.5 μ m,招粉的平均粒徑是20 μ m ;懸浮劑聚乙二醇的加入量是所有粉體質(zhì)量的1.0 % ;氨水的加入量是所有粉體質(zhì)量的0.3 %。淀粉的質(zhì)量是氧化鐵粉、氧化鋁粉和鋁粉的質(zhì)量總和的20%。另外，所有粉體的總質(zhì)量與乙醇的質(zhì)量比是70:30?；旌辖Y(jié)束后，把混合產(chǎn)物放到氧化鋯匣缽中并點(diǎn)燃，燃燒結(jié)束后即制得高純度的亞鐵鋁尖晶石。經(jīng)過(guò)XRD測(cè)試，在合成的產(chǎn)物中，亞鐵鋁尖晶石的含量約是91 wt%0
[0017]實(shí)施例3
把氧化鐵粉、氧化鋁粉、鋁粉、聚丙烯酸銨、少量氨水、淀粉和乙醇裝入到球磨機(jī)內(nèi)并混合4小時(shí)。其中，氧化鐵粉、氧化鋁粉、鋁粉在球磨機(jī)中的摩爾比是1.0:1.0:2.0 ;氧化鐵粉、氧化鋁粉、鋁粉的純度都是99.0% ;氧化鐵的平均粒徑在1.0 μ m，氧化鋁的平均粒徑是0.8 μ m，鋁粉的平均粒徑是35 μ m ;懸浮劑聚丙烯酸銨的加入量是所有粉體質(zhì)量的0.6 % ；氨水的加入量是所有粉體質(zhì)量的0.8 %。淀粉的質(zhì)量是氧化鐵粉、氧化鋁粉和鋁粉的質(zhì)量總和的15%。另外，所有粉體的總質(zhì)量與乙醇的質(zhì)量比是70:30?；旌辖Y(jié)束后，把混合產(chǎn)物放到氧化鋯匣缽中并點(diǎn)燃，燃燒結(jié)束后即制得高純度的亞鐵鋁尖晶石。經(jīng)過(guò)XRD測(cè)試，在合成的產(chǎn)物中，亞鐵鋁尖晶石的含量約是93 wt%。
【權(quán)利要求】
1.一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于采用以下步驟:(1)把氧化鐵粉、氧化鋁粉、鋁粉、懸浮劑、少量氨水和淀粉裝入到球磨機(jī)內(nèi)，用乙醇為介質(zhì)混合3-5小時(shí)；(2)把混合物放到氧化鋯匣缽中并點(diǎn)燃，燃燒結(jié)束后即制得高純度的亞鐵鋁尖晶石。
2.所述的一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于步驟(I)中的氧化鐵粉、氧化鋁粉、鋁粉在球磨機(jī)中的摩爾比是1.0: 1.0:2.0。
3.如權(quán)利I所述的一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于:步驟(I)中的氧化鐵的平均粒徑在0.5 ^1.5 μ m，氧化鋁的平均粒徑是0.5^1.0 μ m，鋁粉的平均粒徑是 20_50 u rt1
4.如權(quán)利I所述的一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于:步驟(I)中氧化鐵粉、氧化鋁粉、鋁粉的純度都不低于99%。
5.如權(quán)利I所述的一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于:步驟(I)中懸浮劑是指阿拉伯樹(shù)膠、聚乙二醇、聚丙烯酸銨中的一種。
6.如權(quán)利I所述的一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于:步驟(O中的懸浮劑的使用量是所有粉體質(zhì)量的0.3^1.0 % ;氨水的使用量是所有粉體質(zhì)量的0.5%?1.0%。
7.如權(quán)利I所述的一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于:步驟(I)中的淀粉使用量是氧化鐵粉、氧化鋁粉和鋁粉的質(zhì)量總和的10?20%。
8.如權(quán)利I所述的一種快速簡(jiǎn)單的合成亞鐵鋁尖晶石的方法，其特征在于:步驟(I)中的所有粉體的質(zhì)量總和與乙醇的質(zhì)量比是70:30。
【文檔編號(hào)】C04B35/66GK104311081SQ201410557990
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】白佳海, 唐鈺棟, 丁銳 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)