專利名稱：合成致密硅酸鋁骨料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的硅酸鋁耐火骨料及其制備方法，屬于耐火材料領(lǐng)域。
目前，Al2O3含量在40～60％間的“SiO2～Al2O3”系耐火骨料主要包括硬質(zhì)粘土熟料和三級(jí)高鋁礬土熟料，其主要晶相組成為莫來(lái)石、方石英、玻璃相，還含有部分不定形SiO2和不定形Al2O3，其中的方石英、玻璃相和不定形SiO2、不定形Al2O3對(duì)熟料的性能起著有害的作用。該類熟料采用如下制備方法將其原礦經(jīng)水洗、揀選、篩分，再將具有一定粒度范圍的塊狀料直接入窯煅燒，煅燒溫度通常為1250～1400℃。因此，通常的耐火骨料及制備方法存在以下缺點(diǎn)(1)煅燒溫度低。由于原礦僅進(jìn)行了簡(jiǎn)單的水洗、揀選和篩分，就直接入窯煅燒，其煅燒溫度主要取決于原礦自身的燒結(jié)特性，而根據(jù)原礦特性確定的煅燒溫度一般為1250～1400℃范圍內(nèi)的某一小的溫度區(qū)間，在該溫度下原礦燒結(jié)進(jìn)行的并不徹底。當(dāng)煅燒溫度超過(guò)該溫度時(shí)，產(chǎn)品即會(huì)出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象體積密度下降，氣孔率和吸水率提高。
(2)由于煅燒溫度低，產(chǎn)品實(shí)際生成的礦物組成含量達(dá)不到理論值。例如Al2O3含量為45％左右的硬質(zhì)粘土熟料，煅燒溫度為1250℃±20℃，實(shí)際生成的莫來(lái)石約占25％左右(理論值為55～65％)，實(shí)際生成的方石英約占23％左右(理論值為40％左右)。由于燒結(jié)進(jìn)行的不徹底，產(chǎn)品中還含有大量的不定形SiO2和不定形Al2O3，用它制成的耐火制品在高溫下將發(fā)生二次莫來(lái)石化反應(yīng)并伴隨較大的體積變化，因而降低了耐火制品的成品率、使用溫度和使用壽命。
(3)熟料骨料中含有方石英相，Al2O3含量在40～60％時(shí)，其中的穩(wěn)定礦物為莫來(lái)石、方石英和玻璃相，方石英在不同的溫度下交替進(jìn)行著晶型轉(zhuǎn)化并伴隨較大的體積效應(yīng)，因而，方石英的存在降低了耐火制品的熱振穩(wěn)定性、耐剝落性及使用壽命。
本發(fā)明的目的在于提供一種新組成的硅酸鋁耐火骨料，該骨料具有較好的高溫化學(xué)穩(wěn)定性和高溫體積穩(wěn)定性，較高的體積密度和真比重，較低的氣孔率和吸水率，用該骨料制成的耐火制品熱振穩(wěn)定性好，抗剝落能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)。本發(fā)明還提供了其簡(jiǎn)單、易行的制備方法。
所述的新型硅酸鋁耐火骨料即為合成致密硅酸鋁骨料，含有SiO2、Al2O3，Al2O3含量為40～60％wt其礦物組成主要為莫來(lái)石相和高硅氧玻璃相。
其中，莫來(lái)石相為55～85％wt，方石英相少量或微量或不含，余量為高硅氧玻璃相。骨料的技術(shù)指標(biāo)為體積密度≥2.63g/cm3，氣孔率≤2％。
本耐火骨料的制備方法工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)施，具體如下包括通常的原料選料、粉碎和煅燒，其主要技術(shù)要點(diǎn)是將原料粉碎至過(guò)200目篩，最好過(guò)400目篩。
原料的選擇要求與通常的一樣，根據(jù)熟料骨料中Al2O3的含量要求而定，如果單一原料能夠滿足要求，可以用單一原料，如果單一原料不能滿足要求，則根據(jù)Al2O3的含量要求計(jì)算所用幾種原料的配合用量，本發(fā)明所用原料可以為焦寶石單一原料，焦寶石的主要化學(xué)組成為SiO238～50％、Al2O341～48％。單一原料，使得工藝更簡(jiǎn)單，容易操作，成本低。如果工藝條件允許，原料粉碎越細(xì)越好。
采用上述操作進(jìn)行耐火骨料的制備，原料的煅燒溫度可控制在1400～1650℃范圍內(nèi)，而不會(huì)出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象。熟料中Al2O3含量的高低決定著煅燒溫度的高低，一般地，Al2O3含量高，煅燒溫度就高，Al2O3含量低，煅燒溫度就低。但是，采用本發(fā)明工藝處理過(guò)的原料，其燒結(jié)特性發(fā)生了很大的變化，對(duì)燒結(jié)溫度高低的敏感性降低了，使原料的煅燒范圍大大拓寬，實(shí)現(xiàn)了可以使原料在較高溫度下短時(shí)間保溫?zé)Y(jié)，也可以使原料在較低溫度下長(zhǎng)時(shí)間保溫?zé)Y(jié)，避免了過(guò)燒現(xiàn)象。
在所述的制備方法中，原料的粉碎采用濕法球磨方法較好，效率高，又可直接將球磨料經(jīng)脫水、真空練泥后，制成泥塊，進(jìn)行干燥、煅燒。
本發(fā)明制備工藝的實(shí)施，基本上可使合成莫來(lái)石晶相達(dá)到理論值，而使有害的方石英相大部分或全部轉(zhuǎn)化成了玻璃相。在煅燒過(guò)程中，莫來(lái)石在高溫下形成了“針狀交叉網(wǎng)絡(luò)骨架”，具有高粘度、低膨脹系數(shù)的玻璃相充填于間隙中，最終形成了莫來(lái)石--高硅氧玻璃復(fù)相材料。該材料具有較好的高溫化學(xué)穩(wěn)定性和高溫體積穩(wěn)定性，較高的體積密度和真比重，較低的氣孔率和吸水率，用該材料制成的耐火制品熱振穩(wěn)定性好，抗剝落能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)。
本發(fā)明進(jìn)行的改進(jìn)使得耐火骨料的制備工藝變得簡(jiǎn)單、易行，并可靈活調(diào)整，制得的耐火骨料組成穩(wěn)定，性能可靠。
本發(fā)明耐火骨料的樣品1和樣品2經(jīng)山東省建筑衛(wèi)生陶瓷及非金屬礦產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站檢測(cè)，其檢驗(yàn)結(jié)果見表1，其X-射線衍射檢測(cè)圖譜見

圖1和圖2，圖譜分析表明，該耐火骨料中的主晶相為莫來(lái)石，其它較少。
表1檢驗(yàn)結(jié)果
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
以下實(shí)施例中，原料過(guò)200目或400目篩，原料粉碎用濕法球磨方法，球磨料經(jīng)脫水、真空練泥后，制成泥塊，然后干燥、煅燒。未加說(shuō)明的其它工藝參數(shù)參照通常的耐火骨料的制備。
表2各實(shí)施例情況一覽表
<p>實(shí)施例1所示的骨料外觀顏色為土黃色，斷口為灰色，結(jié)構(gòu)致密，其體積密度為2.65g/cm3，氣孔率為0.6％，25～1300℃的熱膨脹系數(shù)為4.2×10-6K-1。
表3實(shí)施例所用原料的化學(xué)組成
用本發(fā)明的耐火骨料制作的耐火磚，熱振穩(wěn)定性(1100℃水冷)達(dá)到10次，剝落率為零，而用通常的耐火骨料制作的耐火磚，其熱振穩(wěn)定性僅為4次，剝落率高達(dá)47％。
權(quán)利要求
1.一種合成致密硅酸鋁骨料，含有SiO2、Al2O3，Al2O3的含量為40～60％wt，其特征在于其礦物組成主要為莫來(lái)石相和高硅氧玻璃相。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨料，其特征在于莫來(lái)石相為55～85％wt，方石英相微量，余量為高硅氧玻璃相。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的骨料，其特征在于其指標(biāo)為體積密度≥2.63g/cm3，氣孔率≤2％。
4.一種權(quán)利要求1所述骨料的制備方法，包括原料選料、粉碎和煅燒，其特征在于原料粉碎至過(guò)200目篩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于原料粉碎過(guò)400目篩。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于原料的煅燒溫度為1400～1650℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于原料采用焦寶石單一原料。
8.根據(jù)權(quán)利要求4、5、6、7所述的制備方法，其特征在于原料粉碎用濕法球磨方法。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于球磨料經(jīng)脫水、真空練泥后，制成泥塊，然后干燥、煅燒。
全文摘要
本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域,具體涉及一種新型的硅酸鋁耐火骨料及其制備方法,該骨料含有SiO
文檔編號(hào)C04B35/18GK1249285SQ9811048
公開日2000年4月5日 申請(qǐng)日期1998年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月28日
發(fā)明者董文君, 曹繼昌, 張兆平, 陳錫魯 申請(qǐng)人:山東王村鋁土礦