專(zhuān)利名稱：利用鈣渣制備六鋁酸鈣陶瓷粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域的制備方法，具體是一種利用鈣渣制備六 鋁酸鈣陶瓷粉體的方法。
背景技術(shù)：
鈣渣是鋁熱還原法生產(chǎn)鈣過(guò)程中的產(chǎn)物渣。鋁熱還原法生產(chǎn)金屬鈣源于1922 年由彼爾茲發(fā)明，后經(jīng)美國(guó)新英格蘭石灰公司改進(jìn)，成為西方國(guó)家生產(chǎn)商業(yè)鈣的 主要方法。由于受到化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的限制，鋁熱還原法生產(chǎn)鈣的產(chǎn)鈣率在30% 40%之間。因此，在利用鋁熱還原法生產(chǎn)鈣的過(guò)程中就產(chǎn)生了大量的鈣渣。六鋁酸 鈣(CaAl12019，簡(jiǎn)寫(xiě)為CA6)是Ca0-Al203系中八1203含量最高的鋁酸鈣相，其理論 密度為3.79 g*cm—3，熔點(diǎn)高于1875。C，熱膨脹系數(shù)為8. OX 1(T°C—、在含鐵熔渣 中的溶解度低；在還原氣氛(C0)中的穩(wěn)定性高；在堿性環(huán)境中的化學(xué)穩(wěn)定性好； 對(duì)熔融金屬和熔渣(鋼鐵和有色金屬)的潤(rùn)濕性低；主要結(jié)晶區(qū)大，在幾種多元 系中有較低的溶解性；另外，它的熱膨脹系數(shù)與A1A相近，可以和氧化鋁以任何 比例配合使用。這些特性使CA6被認(rèn)為是極具發(fā)展?jié)摿Φ母邷亟Y(jié)構(gòu)陶瓷材料之一。 采用純化學(xué)原料合成CAe材料成本高，這使其商業(yè)應(yīng)用受到了限制。因此，采用低 成本的方法制備性能優(yōu)異的CAe材料具有廣闊的應(yīng)用前景。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，李天清等在《工業(yè)爐》(2006年，第四期， 第43-46頁(yè))上發(fā)表的"氧化鋁原材料對(duì)合成CAe多孔骨料性能的影響"，該文中 提出以氧化鋁與碳酸鈣為原料采用反應(yīng)燒結(jié)法合成六鋁酸鈣多孔骨料，具體方法 為分別將氧化鋁原料與碳酸鈣按比例配料，添加適量有機(jī)結(jié)合劑，混合均勻，
成型，干燥后，采用反應(yīng)燒結(jié)的方法制備六鋁酸鈣多孔骨料。其不足在于采用
純?cè)涎趸X與碳酸鈣為原料，成本較高，并且工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率不高，很難 得到應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用鈣渣制備六鋁酸鈣陶
3瓷粉體的方法，以鈣渣和工業(yè)氧化鋁為原材料，在對(duì)鈣渣不做任何處理的前提下， 將其合成為六鋁酸鈣陶瓷粉體，降低了六鋁酸鈣的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了鈣渣的循環(huán) 再利用，變廢為寶。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，采用鈣渣和工業(yè)氧化鋁為原材料，利用 鈣渣中本身含有的CaO、 A1203、金屬Al和工業(yè)氧化鋁中的Al203，通過(guò)反應(yīng)燒結(jié)的 方法制備六鋁酸鈣陶瓷粉體，包括如下步驟
第一步，按照鈣渣和工業(yè)氧化鋁的重量百分比分別為10 20%和80 90%，兩 者之和為100%，稱取鈣渣和工業(yè)氧化鋁原材料，將其混合均勻，成型；
第二步，成型后的坯體置于反應(yīng)爐中進(jìn)行燒結(jié)，在空氣氣氛下先以6TVmin 10°C/min的升溫速度加熱到300°C 500°C、保溫0. 5h 2h，再以3。C/min 5'C/min的升溫速度加熱到1000。C 1200。C、保溫0. 5h 2h，然后以l°C/min 3°C/min的升溫速度加熱到1300°C 1500°C、保溫3h 5h;
第三步，最后在空氣氣氛下自然冷卻至室溫，粉碎，得到六鋁酸鈣粉體。
所述鈣渣組分的重量百分比為Ca0含量20 50%， Al20,3含量10 30%， Al 含量10 30%， Si。2含量1 3%， MgO含量2 5%， ，2含量0. 1 1%， Fe2。3含量 0. 1 1%。
所述工業(yè)氧化鋁中A1A重量百分比含量大于98. 6%。
本發(fā)明制備六鋁酸鈣的工藝簡(jiǎn)便，適用性廣泛，對(duì)鈣渣原材料的要求低，無(wú) 需對(duì)鈣渣作任何處理，即可將其制備成純度大于94.5%的六鋁酸鈣粉體，既降低 了六鋁酸鈣的生產(chǎn)成本，又實(shí)現(xiàn)了鈣渣的循環(huán)再利用，變廢為寶。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下 進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限 于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1:
鈣渣組分的重量百分比為CaO含量41. 09。/a，AlA含量22. 78。/。，Al含量22. 52%， Si。2含量1. 06%， Mg0含量2. 59%， Ti。2含量0. 55%， FeA含量0. 59%。工業(yè)氧化鋁 的A1A含量98. 75%。
按重量百分比鈣渣10%和工業(yè)氧化鋁90%分別稱取原材料鈣渣10公斤和工業(yè)氧化鋁90公斤，混合均勻，成型，成型后的坯體置于反應(yīng)爐中進(jìn)行燒結(jié)，在空氣 氣氛下先以6°C/min的升溫速度加熱到300°C、保溫2h，再以3°C/min的升溫速 度加熱到IOO(TC、保溫2h，然后以3'C/min的升溫速度加熱到130(TC、保溫5h，
最后自然冷卻至室溫，粉碎，即可得到六鋁酸鈣陶瓷粉體。
制備的六鋁酸鈣陶瓷粉體，主要物相是CaAL0w相，其中CaO含量7. 09%， A1203 含量90. 78%， Si02含量0. 36%， MgO含量O. 59%。
實(shí)施例2:
鈣渣組分的重量百分比為CaO含量41. 09。/。，A1A含量22. 78。/。，Al含量22. 52%， Si02含量1. 06%， MgO含量2. 59%， Ti02含量0. 55%， FeA含量0. 59%。工業(yè)氧化鋁 的A1A含量98. 75%。
按重量百分比鈣渣15%和工業(yè)氧化鋁85%分別稱取原材料鈣渣15公斤和工業(yè) 氧化鋁85公斤，混合均勻，成型，成型后的坯體置于反應(yīng)爐中進(jìn)行燒結(jié)，在空氣 氣氛下先以8tVmin的升溫速度加熱到400°C、保溫lh，再以4'C/min的升溫速 度加熱到IIO(TC、保溫lh，然后以2XVmin的升溫速度加熱到1400°C、保溫4h， 最后自然冷卻至室溫，粉碎，即可得到六鋁酸鈣陶瓷粉體。
制備的六鋁酸鈣陶瓷粉體，主要物相是CaALA9相，其中CaO含量8. 29%， A1203 含量88. 28%， Si02含量0. 42%， MgO含量O. 68%。
實(shí)施例3:
鈣渣組分的重量百分比為CaO含量41. 09。/。，A1A含量22. 78。/。，Al含量22. 52%， Si。2含量1. 06%， MgO含量2. 59%， Ti。2含量0. 55%， FeA含量0. 59%。工業(yè)氧化鋁 的A1A含量98.75%。
按重量百分比鈣渣20%和工業(yè)氧化鋁80%分別稱取原材料鈣渣20公斤和工業(yè) 氧化鋁80公斤，混合均勻，成型，成型后的坯體置于反應(yīng)爐中進(jìn)行燒結(jié)，在空氣 氣氛下先以1(TC/min的升溫速度加熱到50(TC、保溫0. 5h，再以5°C/min的升溫 速度加熱到120(TC、保溫0.5h，然后以rC/min的升溫速度加熱到1500°C、保 溫3h，最后自然冷卻至室溫，粉碎，即可得到六鋁酸鈣陶瓷粉體。
制備的六鋁酸鈣陶瓷粉體，主要物相是CaALAg相，其中CaO含量9. 09%， A1203 含量87. 35°/。， Si02含量0. 50%， MgO含量O. 77%。
權(quán)利要求
1、一種利用鈣渣制備六鋁酸鈣陶瓷粉體的方法，其特征在于包括如下步驟第一步，按照鈣渣和工業(yè)氧化鋁的重量百分比分別為10～20％和80～90％，兩者之和為100％，稱取鈣渣和工業(yè)氧化鋁原材料，將其混合均勻，成型；第二步，成型后的坯體置于反應(yīng)爐中進(jìn)行燒結(jié)，在空氣氣氛下加熱到300℃～500℃、保溫0.5h～2h，再加熱到1000℃～1200℃、保溫0.5h～2h，然后加熱到1300℃～1500℃、保溫3h～5h；第三步，最后在空氣氣氛下自然冷卻至室溫，粉碎，得到六鋁酸鈣粉體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的利用鈣渣制備六鋁酸鈣陶瓷粉體的方法，其特征是， 所述加熱到300。C 50(TC，其升溫速度為6°C/min 10°C/min。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1的利用鈣渣制備六鋁酸鈣陶瓷粉體的方法，其特征是， 所述加熱到100(TC 120(TC，其升溫速度為3°C/min 5°C/min。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1的利用鈣渣制備六鋁酸鈣陶瓷粉體的方法，其特征是， 所述加熱到1300。C 150(TC，其升溫速度為rC/min 3。C/min。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1的利用鈣渣制備六鋁酸鈣陶瓷粉體的方法，其特征是， 所述鈣渣組分的重量百分比為Ca0含量20 5(^， AW)3含量10 30%， Al含量 10 30%， Si02含量l 3。/。， Mg0含量2 5。/。， 1102含量0.1 1%， 「6203含量0. l 1%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1的利用鈣渣制備六鋁酸鈣陶瓷粉體的方法，其特征是， 所述工業(yè)氧化鋁中Al辦重量百分比含量大于98. 6%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域的利用鈣渣制備六鋁酸鈣陶瓷粉體的方法，以鈣渣和工業(yè)氧化鋁為原材料，采用反應(yīng)燒結(jié)的方法制備六鋁酸鈣陶瓷粉體，鈣渣和工業(yè)氧化鋁的重量百分比分別為10～20％和80～90％，兩者之和為100％，混合均勻，成型，成型后的坯體置于高溫爐中進(jìn)行燒結(jié)，最后自然冷卻至室溫，粉碎，即可得到六鋁酸鈣陶瓷粉體。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)便，對(duì)鈣渣原材料的要求低，無(wú)需對(duì)鈣渣做任何處理，能將其制備成六鋁酸鈣陶瓷粉體，既降低了六鋁酸鈣的生產(chǎn)成本，又實(shí)現(xiàn)了鈣渣的循環(huán)再利用，變廢為寶。
文檔編號(hào)C01F7/16GK101456575SQ20091004502
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者孫寶德, 俊 王, 沖 陳, 陳海 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)