本發(fā)明屬于鋁酸鹽水泥技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥及其制備方法。

背景技術(shù)：
隨著不定形耐火材料的發(fā)展，鋁酸鹽水泥結(jié)合的耐火澆注料的應(yīng)用不斷擴(kuò)大。但鋁酸鹽水泥中的CaO易與高鋁澆注料或剛玉澆注料中的Al2O3和SiO2反應(yīng)生成鈣長(zhǎng)石(CaO·Al2O3·2SiO2)和鋁黃長(zhǎng)石(2CaO·Al2O3·SiO2)等低熔物，降低了耐火材料的耐火度、高溫強(qiáng)度以及抗渣性等高溫使用性能。鎂鋁尖晶石是一種高熔點(diǎn)（2135℃）耐火氧化物，具有強(qiáng)度高、線膨脹系數(shù)低（7.6×10-6℃-1，20~1000℃）和導(dǎo)熱性好等特點(diǎn)。同時(shí)鎂鋁尖晶石可以固溶渣中大量的二價(jià)或三價(jià)金屬離子氧化物，改變?cè)幕瘜W(xué)組成，提高渣的黏度，大大降低渣的侵蝕與滲透，從而提高耐火材料的抗侵蝕性能和抗熱震性。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有關(guān)于制備含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥的研究報(bào)道。如采用白云石和煅燒氧化鋁為原料(A.H.DeAza，P.Pena,M.A.Rodriguez，etal.Newspinel-containingrefractorycements，JournaloftheEuropeanCeramicSociety，2003，23:737-744)制備了含微米級(jí)鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥。另如采用埃及白云石和活性氧化鋁為原料(NagyM.A.Khalil，S.A.S.El-Hemaly，LameyG.Girgis.AluminouscementscontainingmagnesiumaluminatespinelfromEgyptiandolomite，CeramicsInternational，2001，27:865-873)也制備了含微米級(jí)鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥。又如“一種含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥的制備方法”（CN101891408A）專利技術(shù)，采用氧化鋁和輕燒白云石為原料，制備了含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥，但該技術(shù)操作不僅過(guò)程復(fù)雜和燒結(jié)溫度高（1550~1600℃），且所得水泥中鎂鋁尖晶石晶粒粒徑較大，對(duì)澆注料高溫性能的提升有限。再如“一種含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥及其制備方法”（CN103073206A）專利技術(shù)，該技術(shù)所制備的水泥中鎂鋁尖晶石晶粒粒徑較大。段鋒等采用天然白云石和工業(yè)氧化鋁粉為原料制備了含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥（段鋒，肖國(guó)慶，荊桂花等.含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥的制備與應(yīng)用.耐火材料，2007，41（1）：41~43，53），其煅燒溫度為1600℃，該方法燒結(jié)溫度過(guò)高，鎂鋁尖晶石晶粒粒徑較大，且成本較高。也有采用石灰石、重?zé)趸V和鋁礬土熟料為原料（周文彩，李金洪，姜曉謙等.含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥制備及力學(xué)性能研究.耐火材料，2010，44（3）：217~220），其燒結(jié)溫度為1400℃，所得水泥中鎂鋁尖晶石晶粒粒徑為2~5μm，該方法制備的水泥操作復(fù)雜，燒結(jié)溫度較高，獲得的鎂鋁尖晶石晶粒粒徑也較大。綜上所述，現(xiàn)有的含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥的工藝復(fù)雜，合成溫度較高，且鋁酸鹽水泥中鎂鋁尖晶石晶粒粒徑為微米級(jí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單和合成溫度低的原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥的制備方法；采用該方法制備的鋁酸鹽水泥中鎂鋁尖晶石晶粒粒徑為納米級(jí)，能均勻分布在鋁酸鹽水泥中。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：先將5~40wt%的氫氧化鎂、15~50wt%的工業(yè)氧化鋁和30~60wt%的重質(zhì)碳酸鈣混合，球磨0.5~5h，壓制成塊體；再將裝有塊體的坩堝置于高溫爐中，以2~20℃/min的升溫速率升溫至1000~1500℃，保溫0.1~6小時(shí)，隨爐冷卻至室溫；然后將出爐后的燒結(jié)體破碎，研磨，即得原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥。所述氫氧化鎂的Mg(OH)2含量≥98wt%，粒徑≤150μm。所述工業(yè)氧化鋁的Al2O3含量≥95wt%，粒徑≤45μm。所述重質(zhì)碳酸鈣的CaCO3含量≥96wt%，粒徑≤45μm。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：本發(fā)明利用高溫固相反應(yīng)法原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥，生成過(guò)程中采用空氣氣氛。該制備方法按照給定的氫氧化鎂、工業(yè)氧化鋁與重質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量比配料，經(jīng)混料、成型、燒結(jié)和破碎等工藝，即可制得原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥。該制備工藝簡(jiǎn)單，合成溫度低?，F(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥晶粒粒徑較大，且雜質(zhì)較多，而本發(fā)明制備的制品中的鎂鋁尖晶石晶粒粒徑為納米級(jí)，均勻分布在鋁酸鹽水泥中。因此，本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單和合成溫度低的特點(diǎn)，用該方法制備的制品中鎂鋁尖晶石晶粒粒徑為納米級(jí)，均勻分布在鋁酸鹽水泥中。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明制備的一種原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥的X射線衍射圖譜；圖2是圖1所示的原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥的SEM形貌圖；圖3是本發(fā)明制備的另一種原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥的SEM形貌圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。為避免重復(fù)，先將本具體實(shí)施方式所涉及的原料統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中不再贅述：所述氫氧化鎂的Mg(OH)2含量≥98wt%，粒徑≤150μm；所述工業(yè)氧化鋁的Al2O3含量≥95wt%，粒徑≤45μm；所述重質(zhì)碳酸鈣的CaCO3含量≥96wt%，粒徑≤45μm。實(shí)施例1一種原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥及其制備方法。先將5~25wt%的氫氧化鎂、35~50wt%的工業(yè)氧化鋁和30~45wt%的重質(zhì)碳酸鈣混合，球磨0.5~3h，壓制成塊體；再將裝有塊體的坩堝置于高溫爐中，以2~6℃/min的升溫速率升溫至1000~1200℃，保溫4~6小時(shí)，隨爐冷卻至室溫；然后將出爐后的燒結(jié)體破碎，研磨，即得原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥。實(shí)施例2一種原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥及其制備方法。先將10~30wt%的氫氧化鎂、25~40wt%的工業(yè)氧化鋁和35~50wt%的重質(zhì)碳酸鈣混合，球磨0.5~3h，壓制成塊體；再將裝有塊體的坩堝置于高溫爐中，以6~10℃/min的升溫速率升溫至1200~1300℃，保溫3~5小時(shí)，隨爐冷卻至室溫；然后將出爐后的燒結(jié)體破碎，研磨，即得原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥。實(shí)施例3一種原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥及其制備方法。先將15~35wt%的氫氧化鎂、20~35wt%的工業(yè)氧化鋁和40~55wt%的重質(zhì)碳酸鈣混合，球磨2.5~5h，壓制成塊體；再將裝有塊體的坩堝置于高溫爐中，以10~15℃/min的升溫速率升溫至1300~1400℃，保溫1~3小時(shí)，隨爐冷卻至室溫；然后將出爐后的燒結(jié)體破碎，研磨，即得原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥。實(shí)施例4一種原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥及其制備方法。先將20~40wt%的氫氧化鎂、15~30wt%的工業(yè)氧化鋁和45~60wt%的重質(zhì)碳酸鈣混合，球磨2.5~5h，壓制成塊體；再將裝有塊體的坩堝置于高溫爐中，以15~20℃/min的升溫速率升溫至1400~1500℃，保溫0.1~1小時(shí)，隨爐冷卻至室溫；然后將出爐后的燒結(jié)體破碎，研磨，即得原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：本發(fā)明利用高溫固相反應(yīng)法原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥，生成過(guò)程中采用空氣氣氛。該制備方法按照給定的氫氧化鎂、工業(yè)氧化鋁與重質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量比配料，經(jīng)混料、成型、燒結(jié)和破碎等工藝，即可制得原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥。該制備工藝簡(jiǎn)單，合成溫度低?，F(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥晶粒粒徑較大，且雜質(zhì)較多，而本具體實(shí)施方式制備的原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥如說(shuō)明書(shū)附圖所示：圖1是實(shí)施例3制備的一種原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥的X射線衍射圖譜；圖2是圖1所示的原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥的SEM形貌圖；圖3是實(shí)施例4制備的一種原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥的SEM形貌圖。從圖1可以看出，主要產(chǎn)物物相為MgAl2O4（簡(jiǎn)寫(xiě)為MA）和CaAl2O4（簡(jiǎn)寫(xiě)為CA），說(shuō)明本具體實(shí)施方式合成的產(chǎn)物是原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥。又從圖2和圖3可以看出，本具體實(shí)施方式制備的制品中鎂鋁尖晶石晶粒粒徑為納米級(jí)，均勻分布在鋁酸鹽水泥中。因此，本具體實(shí)施方式具有工藝簡(jiǎn)單和合成溫度低的特點(diǎn)，用該方法制備的制品中鎂鋁尖晶石晶粒粒徑為納米級(jí)，均勻分布在鋁酸鹽水泥中。