本發(fā)明屬于耐火材料
技術(shù)領(lǐng)域：
：。具體涉及一種輕量微閉孔粘土耐火骨料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：：近年來，節(jié)能降耗成為高溫工業(yè)的重要研究方向之一，保溫隔熱材料得到了迅速發(fā)展，輕量高溫工業(yè)爐襯亦吸引越來越多的重視，工作襯耐火材料輕量化是目前耐火材料行業(yè)的一個重要發(fā)展方向。首先，隔熱耐火材料越靠近工作面，其隔熱節(jié)能效果越好，工作襯耐火材料輕量化能有效降低熱量散失，減少生產(chǎn)成本，達到節(jié)能減排的作用；其次，由于輕量耐火材料中具有較多的氣孔，在溫度劇變時能夠有效容納熱應(yīng)力，提升材料抗熱剝落性能。因此，工作襯用輕量耐火材料的研究受到耐火材料行業(yè)的廣泛關(guān)注。耐火骨料輕量化是實現(xiàn)工作襯耐火材料輕量化的主要途徑。目前報道的輕量骨料制備方法主要有：有機物分解法、原位發(fā)泡成孔技術(shù)及氫氧化物等無機物分解法。然而采用上述制備方法，都是將原料粉磨再成型，一方面工藝較為復(fù)雜，更重要的是，所制備的耐火骨料通常顯氣孔率較高、孔徑較大，使用過程中無法抵御熔渣及高溫介質(zhì)的侵蝕與滲透。黃奧等人研究發(fā)現(xiàn)微孔化可以顯著提高輕量化耐火材料的抗渣性（A.Huang,H.Z.Gu,Y.Zou,Towardsefficientmodelingonslagcorrosionoflightweightcorundumspinelcastableforladle,in:Proceedingofthe13thUnifiedInternationalTechnicalConferenceonRefractories(UNITECR),2013,Victoria,BC,Canada.），因此，開發(fā)具有低顯氣孔率、細小孔徑的耐火骨料是提升輕量耐火材料抗渣性能的關(guān)鍵?！耙环N微孔輕量礬土耐火骨料及其制備方法”（ZL201410447797.X）專利技術(shù)和“一種微閉孔輕量剛玉耐火骨料及其制備方法”（ZL201410405108.9）專利技術(shù)，采用濕法分別制備了一種含有大量微閉氣孔的輕量礬土耐火骨料和輕量剛玉耐火骨料，然而，所采用的濕法制備工藝相對較為復(fù)雜，較難實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。技術(shù)實現(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單和成本低的輕量微閉孔粘土耐火骨料制備方法；用該方法制備的輕量微閉孔粘土耐火骨料具有顯氣孔率低、閉口氣孔率高、強度高、平均孔徑小和耐高溫介質(zhì)沖刷侵蝕好的特點。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：以3~10℃/分鐘的升溫速率,將塊狀粘土生料分段升溫至最終溫度，即得輕量微閉孔粘土耐火骨料。所述分段升溫至最終溫度是：當(dāng)溫度分別升至300℃、400℃、500℃、600℃、800℃、900℃、1100℃和最終溫度時，各保溫1~4小時。所述最終溫度為1200~1500℃。所述塊狀粘土生料的Al2O3含量為30~50wt%。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：1）本發(fā)明無需對原料進行其他預(yù)處理，所采用的塊狀粘土生料為天然粘土塊料生礦，可對天然粘土塊料生礦直接煅燒，生產(chǎn)工藝簡單。2）本發(fā)明利用天然粘土塊料生礦中所含的高嶺石和蒙脫石等礦物會在不同溫度下發(fā)生一系列分解和晶型轉(zhuǎn)變的特點，在相對應(yīng)的溫度下進行保溫處理，使上述礦物中的結(jié)構(gòu)水及結(jié)晶水能夠緩慢脫出，從而將分解及晶型轉(zhuǎn)變所產(chǎn)生的孔隙保留在坯料內(nèi)部。另外，天然粘土生礦在熱處理過程中會發(fā)生莫來石化反應(yīng)，該反應(yīng)過程伴隨一定的體積膨脹，從而在坯料內(nèi)部原位形成一定數(shù)量的孔隙。本發(fā)明在中高溫條件下進行特定熱處理，促進晶界移動速率，使上述孔隙閉合原位形成閉口氣孔，從而制得體積密度低、顯氣孔率低且閉口氣孔率高的輕量微閉孔粘土耐火骨料。本發(fā)明所制備的輕量微閉孔粘土耐火骨料經(jīng)檢測：體積密度為1.4~2.2g/cm3，顯氣孔率為2~10%，平均孔徑為0.1~1μm。因此，本發(fā)明工藝簡單和成本低；所制備的輕量微閉孔粘土耐火骨料具有顯氣孔率低、閉口氣孔率高、強度高、平均孔徑小和耐高溫介質(zhì)沖刷侵蝕的特點。具體實施方式下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。本具體實施方式所述塊狀粘土生料的Al2O3含量為30~50wt%，實施例中不再贅述。實施例1一種輕量微閉孔粘土耐火骨料及其制備方法。本實施例所述制備方法是：以3~7℃/分鐘的升溫速率,將塊狀粘土生料分段升溫至最終溫度，即得輕量微閉孔粘土耐火骨料。所述分段升溫至最終溫度是：當(dāng)溫度分別升至300℃、400℃、500℃、600℃、800℃、900℃、1100℃和最終溫度時，各保溫1~3小時。所述最終溫度為1350~1500℃。本實施例所制備的輕量微閉孔粘土耐火骨料經(jīng)檢測：體積密度為1.4~1.6g/cm3；顯氣孔率為6~10%；平均孔徑為0.6~1μm。實施例2一種輕量微閉孔粘土耐火骨料及其制備方法。本實施例所述制備方法是：以3~7℃/分鐘的升溫速率,將塊狀粘土生料分段升溫至最終溫度，即得輕量微閉孔粘土耐火骨料。所述分段升溫至最終溫度是：當(dāng)溫度分別升至300℃、400℃、500℃、600℃、800℃和900℃時，各保溫1~3小時；當(dāng)溫度升至1100℃時，保溫2~4小時；當(dāng)溫度升至最終溫度時，保溫1~3小時。所述最終溫度為1350~1500℃。本實施例所制備的輕量微閉孔粘土耐火骨料經(jīng)檢測：體積密度為1.5~1.75g/cm3；顯氣孔率為5~10%；平均孔徑為0.5~1μm。實施例3一種輕量微閉孔粘土耐火骨料及其制備方法。本實施例所述制備方法是：以3~7℃/分鐘的升溫速率,將塊狀粘土生料分段升溫至最終溫度，即得輕量微閉孔粘土耐火骨料。所述分段升溫至最終溫度是：當(dāng)溫度分別升至300℃、400℃、500℃、600℃、800℃和900℃時，各保溫1~3小時；當(dāng)溫度分別升至1100℃時和最終溫度時，各保溫2~4小時。所述最終溫度為1350~1500℃。本實施例所制備的輕量微閉孔粘土耐火骨料經(jīng)檢測：體積密度為1.6~1.8g/cm3；顯氣孔率為4~8%；平均孔徑為0.4~0.8μm。實施例4一種輕量微閉孔粘土耐火骨料及其制備方法。本實施例所述制備方法是：以3~7℃/分鐘的升溫速率,將塊狀粘土生料分段升溫至最終溫度，即得輕量微閉孔粘土耐火骨料。所述分段升溫至最終溫度是：當(dāng)溫度分別升至為300℃、400℃、500℃、600℃、800℃、900℃時和1100℃時，各保溫2~4小時；當(dāng)升溫至最終溫度時，保溫1~3小時。所述最終溫度為1350~1500℃。本實施例所制備的輕量微閉孔粘土耐火骨料經(jīng)檢測：體積密度為1.7~1.95g/cm3；顯氣孔率為4~7%；平均孔徑為0.4~0.7μm。實施例5一種輕量微閉孔粘土耐火骨料及其制備方法。本實施例所述制備方法是：以6~10℃/分鐘的升溫速率,將塊狀粘土生料分段升溫至最終溫度，即得輕量微閉孔粘土耐火骨料。所述分段升溫至最終溫度是：當(dāng)溫度分別升至300℃、400℃、500℃、600℃、800℃、900℃和1100℃時，各保溫1~3小時；當(dāng)升溫至最終溫度時，保溫2~4小時。所述最終溫度為1200~1350℃。本實施例所制備的輕量微閉孔粘土耐火骨料經(jīng)檢測：體積密度為1.7~1.95g/cm3；顯氣孔率為4~9%；平均孔徑為0.5~0.8μm。實施例6一種輕量微閉孔粘土耐火骨料及其制備方法。本實施例所述制備方法是：以6~10℃/分鐘的升溫速率,將塊狀粘土生料分段升溫至最終溫度，即得輕量微閉孔粘土耐火骨料。所述分段升溫至最終溫度是：當(dāng)溫度分別升至300℃、400℃、500℃、600℃、800℃和900℃時，各保溫1~3小時；當(dāng)溫度分別升至1100℃時和最終溫度時，各保溫2~4小時。所述最終溫度為1200~1350℃。本實施例所制備的輕量微閉孔粘土耐火骨料經(jīng)檢測：體積密度為1.75~2.05g/cm3；顯氣孔率為5~8%；平均孔徑為0.4~0.8μm。實施例7一種輕量微閉孔粘土耐火骨料及其制備方法。本實施例所述制備方法是：以6~10℃/分鐘的升溫速率,將塊狀粘土生料分段升溫至最終溫度，即得輕量微閉孔粘土耐火骨料。所述分段升溫至最終溫度是：當(dāng)溫度分別升至300℃、400℃、500℃、600℃、800℃、900℃時，各保溫2~4小時；當(dāng)溫度升至1100℃時，保溫1~3小時；當(dāng)溫度升至最終溫度時，保溫2~4小時。所述最終溫度為1200~1350℃。本實施例所制備的輕量微閉孔粘土耐火骨料經(jīng)檢測：體積密度為1.85~2.05g/cm3；顯氣孔率為3~6%；平均孔徑為0.2~0.7μm。實施例8一種輕量微閉孔粘土耐火骨料及其制備方法。本實施例所述制備方法是：以6~10℃/分鐘的升溫速率,將塊狀粘土生料分段升溫至最終溫度，即得輕量微閉孔粘土耐火骨料。所述分段升溫至最終溫度是：當(dāng)溫度分別升至300℃、400℃、500℃、600℃、800℃、900℃和最終溫度時，各保溫2~4小時。所述最終溫度為1200~1350℃。本實施例所制備的輕量微閉孔粘土耐火骨料經(jīng)檢測：體積密度為2.0~2.2g/cm3；顯氣孔率為2~5%；平均孔徑為0.1~0.3μm。本具體實施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：1）本具體實施方式無需對原料進行其他預(yù)處理，所采用的塊狀粘土生料為天然粘土塊料生礦，可對天然粘土塊料生礦直接煅燒，生產(chǎn)工藝簡單。2）本具體實施方式利用天然粘土塊料生礦中所含的高嶺石和蒙脫石等礦物會在不同溫度下發(fā)生一系列分解和晶型轉(zhuǎn)變的特點，在相對應(yīng)的溫度下進行保溫處理，使上述礦物中的結(jié)構(gòu)水及結(jié)晶水能夠緩慢脫出，從而將分解及晶型轉(zhuǎn)變所產(chǎn)生的孔隙保留在坯料內(nèi)部。另外，天然粘土生礦在熱處理過程中會發(fā)生莫來石化反應(yīng)，該反應(yīng)過程伴隨一定的體積膨脹，從而在坯料內(nèi)部原位形成一定數(shù)量的孔隙。本具體實施方式在中高溫條件下進行特定熱處理，促進晶界移動速率，使上述孔隙閉合原位形成閉口氣孔，從而制得體積密度低、顯氣孔率低且閉口氣孔率高的輕量微閉孔粘土耐火骨料。本具體實施方式所制備的輕量微閉孔粘土耐火骨料經(jīng)檢測：體積密度為1.4~2.2g/cm3，顯氣孔率為2~10%，平均孔徑為0.1~1μm。因此，本具體實施方式工藝簡單和成本低；所制備的輕量微閉孔粘土耐火骨料具有顯氣孔率低、閉口氣孔率高、強度高、平均孔徑小和耐高溫介質(zhì)沖刷侵蝕的特點。當(dāng)前第1頁1 2 3 當(dāng)前第1頁1 2 3