技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高級耐火材料領(lǐng)域，涉及到水泥回轉(zhuǎn)窯、RH精煉爐、中頻爐用材料的制備方法，具體涉及金屬Al結(jié)合的MgO復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

MgO質(zhì)耐火材料是應(yīng)用最廣泛的耐火材料之一，鎂質(zhì)耐火材料的主要應(yīng)用體系有MgO-C耐火材料，MgO-CaO耐火材料，MgO-ZrO₂耐火材料，MgO-Cr₂O₃，MgO-Al₂O₃耐火材料等。其中MgO-C耐火材料耐火材料由于C容易被氧化，已經(jīng)逐漸被其它材質(zhì)取代。MgO-ZrO₂耐火材料具有優(yōu)良的性能，然而由于ZrO₂的資源匱乏，因此在工業(yè)上難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣。MgO-Cr₂O₃材料具有較好的使用性能和適宜的生產(chǎn)成本，但是Cr₂O₃中的Cr³⁺易轉(zhuǎn)變?yōu)镃r⁶⁺，對于環(huán)境和人體危害較大，已經(jīng)引起人們重視。MgO-Al₂O₃耐火材料對環(huán)境污染小，性能優(yōu)良，且MgO與Al₂O₃反應(yīng)可形成性能優(yōu)異的MgAl₂O₄尖晶石結(jié)合相，有望在“無鉻化”的過程中，取代MgO-Cr₂O₃材料。

然而通過MgO與Al₂O₃反應(yīng)可形成MgAl₂O₄尖晶石需要較高的燒結(jié)溫度，對于設(shè)備的要求較高，能量消耗大；或者需要添加燒結(jié)助劑，不利于資源的節(jié)約。研究發(fā)現(xiàn)，以塑性相工藝在MgO基體中添加金屬Al可以解決該問題。金屬鋁的熔點(diǎn)較低（660℃），在燒結(jié)過程中可原位反應(yīng)形成MgAl₂O₄或者性能更好的MgAlON。燒結(jié)后殘余的金屬鋁可起到塑性的作用，改善耐火材料的脆性；在使用過程中，殘余的金屬鋁在材料表面形成保護(hù)性的氧化鋁層，可極大地提高材料的抗氧化性。

通常金屬鋁是以工業(yè)生產(chǎn)的純金屬鋁粉的形式添加，價格較為昂貴。生活中的飲料產(chǎn)品中運(yùn)用到大量鋁罐，雖然有部分得以回收利用，但是仍有大量的廢棄鋁罐未得到合適充分的利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種可用水泥回轉(zhuǎn)窯、RH精煉爐、中頻爐材料的制備方法。

本發(fā)明的基本構(gòu)思是以生活廢棄鋁罐為金屬鋁來源，以紙漿廢液為結(jié)合劑，以低廉的成本，在較低的燒結(jié)溫度下，原位合成MgAl₂O₄或MgAlON增強(qiáng)的

金屬Al結(jié)合的MgO復(fù)合材料。

一種廉價的金屬Al結(jié)合的MgO復(fù)合材料的制備方法，其特征在于以生活廢棄鋁罐為金屬鋁源，在不同粒徑的燒結(jié)鎂砂中，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-15%由廢棄鋁罐熔融制備的金屬鋁粉，另以紙漿廢液為結(jié)合劑，將原料混煉40-60min后，在100-200MPa下壓制成型；將成型后的生坯置入燒結(jié)爐中，通以流動氮?dú)?，?450-1550℃下燒結(jié)2-4h，制備出Al結(jié)合的MgO復(fù)合材料，可原位形成性能優(yōu)異的MgAl₂O₄或MgAlON增強(qiáng)相。

進(jìn)一步所述金屬鋁為金屬鋁粉，以生活廢棄鋁罐在800-900℃熔化，經(jīng)自然冷卻后，加工成的粒度小于88μm，Al元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于90%的細(xì)粉。

進(jìn)一步所述復(fù)合材料中除金屬鋁粉外，燒結(jié)鎂砂中，粒徑為5-3mm，3-1mm，1mm-88μm的顆粒燒結(jié)鎂砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為30-40%，10%-20%，0%-10%，粒徑小于88μm的燒結(jié)鎂砂細(xì)粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15-25%。

進(jìn)一步結(jié)合劑紙漿廢液的添加量為3-5%。

本發(fā)明以生活廢棄的鋁罐為金屬鋁來源，以不同顆粒大小的燒結(jié)鎂砂為原料，以紙漿廢液為結(jié)合劑，可原位形成性能優(yōu)異的MgAl₂O₄或MgAlON增強(qiáng)相。本發(fā)明在流動的氮?dú)庵袩Y(jié)。制備出的材料具有較高的強(qiáng)度、高溫性能和抗氧化性，性能優(yōu)異；利用廢棄的鋁罐和紙漿廢液，綜合循環(huán)利用廢棄資源；在較低的燒結(jié)溫度下可制備出高性能的結(jié)合相，降低能耗；所采用的原料與結(jié)合劑價格低廉，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化推廣，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

具體實(shí)施方式

1 將回收的廢棄鋁罐在800℃熔化，經(jīng)自然冷卻后，加工成粒度為45μm的細(xì)粉。原料取粒徑為5-3mm，3-1mm，1-0mm的顆粒燒結(jié)鎂砂，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別30%， 20%，10%；粒徑小于88μm的燒結(jié)鎂砂細(xì)粉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的金屬鋁粉。添加3.5%的紙漿廢液為結(jié)合劑，將原料混煉40min后，在100Pa下壓制成型。將成型后的生坯置入燒結(jié)爐中，通以流動氮?dú)猓?450℃下燒結(jié)3h。

2 將回收的廢棄鋁罐在900℃熔化，經(jīng)自然冷卻后，加工成粒度為20μm的細(xì)粉。原料取粒徑為5-3mm，3-1mm，1-0mm的顆粒燒結(jié)鎂砂，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別40%， 20%，10%；粒徑小于88μm的燒結(jié)鎂砂細(xì)粉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的金屬鋁粉。添加3.5%的紙漿廢液為結(jié)合劑，將原料混煉40min后，在200MPa下壓制成型。將成型后的生坯置入燒結(jié)爐中，通以流動氮?dú)?，?450℃下燒結(jié)3h。

3 將回收的廢棄鋁罐在900℃熔化，經(jīng)自然冷卻后，加工成粒度為20μm的細(xì)粉。原料取粒徑為5-3mm，3-1mm，1-0mm的顆粒燒結(jié)鎂砂，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別40%， 20%，10%；粒徑小于88μm的燒結(jié)鎂砂細(xì)粉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的金屬鋁粉。添加3.5%的紙漿廢液為結(jié)合劑，將原料混煉60min后，在200MPa下壓制成型。將成型后的生坯置入燒結(jié)爐中，通以流動氮?dú)?，?550℃下燒結(jié)3h。