一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料及其制備方法。其技術(shù)方案是：以85~95wt%的氧化鋁水合物細(xì)粉和5~15wt%的納米CaCO3為原料，外加所述原料100~500wt%的水，球磨150~480min，得到泥狀混合料；將泥狀混合料在70~120oC條件下烘干，磨散成粉末。再向所述粉末中加入所述原料0.01~0.20wt%的有機(jī)增塑劑，混合均勻，置于造粒機(jī)中造成球狀顆粒。然后將所述球狀顆粒于90~110oC條件下烘干，在1400~1700oC條件下保溫1~7h，即得高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料。本發(fā)明具有節(jié)能環(huán)保、工藝簡(jiǎn)單和易燒結(jié)的特點(diǎn)；所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料純度高、性能穩(wěn)定、孔徑小且分布均勻、強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率低、體積密度和堆積密度低。
【專利說明】
一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料及其制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]六鋁酸鈣材料是一種新型的輕質(zhì)耐火材料，具有諸多優(yōu)異的耐火性能:自身導(dǎo)熱系數(shù)低;耐火度高;在含鐵熔渣中的溶解度低;在還原氣氛中的穩(wěn)定性高;在堿性環(huán)境中的化學(xué)穩(wěn)定性好;對(duì)熔融金屬和熔渣的潤(rùn)濕性低。而且其晶粒生長(zhǎng)呈各向異性，晶核沿基面優(yōu)先生長(zhǎng)，形成的六鋁酸鈣晶粒呈片狀或平板狀，這種片狀或平板狀的晶粒在高溫下可以維持較大的比表面積，有很好的高溫隔熱作用。這種特有的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)使其作為新型高溫隔熱材料得到重視。
[0003]輕質(zhì)骨料是輕質(zhì)不定形耐火材料的重要組成部分之一，主要起骨架作用，輕質(zhì)骨料的性能對(duì)輕質(zhì)不定形耐火材料的各項(xiàng)性能有重要的作用。六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料不僅保存了六鋁酸鈣的各種優(yōu)異性能，作為一種輕質(zhì)骨料，具有更低的體積密度和更高的強(qiáng)度。
[0004]安邁鋁業(yè)有限公司(Almatis)的超輕質(zhì)骨料SLA-92即為一種六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料， 其體積密度為0.75g/cm3，堆積密度為0.60g/cm3，顯氣孔率為70?75%，熱導(dǎo)率低和熱震穩(wěn)定性好，可用于鋼鐵行業(yè)、玻璃行業(yè)及陶瓷行業(yè)等。
[0005]國(guó)內(nèi)生產(chǎn)輕質(zhì)骨料主要采用燒失物法和泡沫法等方法，經(jīng)成形、燒成、粉碎和篩分后，從而得到所需的各種粒度的輕質(zhì)骨料。采用該種方法所制備出來的輕質(zhì)骨料開口氣孔率高和吸水率大，對(duì)輕質(zhì)澆注料的各項(xiàng)性能有很大的影響。
[0006]燒失物法有如下缺點(diǎn):(1)采用燒失物造孔，在燒成過程中，易殘留某些無機(jī)物，影響制品的高溫性能；(2)造孔劑燒失會(huì)污染環(huán)境。
[0007]泡沫法雖無上述燒失物法的缺點(diǎn)，但是也存在一些不足之處:(1)在制品制備過程中易產(chǎn)生層析，導(dǎo)致物料分布不均勻；(2)泡沫法制備輕質(zhì)材料需要加入減水劑或者分散劑，燒成后會(huì)殘留K、Na等無機(jī)物。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]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、節(jié)能環(huán)保和易燒結(jié)的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的制備方法。用該方法所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料純度高、性能穩(wěn)定、孔徑小且分布均勻、強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率低、體積密度和堆積密度低。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:以85?95wt%的氧化鋁水合物細(xì)粉和5?15wt%的納米CaC03為原料，外加所述原料100?500wt%的水，球磨150?480min，得到泥狀混合料;將泥狀混合料在70?120°C條件下烘干，磨散成粉末。再向所述粉末中加入所述原料 0.01?0.20wt%的有機(jī)增塑劑，混合均勻，置于造粒機(jī)中造成球狀顆粒。然后將所述球狀顆粒于90?110°C條件下烘干，在1400?1700°C條件下保溫1?7h，即得高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料。
[0010]所述氧化鋁水合物細(xì)粉為三水鋁石細(xì)粉、拜耳石細(xì)粉、諾水鋁石細(xì)粉、一水鋁石細(xì)粉和擬薄水鋁石細(xì)粉中的一種;氧化鋁水合物細(xì)粉粒徑小于1mm。
[0011]所述有機(jī)增塑劑為甲基纖維素、羧甲基纖維素和木質(zhì)素磺酸鹽中的一種。[〇〇12]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下積極效果:l、CaC03本身為一種強(qiáng)堿弱酸鹽，在水溶液中呈堿性，本發(fā)明所采用的CaC03為納米 CaC03,粒徑很細(xì)，相比于普通CaC03,活性更高，在水溶液中的堿性更強(qiáng)，燒成過程中也更易燒結(jié)，可降低燒成溫度。[〇〇13]2、氧化鋁水合物細(xì)粉在與水濕磨過程中會(huì)產(chǎn)生ai(oh)3，ai(oh)3為一種兩性化合物，在堿性條件下會(huì)發(fā)生水解，并會(huì)與納米CaC03發(fā)生一定程度的反應(yīng)，在球磨過程中更加有利于物料的分散。
[0014]3、本發(fā)明所采用的氧化鋁水合物細(xì)粉和納米Ca⑶3在高溫時(shí)會(huì)分解，在骨料中形成大量分布均勻的納米孔或者微納米孔，使得所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料具有很高的強(qiáng)度。
[0015]4、本發(fā)明不僅工藝簡(jiǎn)單，且在整個(gè)制備過程中無有害氣體排放，利于環(huán)境保護(hù)。
[0016]5、本發(fā)明采用氧化鋁水合物細(xì)粉和納米碳酸鈣為原料，無雜質(zhì)，所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料純度高，性能穩(wěn)定。
[0017]6、本發(fā)明所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料體積密度為0.69?1.35g/cm3,堆積密度為〇.57?1.19g/cm3，孔徑小且分布均勻，強(qiáng)度高，熱導(dǎo)率低。
[0018]因此，本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、節(jié)能環(huán)保和易燒結(jié)的特點(diǎn);所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料純度高、性能穩(wěn)定、孔徑小且分布均勻、強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率低、體積密度和堆積密度低?！揪唧w實(shí)施方式】[〇〇19]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制:本【具體實(shí)施方式】中:所述三水鋁石細(xì)粉、拜耳石細(xì)粉、諾水鋁石細(xì)粉、一水鋁石細(xì)粉和擬薄水鋁石細(xì)粉的粒徑均小于1_。
[0020]實(shí)施例1一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料及其制備方法。以85?87wt%的三水鋁石細(xì)粉和13? 15wt%的納米CaC03為原料，外加所述原料100?200wt%的水，球磨150?210min，得到泥狀混合料;將泥狀混合料在70?80°C條件下烘干，磨散成粉末。再向所述粉末中加入所述原料0.01? 0.03wt%的甲基纖維素，混合均勻，置于造粒機(jī)中造成球狀顆粒。然后將所述球狀顆粒于90? 110°C條件下烘干，在1400?1450°C條件下保溫1?3h，即得高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料。
[0021]本實(shí)施例所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的體積密度為0.69?0.75g/cm3，堆積密度為0 ? 57?0 ? 68g/cm3 〇[〇〇22] 實(shí)施例2一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料及其制備方法。以87?89wt%的拜耳石細(xì)粉和11?13wt% 的納米CaC03為原料，外加所述原料150?250wt%的水，球磨210?270min，得到泥狀混合料;將泥狀混合料在80?90°C條件下烘干，磨散成粉末。再向所述粉末中加入所述原料0.03? 0.06wt%的羧甲基纖維素，混合均勻，置于造粒機(jī)中造成球狀顆粒。然后將所述球狀顆粒于 90?110°C條件下烘干，在1450?1500°C條件下保溫2?4h，即得高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料。
[0023]本實(shí)施例所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的體積密度為0.71?0.90g/cm3,堆積密度為0 ? 62?0 ? 75g/cm3〇 [〇〇24]實(shí)施例3一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料及其制備方法。以89?91wt%的諾水鋁石細(xì)粉和9? 1 lwt%的納米CaC03為原料，外加所述原料200?300wt%的水，球磨270?330min，得到泥狀混合料;將泥狀混合料在90?100°C條件下烘干，磨散成粉末。再向所述粉末中加入所述原料0.06 ?0.09wt%的木質(zhì)素磺酸鹽，混合均勻，置于造粒機(jī)中造成球狀顆粒。然后將所述球狀顆粒于 90?110°C條件下烘干，在1500?1550°C條件下保溫3~5h，即得高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料。 [〇〇25]本實(shí)施例所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的體積密度為0.81?0.98g/cm3,堆積密度為0 ? 72?0 ? 79g/cm3〇
[0026]實(shí)施例4一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料及其制備方法。以91?93wt%的一水鋁石細(xì)粉和7?9wt% 的納米CaC03為原料，外加所述原料250?350wt%的水，球磨330?290min，得到泥狀混合料;將泥狀混合料在100?ll〇°C條件下烘干，磨散細(xì)成粉末。再向所述粉末中加入所述原料0.09? 0.12wt%的甲基纖維素，混合均勻，置于造粒機(jī)中造成球狀顆粒。然后將所述球狀顆粒于90? 110°C條件下烘干，在1550~1600°C條件下保溫4?6h，即得高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料。[〇〇27]本實(shí)施例所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的體積密度為0.89?1.07g/cm3，堆積密度為0 ? 75?0 ? 87g/cm3 〇
[0028]實(shí)施例5一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料及其制備方法。以93?95wt%的擬薄水鋁石細(xì)粉和5? 7wt%的納米Ca⑶3為原料，外加所述原料300?400wt%的水，球磨390?450min，得到泥狀混合料；將泥狀混合料在110?120°C條件下烘干，磨散成粉末。再向所述粉末中加入所述原料 0.12?0.15wt%的羧甲基纖維素，混合均勻，置于造粒機(jī)中造成球狀顆粒。然后將所述球狀顆粒于90?110°C條件下烘干，在1600?1650°C條件下保溫5?7h，即得高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料。[〇〇29]本實(shí)施例所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的體積密度為1.02?1.15g/cm3,堆積密度為0 ? 93?1 ? 07g/cm3〇 [〇〇3〇]實(shí)施例6一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料及其制備方法。以85?87wt%的擬薄水鋁石細(xì)粉和13? 15wt%的納米CaC03為原料，外加所述原料350?450wt%的水，球磨420?480min，得到泥狀混合料；將泥狀混合料在100?ll〇°C條件下烘干，磨散成粉末。再向所述粉末中加入所述原料 0.15?0.18wt%的木質(zhì)素磺酸鹽，混合均勾，置于造粒機(jī)中造成球狀顆粒。然后將所述球狀顆粒于90?110°C條件下烘干，在1650?1700°C條件下保溫1?3h，即得高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料。
[0031]本實(shí)施例所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的體積密度為1.25?1.35g/cm3,堆積密度為1.12?1.19g/cm3〇 [〇〇32]實(shí)施例7一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料及其制備方法。以87?89wt%的一水鋁石細(xì)粉和11? 13wt%的納米CaC〇3為原料，外加所述原料400?500wt%的水，球磨420?480min，得到泥狀混合料;將泥狀混合料在90?100°C條件下烘干，磨散成粉末。再向所述粉末中加入所述原料0.18 ?0.20wt%的甲基纖維素，混合均勻，置于造粒機(jī)中造成球狀顆粒。然后將所述球狀顆粒于90 ?110°C條件下烘干，在1600?1650°C條件下保溫2?4h，即得高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料。 [〇〇33]本實(shí)施例所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的體積密度為1.01?1.23g/cm3,堆積密度為0.88?l.llg/cm3〇
[0034]實(shí)施例8一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料及其制備方法。以89?91wt%的諾水鋁石細(xì)粉和9? 1 lwt%的納米CaC〇3為原料，外加所述原料300?400wt%的水，球磨360?420min，得到泥狀混合料;將泥狀混合料在80?90°C條件下烘干，磨散成粉末。再向所述粉末中加入所述原料0.15? 0.18wt%的羧甲基纖維素，混合均勻，置于造粒機(jī)中造成球狀顆粒。然后將所述球狀顆粒于 90?110°C條件下烘干，在1550?1600°C條件下保溫1?3h，即得高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料。 [〇〇35]本實(shí)施例所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的體積密度為1.10?1.19g/cm3,堆積密度為0 ? 97?1 ? 08g/cm3 〇
[0036]實(shí)施例9一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料及其制備方法。以91?93wt%的拜耳石細(xì)粉和7?9wt%的納米CaC03為原料，外加所述原料200?300wt%的水，球磨300?360min，得到泥狀混合料;將泥狀混合料在70?80°C條件下烘干，磨散成粉末。再向所述粉末中加入所述原料0.12?0.15wt% 的木質(zhì)素磺酸鹽，混合均勻，置于造粒機(jī)中造成球狀顆粒。然后將所述球狀顆粒于90?110°C 條件下烘干，在1500?1550°C條件下保溫2?4h，即得高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料。[〇〇37]本實(shí)施例所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的體積密度為1.03?1.14g/cm3,堆積密度為 0 ? 90~0 ? 99g/cm3 〇
[0038]實(shí)施例10一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料及其制備方法。以93?95wt%的三水鋁石細(xì)粉和5?7wt% 的納米CaC03為原料，外加所述原料100?200wt%的水，球磨240?300min，得到泥狀混合料;將泥狀混合料在90?100°C條件下烘干，磨散成粉末。再向所述粉末中加入所述原料0.09? 0.12wt%的甲基纖維素，混合均勻，置于造粒機(jī)中造成球狀顆粒。然后將所述球狀顆粒于90? 110°C條件下烘干，在1450?1500°C條件下保溫3~5h，即得高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料。
[0039]本實(shí)施例所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的體積密度為0.92?l.0lg/cm3,堆積密度為0 ? 81?0 ? 88g/cm3 〇
[0040]實(shí)施例11一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料及其制備方法。以85?87wt%的諾水鋁石細(xì)粉和13? 15wt%的納米CaC03為原料，外加所述原料200?300wt%的水，球磨300?360min，得到泥狀混合料；將泥狀混合料在100?ll〇°C條件下烘干，磨散成粉末。再向所述粉末中加入所述原料 0.06?0.09wt%的羧甲基纖維素，混合均勻，置于造粒機(jī)中造成球狀顆粒。然后將所述球狀顆粒于90?110°C條件下烘干，在1400?1450°C條件下保溫4?6h，即得高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料。[0041 ]本實(shí)施例所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的體積密度為1.10?1.23g/cm3,堆積密度為1.01?1.12g/cm3〇
[0042]實(shí)施例12一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料及其制備方法。以87?89wt%的三水鋁石細(xì)粉和11? 13wt%的納米CaC03為原料，外加所述原料300?400wt%的水，球磨360?420min，得到泥狀混合料；將泥狀混合料在110?120°C條件下烘干，磨散成粉末。再向所述粉末中加入所述原料 0.03?0.06wt%的木質(zhì)素磺酸鹽，混合均勾，置于造粒機(jī)中造成球狀顆粒。然后將所述球狀顆粒于90?110°C條件下烘干，在1550?1600°C條件下保溫5?7h，即得高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料。[〇〇43]本實(shí)施例所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的體積密度為1.20?1.30g/cm3,堆積密度為1.07?1.19g/cm3〇
[0044]本【具體實(shí)施方式】與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下積極效果:l、CaC03本身為一種強(qiáng)堿弱酸鹽，在水溶液中呈堿性，本發(fā)明所采用的CaC03為納米 CaC03,粒徑很細(xì)，相比于普通CaC03,活性更高，在水溶液中的堿性更強(qiáng)，燒成過程中也更易燒結(jié)，可降低燒成溫度。
[0045]2、氧化鋁水合物細(xì)粉在與水濕磨過程中會(huì)產(chǎn)生Al(OH)3，Al(OH)3為一種兩性化合物，在堿性條件下會(huì)發(fā)生水解，并會(huì)與納米CaC03發(fā)生一定程度的反應(yīng)，在球磨過程中更加有利于物料的分散。
[0046]3、本發(fā)明所采用的氧化鋁水合物細(xì)粉和納米Ca⑶3在高溫時(shí)會(huì)分解，在骨料中形成大量分布均勻的納米孔或者微納米孔，使得所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料具有很高的強(qiáng)度。
[0047]4、本發(fā)明不僅工藝簡(jiǎn)單，且在整個(gè)制備過程中無有害氣體排放，利于環(huán)境保護(hù)。
[0048]5、本發(fā)明采用氧化鋁水合物細(xì)粉和納米碳酸鈣為原料，無雜質(zhì)，所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料純度高和性能穩(wěn)定。[〇〇49]6、本發(fā)明所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料體積密度為0.69?1.35g/cm3,堆積密度為〇.57?1.19g/cm3，強(qiáng)度高，孔徑小且分布均勻，熱導(dǎo)率低。
[0050]因此，本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、節(jié)能環(huán)保和易燒結(jié)的特點(diǎn);所制備的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料純度高、性能穩(wěn)定、強(qiáng)度高、孔徑小且分布均勻、熱導(dǎo)率低、體積密度和堆積密度低。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的制備方法，其特征在于以85?95wt%的氧化鋁水 合物細(xì)粉和5?15wt%的納米CaC03為原料，外加所述原料100?500wt%的水，球磨150? 480min，得到泥狀混合料;將泥狀混合料在70?120°C條件下烘干，磨散成粉末;再向所述粉 末中加入所述原料〇.01?〇.20wt %的有機(jī)增塑劑，混合均勻，置于造粒機(jī)中造成球狀顆粒； 然后將所述球狀顆粒于90?110°C條件下烘干，在1400?1700°C條件下保溫1?7h，即得高 強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的制備方法，其特征在于所述氧 化鋁水合物細(xì)粉為三水鋁石細(xì)粉、拜耳石細(xì)粉、諾水鋁石細(xì)粉、一水鋁石細(xì)粉和擬薄水鋁石 細(xì)粉中的一種;氧化鋁水合物細(xì)粉粒徑小于1mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的制備方法，其特征在于所述有 機(jī)增塑劑為甲基纖維素、羧甲基纖維素和木質(zhì)素磺酸鹽中的一種。4.一種高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料，其特征在于所述高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料是根 據(jù)權(quán)利要求1?3項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料的制備方法所制備的高強(qiáng) 微孔六鋁酸鈣輕質(zhì)骨料。
【文檔編號(hào)】C04B35/44GK105948772SQ201610321033
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月16日
【發(fā)明人】李遠(yuǎn)兵, 吳夢(mèng)飛, 趙義, 劉建博, 吳斌, 李淑靜
【申請(qǐng)人】武漢科技大學(xué), 浙江自立氧化鋁材料科技有限公司