專利名稱：超低溫制備活性合成耐火原料的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐火原料的制備方法。
高純原料、高壓成型和高溫煅燒是優(yōu)質(zhì)耐火材料的主要技術(shù)特征。高純可減少低熔物；高壓可以獲得致密的坯體；高溫可以使材料充分燒結(jié)。采用上述技術(shù)后，一般有助于耐火材料獲得優(yōu)異的耐火性、高的致密度和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。材料的使用壽命能由此可以得到顯著的提高。
采取了上述“三高”，仍有很多材料難燒結(jié)。因此，二步煅燒和活化煅燒技術(shù)又被提出。
二步煅燒可以說是以提高煅燒料的灼燒基密度為特征的技術(shù)，材料的燒后密度由于應(yīng)排除的氣孔被減少，或者說是燒結(jié)負擔被減輕，而明顯提高。如將菱鎂礦石輕燒后細磨再壓球死燒?；罨褵彩且环N已有的耐火材料技術(shù)。這種技術(shù)是通過破壞原料的結(jié)合或增大其細度，使材料處于不穩(wěn)定狀態(tài)而增強其燒結(jié)能力?；罨褵Ｅc二步煅燒混合使用。如將白云石輕燒、水化后再行煅燒。
高純要求使用昂貴的原料；高壓伴隨著巨大的設(shè)備投資；高溫使材料喪失了活性和易磨性。然而，由于人們應(yīng)用“三高”技術(shù)獲得了豐碩的成果，它的缺點常被視而不見。
高純原料的合成需要高溫。一方面，高溫明顯增大了煅燒熱能消耗和環(huán)境污染的程度；另一方面，高溫使晶粒尺寸明顯增大，使晶粒間的結(jié)合顯著增強，材料的粉磨(特別是制備超細粉)需要大量耗電。這樣，產(chǎn)品的制造成本和社會成本就明顯增加了。
近年來，不定形耐火材料近年已得到快速的發(fā)展，在發(fā)達國家不定形材料已達耐火材料總量的50％左右。為改善性能，不定形材料希望具有水化能力物質(zhì)最大限度地發(fā)揮膠凝力和激發(fā)作用；希望更多地由耐火微粉而不是由低熔物賦予其良好的燒結(jié)力。
由于原料缺乏活性、往往需要使用很多的水泥和微粉才能產(chǎn)生所需要的效果，而許多原料的售價往往又很高。這樣，耐火材料的發(fā)展就受到制約。
本發(fā)明的目的是研制一種超低溫制備活性合成耐火原料的工藝。這種工藝是以發(fā)揮低沸點礦化劑的作用為特征的新技術(shù)在礦化劑具有低揮發(fā)率，但具有明顯礦化作用的溫度下完成原料的合成；然后，在礦化劑具有高揮發(fā)率，但原料的活性和易磨性尚未喪失的溫度下，使礦化劑揮發(fā)，以除去絕大部分雜質(zhì)。從而，可以制得高活性、高易磨性和純度較高的優(yōu)質(zhì)耐火原料。
由于低沸點礦化劑應(yīng)用技術(shù)與活化煅燒技術(shù)復(fù)合，可以用以前不可想象的超低溫合成耐火原料。礦化作用的發(fā)揮使材料在很低的溫度下能被合成；低沸點使礦化劑易被除去；超低溫及適度的熱處理將使原料獲得良好的特性。
圖1為實施例1合成的純鋁酸鈣耐火水泥的X光衍射圖。圖中所示原料具有極好的活性和易磨性。
本發(fā)明提出的“超低溫合成耐火原料技術(shù)”是一個嶄新的概念。因而，本發(fā)明具有很大的創(chuàng)新性。
本發(fā)明的工藝過程如下
使用低沸點礦化劑。先在生料中摻入摻量為0.2-10.0％的礦化劑，制備好待燒生料；其次，在800-1150℃的溫度下煅燒焙燒料，合成所需礦物；再提高溫度，在1150-1500℃的揮發(fā)溫度下進一步煅燒焙燒料，使礦化劑充分揮發(fā)。
1)生料的制備要求產(chǎn)品具有高活性時，采用含有結(jié)晶水的物質(zhì)(如Al(OH)3、Ca(OH)2)和分解溫度≤800℃碳酸鹽(如MgCO3)和高揮發(fā)礦化劑配制生料。但有時為簡化工藝，也可以在非活化生料(如Al2O3與CaCO3的混合物)中添加高揮發(fā)率礦化劑。
CaCO3的分解溫度為870℃。在分解溫度下，大量CO2的排除將帶走部分煅燒料表面的礦化劑。從而，可能影響礦化效果或合成產(chǎn)品的純度。
上述粉狀生料可以直接放入匣缽或坩堝中或棚板上燒成，也可以加入結(jié)合劑后成型、干燥后進行煅燒。
2)礦化劑為KCl或NCl或LiCl或MgCl或KBr或NaBr或KOH或NaOH或CuCl或其中的任意子組合。礦化劑摻量范圍為0.2-10％。
礦化劑摻量過小，作用不明顯；過大則雜質(zhì)殘留多，且揮發(fā)時間很長。礦化劑可以用粉狀形式摻入或以其溶液的形式作為結(jié)合劑的組份摻入。
3)合成溫度選擇在礦化劑的蒸汽壓≤104Pa，但礦化劑具有明顯作用的溫度為宜。對于上述礦化劑合成溫度為800-1150℃。
4)揮發(fā)溫度選擇在礦化劑的蒸汽壓≥104Pa，但原料活性和易磨性能夠保持正常的溫度為宜。對于上述礦化劑揮發(fā)溫度為1150-1500℃。需要高活性時，取低值；活性過強，原料需水大時，取較高的數(shù)值。
5)可采用常規(guī)方式(用匣缽或棚板或棚板)煅燒或在保護性氣氛(如將原料裝入半密封的容器)下進行煅燒。
6)合成完成后可用常規(guī)粉磨方法制備粉狀耐火原料，有些原料甚至也可直接使用。
實施例1CaCO327.6％Al(OH)372.4％將上述原料混合后磨細至＜0.088mm，再加入1％的KCl，以固體液體=6∶4的比例，再加入2％的羥乙基纖維素的溶液混合，經(jīng)壓制、干燥后，放入爐內(nèi)燒成。燒成制度為在1050℃保溫6h；然后，在1200℃保溫2h。最后，將所得產(chǎn)物制成水泥。X光檢驗表明材料的主晶相為鋁酸二鈣CA2和鋁酸一鈣CA，未發(fā)現(xiàn)其他晶相；材料的K殘量以K2O計為0.1％,7天養(yǎng)護后的耐壓強度達72.5Mpa。
實施例2CaCO338.8％Al(OH)361.2％將上述原料混合后磨細至＜0.088mm，再加入4％的KCl，以固體∶液體=6∶4的比例，加入2％的羥乙基纖維素的溶液混合，經(jīng)壓制、干燥后，放入爐內(nèi)燒成。燒成制度與實施例1相同。最后，將所得產(chǎn)物制成水泥。X光檢驗表明材料的主晶相為鋁酸一鈣CA，同時含有鋁酸二鈣CA2和C12A7。材料的K殘量以K2O計為0.2％，初凝時間為15min,7天養(yǎng)護后的耐壓強度達54.3Mpa。
此材料適于制造速硬型耐火澆注料。
實施例3Mg(OH)24MgCO26H2O(堿式碳酸鎂) 39.2％Al(OH)360.8％將上述原料混合后磨細至＜0.088mm，再加入4％的KCl，以固體∶液體=6∶4的比例，加入2％的羥乙基纖維素的溶液混合，經(jīng)壓制、干燥后，放入爐內(nèi)燒成。燒成制度與實施例1相同。X光檢驗表明所得材料的主晶相為鎂鋁尖晶石MA，同時含有少量待反應(yīng)的MgO和Al2O3，材料的K殘量以K2O計為0.2％。
經(jīng)進一步完善后，此材料可用于制備鎂鋁尖晶石澆注料。
權(quán)利要求
1．本發(fā)明為一種超低溫制備活性合成耐火原料的工藝，其特征在于使用低沸點礦化劑，先在生料中摻入摻量為0.2-10％的礦化劑，制備好待燒生料；其次，在800-1150℃的溫度下煅燒焙燒料，合成所需礦物；再提高溫度，在1150-1500℃的揮發(fā)溫度下進一步煅燒焙燒料，使礦化劑充分揮發(fā)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于待燒生料為由人工原料或礦物原料及礦化劑所配制的有待合成的粉體混合物或這種混合物的壓制品。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于礦化劑為KCl或NCl或LiCl或MgCl或KBr或NaBr或KOH或NaOH或CuCl或其中的任意組合。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述煅燒指常規(guī)煅燒或在礦化劑在燒成中產(chǎn)生的蒸汽保護下進行的煅燒。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述礦化劑的摻入以粉狀形式摻入或以其溶液的形式作為結(jié)合劑的組份摻入。
全文摘要
本發(fā)明為一種制備活性合成耐火原料的工藝,其特征是:首先,在生料中加入低沸點的礦化劑;其次,在使該礦化劑具有低的揮發(fā)率但仍可發(fā)揮明顯礦化作用的溫度下完成合成;然后,在該礦化劑具有高的揮發(fā)率但仍然不使原料喪失活性的溫度下除去礦化劑并調(diào)整合成物的活性;最后,將材料加工成耐火水泥、微粉等物質(zhì)。由本發(fā)明所制的材料具有活性高大、易磨性好和制造成本低等顯著優(yōu)點,是一類用途廣泛的新型原料,可以明顯提高許多耐火材料的性能,具有很大的價值。
文檔編號C04B35/64GK1313262SQ0111801
公開日2001年9月19日 申請日期2001年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月15日
發(fā)明者王杰曾, 劉錫俊, 夏霞云 申請人:中國建筑材料科學(xué)研究院