本發明屬于氧化鈣材料技術領域。尤其涉及一種質輕顆粒氧化鈣材料及其制備方法。
背景技術：
氧化鈣制品是以氧化鈣（方鈣石）為主要礦物（CaO為主要成分）制得的特種耐火材料。方鈣石（CaO）的真密度為3.75g/cm3，熔點為2570℃，屬堿性耐火材料；方鈣石（主要成分為CaO）的莫氏硬度為6度、0~1700℃平均線膨脹系數為13.8×10-6/℃、1000℃的熱導率為7.71 W/(m·K)、930℃電阻率為4.175×106 Ω·cm和1460℃電阻率為91Ω·cm。氧化鈣制品具有高溫性能好、抗堿性爐渣侵蝕強和可凈化高溫熔體等優點，在貴金屬冶煉等冶金行業得到了廣泛應用。
氧化鈣熟料是制備氧化鈣制品的主要原料。氧化鈣熟料的制備方法包括燒結法和電熔法，燒結法是先將石灰石在1200～1300℃條件下煅燒，冷卻后壓制成塊，再將塊料于1700℃左右條件下燒成，冷卻后破碎成氧化鈣顆粒料。電熔法是直接將大理石塊在三相電弧中電熔制備氧化鈣熟料，電熔前需將大理石破碎成顆粒料或成球，然后才能放入電爐中電熔。在燒結法的技術路線中也有人提出：先將石灰石輕燒，制得活性氧化鈣，再將活性氧化鈣消化（加水）制得氫氧化鈣漿體，將漿體過濾、干燥后得到的氫氧化鈣坯體；然后加入各種添加劑和氫氧化鈣坯體共磨后，壓制成坯；在將得到的坯體于1600~1800℃條件下高溫煅燒，制得氧化鈣坯體，最后將氧化鈣坯體破碎得到氧化鈣顆粒。
可以看出，現有的氧化鈣顆粒制備方法不僅成本和能耗高，且工藝復雜。
技術實現要素：
本發明旨在克服現有技術不足，目的是提供一種工藝簡單、成本低和能耗低的質輕顆粒氧化鈣材料的制備方法，用方法制備的質輕顆粒氧化鈣材料的使用溫度高、高溫性能穩定和輕質隔熱。
為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：先將氫氧化鈣粉體置于造粒設備的料桶中，在轉子轉速為每分鐘1000~3000轉的條件下，向所述料筒加入占氫氧化鈣粉體10~30wt%的水，當開始有氫氧化鈣顆粒形成時，將轉子轉速調至每分鐘500~1000轉，待全部形成氫氧化鈣顆粒時，取出氫氧化鈣顆粒。
在整個造粒過程中，轉子和料筒始終保持反向運行。
再將所述氫氧化鈣顆粒置于加熱爐中于600~1300℃的條件下保溫1~5小時，然后以每分鐘0.5~5升的流速向爐內通入氮氣或氬氣至35℃，即得質輕顆粒氧化鈣材料。
所述氫氧化鈣粉體中Ca(OH)2含量≥95wt%；粒徑為1~300μm。
由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果：
1）本發明直接對氫氧化鈣粉體造粒，中低溫處理后即得顆粒氧化鈣；生產工藝簡單，成本和能耗低。
2）本發明在中低溫處理過程中，由于氫氧化鈣的脫水反應，最終得到的氧化鈣材料的孔隙度較高，作為耐火材料和高溫陶瓷的原料，可以起到降低材料重量和隔熱的使用效果。
3）本發明制備的質輕顆粒氧化鈣材料的使用溫度高達2000℃以上，在真空條件下不易分解，高溫性能穩定。同時，其體積密度較低，具備輕質隔熱的特點。所述質輕顆粒氧化鈣材料經檢測：CaO含量≥95wt%，體積密度≤2.5g/cm3。
因此，本發明具有工藝簡單、成本低和能耗低的特點；所制備的質輕顆粒氧化鈣材料的使用溫度高、高溫性能穩定、體積密度低和輕質隔熱，是制備氧化鈣耐火材料和陶瓷等高級材料的新型原料。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明做進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
本具體實施方式中：所述氫氧化鈣粉體中Ca(OH)2含量≥95wt%；粒徑為1~300μm。實施例中不再贅述。
實施例1
一種質輕顆粒氧化鈣材料及其制備方法。先將氫氧化鈣粉體置于造粒設備的料桶中，在轉子轉速為每分鐘1000~2000轉的條件下，向所述料筒加入占氫氧化鈣粉體10~20wt%的水，當開始有氫氧化鈣顆粒形成時，將轉子轉速調至每分鐘500~800轉，待全部形成氫氧化鈣顆粒時，取出氫氧化鈣顆粒。
在整個造粒過程中，轉子和料筒始終保持反向運行。
再將所述氫氧化鈣顆粒置于加熱爐中于600~900℃的條件下保溫3~5小時，然后以每分鐘0.5~2升的流速向爐內通入氮氣至35℃，即得質輕顆粒氧化鈣材料。
本實施例制備的質輕顆粒氧化鈣材料經檢測：CaO含量≥95wt%；體積密度≤2.5g/cm3。
實施例2
一種質輕顆粒氧化鈣材料及其制備方法。先將氫氧化鈣粉體置于造粒設備的料桶中，在轉子轉速為每分鐘2000~3000轉的條件下，向所述料筒加入占氫氧化鈣粉體20~30wt%的水，當開始有氫氧化鈣顆粒形成時，將轉子轉速調至每分鐘800~1000轉，待全部形成氫氧化鈣顆粒時，取出氫氧化鈣顆粒。
在整個造粒過程中，轉子和料筒始終保持反向運行。
再將所述氫氧化鈣顆粒置于加熱爐中于900~1000℃的條件下保溫1~3小時，然后以每分鐘2~4升的流速向爐內通入氬氣至35℃，即得質輕顆粒氧化鈣材料。
本實施例制備的質輕顆粒氧化鈣材料經檢測：CaO含量≥97wt%；體積密度≤1.8g/cm3。
實施例3
一種質輕顆粒氧化鈣材料及其制備方法。先將氫氧化鈣粉體置于造粒設備的料桶中，在轉子轉速為每分鐘2000~3000轉的條件下，向所述料筒加入占氫氧化鈣粉體20~30wt%的水，開始造粒，當開始有氫氧化鈣顆粒造成時，將轉子轉速調至每分鐘800~1000轉，待全部形成氫氧化鈣顆粒時，取出氫氧化鈣顆粒。
在整個造粒過程中，轉子和料筒始終保持反向運行。
再將所述氫氧化鈣顆粒置于加熱爐中于1000~1300℃的條件下保溫1~3小時，然后以每分鐘4~5升的流速向爐內通入氮氣至35℃，即得質輕顆粒氧化鈣材料。
本實施例制備的質輕顆粒氧化鈣材料經檢測：CaO含量≥98wt%；體積密度≤2.0g/cm3。
本具體實施方式與現有技術相比具有如下積極效果：
1）本具體實施方式直接對氫氧化鈣粉體造粒，中低溫處理后即得顆粒氧化鈣；生產工藝簡單，成本和能耗低。
2）本具體實施方式在中低溫處理過程中，由于氫氧化鈣的脫水反應，最終得到的氧化鈣材料的孔隙度較高，作為耐火材料和高溫陶瓷的原料，可以起到降低材料重量和隔熱的使用效果。
3）本具體實施方式制備的質輕顆粒氧化鈣材料的使用溫度高達2000℃以上，在真空條件下不易分解，高溫性能穩定。同時，其體積密度較低，具備輕質隔熱的特點。所述質輕顆粒氧化鈣材料經檢測：CaO含量≥95wt%，體積密度≤2.5g/cm3。
因此，本具體實施方式具有工藝簡單、成本低和能耗低的特點；所制備的質輕顆粒氧化鈣材料的使用溫度高、高溫性能穩定、體積密度低和輕質隔熱，是制備氧化鈣耐火材料和陶瓷等高級材料的新型原料。