一種活性α-氧化鋁微粉的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種耐火材料制備方法，具體地涉及一種活性α-氧化鋁微粉的制備方 法。
【背景技術】
[0002] 活性α-氧化鋁微粉是高性能不定型耐火材料和定型耐火材料產品的重要原料，其 性能主要來源于其晶粒微小，比表面積大，表面活性高，在高溫條件下容易燒結等;活性氧 化鋁微粉的優良性能，使得它在許多中高檔耐火材料中的廣泛應用，如煉鐵中的出鐵溝用 不定形耐火材料，鋼包工作襯及透氣系統，中間包用擋渣堰，連鑄三大件等功能性耐火材 料。
[0003] 活性α-氧化鋁微粉的生產需要通過高溫煅燒的方式將γ -相氧化鋁晶體轉化成高 溫穩定的相氧化鋁，同時很好地控制α_相氧化鋁生成的原始晶粒尺寸。在生產工藝上面 臨三個主要技術問題：1)選用什么樣的相轉化劑(又稱添加劑)來保證γ相氧化鋁全部轉化 為相氧化鋁;2)如何在保證相轉化的同時，生成的α_相氧化鋁晶粒足夠小，以提高其表面 活性;3)如何將煅燒后獲得的α_相氧化鋁團聚體快速研磨到原晶尺寸，保證產品的高性能 和較高的生產效率和低成本。
[0004] 目前，現有的活性α-氧化鋁微粉產品普遍存在"微晶轉相"匹配不佳的問題，難以 同時實現高α相轉化率與微晶尺寸的目的，在應用上造成耐火材料坯體的燒結性能不穩定 和施工性能差的缺陷，以上三個工藝難點的解決將極大地推動活性α-氧化鋁微粉的生產和 應用。
[0005] 要解決以上問題，取決于轉相外加劑(又稱添加劑)和研磨外加劑(又稱助磨劑）的 合理選擇和使用，國內現有生產工藝主要集中在單系、二系外加劑轉相技術，其工藝參數調 整范圍窄，煅燒工藝難以穩定控制，無法獲得質量穩定的產品。
【發明內容】
[0006] 為解決上述問題，本發明提供了一種活性α-氧化鋁微粉的制備方法，目的是生產 高性能、高性價比的活性氧化鋁微粉產品。
[0007] 本發明的活性α_氧化鋁微粉的制備方法，按照下述步驟制備：
[0008] 1)將γ-氧化鋁細粉或氫氧化鋁與復合添加劑混合均勻后，在1250~1450°C的高 溫窯爐中煅燒6~10h后冷卻，得到活性α-氧化鋁原粉，所述復合添加劑包含硼化物、銨鹽和 含鎂無機物的混合物，或氟化物、銨鹽和含鎂無機物的混合物；
[0009] 2)將上述步驟1)制備得到的活性α-氧化鋁原粉和助磨劑放入研磨設備中研磨1~ 12h，得到活性α-氧化鋁微粉，所述助磨劑包含聚乙二醇或苯磺酸鈉或任意比例的聚乙二醇 和苯磺酸鈉的混合物。
[0010] 進一步地，所述硼化物包含硼砂或硼酸，所述氟化物包含氟化鋁或氟化銨，所述銨 鹽包含氯化銨或氟化銨，所述含鎂無機物包含氯化鎂或碳酸鎂。
[0011] 進一步地，所述復合添加劑中的物質以質量比為計，硼化物:銨鹽:含鎂無機物=0 ~2:4~7:0~4;或氟化物:銨鹽:含鎂無機物=0~2:4~7:0~4。
[0012] 進一步地，所述復合添加劑的質量為所述γ -氧化鋁細粉或氫氧化鋁質量的0.5 % ~1.5% ;所述助磨劑的質量為所述活性α-氧化鋁原粉質量的〇. 05%~0.10%。
[0013] 進一步地，當所述助磨劑包含聚乙二醇和苯磺酸鈉的混合物時，以質量比為計，苯 磺酸鈉:聚乙二醇=1:1~10。
[0014] 進一步地，所述復合添加劑包含硼酸、氟化銨和碳酸鎂的混合物，且以質量比為 計，硼酸:氟化銨:碳酸鎂= 2:5:2。
[0015] 進一步地，所述聚乙二醇的平均相對分子量為600~4000。
[0016] 作為本發明的技術優選，當所述助磨劑包含聚乙二醇和苯磺酸鈉的混合物時，以 質量比為計，苯磺酸鈉:聚乙二醇=1:4時，研磨效果較優。
[0017] 作為本發明的技術優選，所述γ-氧化鋁細粉為冶金級工業氧化鋁，所述氫氧化鋁 為一級工業氫氧化鋁。
[0018] 作為本發明的技術優選，所述步驟1)制備得到的活性α-氧化鋁原粉，原晶粒度為 0.3~0.5μπι;所述步驟2)制備得到的活性α-氧化鋁微粉，中位徑D50 = 0.8~1. Ιμπι。
[0019] 作為本發明的技術優選，所述研磨設備為球磨機、振動磨、攪拌磨或氣流磨中的一 種。
[0020] 作為本發明的技術優選，所述高溫窯爐為回轉窯或隧道窯中的一種。
[0021] 有益效果：（1)本發明采用三系外加劑轉相技術，在1250~1450°C范圍內實現α相 氧化鋁較高的相轉化率U 95%)，并得到微晶特征良好的(0.3~0.5μπι)的氧化鋁原粉。
[0022] (2)本發明在研磨階段使用的助磨劑為普通商品，成本低廉，對于本發明所生產的 活性氧化鋁原粉具有很高的助磨效果，研磨時間大幅降低，生產效率顯著提高。
[0023] (3)本發明生產的活性α-氧化鋁微粉具有優良的表面活性，對于不同的減水劑系 統，都具有很好的分散性，能夠顯著降低澆注料的拌合用水量，改善耐火澆注料產品的流變 性和施工性能的穩定性；同時生產的活性α-氧化鋁微粉具有較好的促燒結性能，能夠提供 優異的高溫機械強度發展和體積變化的穩定性。
【具體實施方式】
[0024]為了進一步實現本發明的目的，下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明。 [0025] 實施例1
[0026] 將5公斤含有質量比為硼酸:氟化銨:氯化鎂=1:3 :1的復合添加劑與1000公斤冶 金級工業用γ -氧化鋁原粉混合均勻后裝入耐火匣缽中，在1315Γ條件下的回轉窯中保溫6 小時，自然冷卻后得到氧化鋁原粉，轉化率為95.5%，制備得到的α-氧化鋁原粉的原晶粒 度為 0.4μηι。
[0027] 將1000公斤上述制備得到的α-氧化鋁原粉與0.5公斤的聚乙二醇（平均相對分子 量為600)混合，在球磨機中研磨7h，（研磨介質優選為氧化鋁陶瓷球），也可以選擇其他鋼球 研磨介質，得到中位徑D50 = 1.08μηι的活性α-氧化錯微粉。
[0028] 實施例2
[0029]將10公斤含有質量比為硼砂:氯化銨:氯化鎂=1:5: 2的復合添加劑與1000公斤一 級工業氫氧化鋁混合均勻后裝入耐火匣缽中，在1250°C條件下的回轉窯中保溫12小時，自 然冷卻后得到氧化鋁原粉，轉化率為96.4%，制備得到的α-氧化鋁原粉的原晶粒度為 0.37um〇
[0030]將1000公斤上述制備得到的α-氧化鋁原粉與0.6公斤的聚乙二醇（平均相對分子 量為2000)混合，在球磨機(研磨介質優選為氧化鋁陶瓷球）中研磨12h，也可以選擇其他鋼 球研磨介質，得到中位徑D50 = 1.03μηι的活性α-氧化錯微粉。
[0031] 實施例3
[0032] 將15公斤含有質量比為硼砂:氟化銨:氯化鎂=1:7: 2的復合添加劑與1000公斤冶 金級工業γ -氧化鋁原粉混合均勻后裝入耐火匣缽中，在1450Γ條件下的回轉窯中保溫6小 時，自然冷卻后得到氧化鋁原粉，轉化率為97%，制備得到的α-氧化鋁原粉的原晶粒度為 0.45um〇
[0033] 將1000公斤上述制備得到的α-氧化鋁原粉與1公斤的聚乙二醇(平均相對分子量 為3000)混合，在球磨機(研磨介質優選為氧化鋁陶瓷球）中研磨10h，也可以選擇其他鋼球 研磨介質中，得到中位徑D50 = l .08μηι的活性α-氧化錯微粉。
[0034] 實施例4
[0035] 將15公斤含有質量比為硼砂:氟化銨:碳酸鎂= 2:7:4的復合添加劑與1000公斤冶 金級工業γ -氧化鋁原粉混合均勻后裝入耐火匣缽中，在1300°C條件下的回轉窯中保溫9小 時，自然冷卻后得到氧化鋁原粉，轉化率為96.3%，制備得到的α-氧化鋁原粉的原晶粒度 為0·35μηι。
[0036] 將1000公斤上述制備得到的α-氧化鋁原粉與0.4公斤的苯磺酸鈉和0.4公斤的聚 乙二醇（平均相對分子量為4000)混合，在球磨機(研磨介質優選為氧化鋁陶瓷球）中研磨 1 lh，也可以選擇其他鋼球研磨介質，得到中位徑D50 = 1. Ομπι的活性α-氧化鋁微粉。
[0037] 實施例5
[0038]將8公斤含有質量比為硼酸:氟化銨:碳酸鎂=2 :5 : 2的復合添加劑與1000公斤冶 金級工業γ-氧化鋁原粉混合均勻后裝入耐火匣缽中，在1350Γ下的回轉窯中保溫6.5小 時，自然冷卻得到活性氧化鋁原粉，α_相達