專利名稱：一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐火材料顆粒及其制備方法，尤其是涉及一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著我國對有色金屬需求的迅猛增長，有色冶煉廠不斷采用新工藝和新技術(shù)，使有色冶金爐的大型化和高效化以適應(yīng)時代要求，這就使得耐火材料的使用條件愈來愈苛刻，對耐火材料提出了許多新的要求，耐火材料的選用已成為生產(chǎn)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一， 有色冶金窯爐中金屬液接觸部位均采用致密高質(zhì)量耐火材料。以鋁冶金為例，熔鋁爐采用常用的致密高鋁礬土、電熔氧化鋁、燒結(jié)氧化鋁等原材料，外加碳化硅、鈦酸鋁、氟化鈣、硫酸鋇等防滲劑，不但成本高昂，而且導(dǎo)熱系數(shù)高，熱量損失嚴(yán)重；若采用輕質(zhì)原料和低成本高硅原料則易出現(xiàn)滲鋁或與鋁熔液反應(yīng)，性能難以滿足生產(chǎn)所需。若這些原料表面涂敷一層抗鋁溶液滲透或反應(yīng)的氟化鈣，就能很好地解決這些問題。此外在有色冶金中輕引入質(zhì)骨料作為爐料，可大幅度降低制品導(dǎo)熱系數(shù)，減少能耗， 有利于貫徹執(zhí)行國家節(jié)能減排重大戰(zhàn)略，并能大幅度提高制品熱震性能，延長使用壽命，降低使用成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒及其制備方法，利用現(xiàn)有耐火材料顆粒作為原材料，使耐火材料顆粒表面有一層具備不粘鋁特性的氟化鈣。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一、一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒在耐火材料顆粒表面覆有一層質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 05 50%的氟化隹丐。所述的耐火材料顆粒為致密耐火材料顆?；蜉p質(zhì)耐火材料顆粒，耐火材料顆粒尺寸為I微米 15厘米。所述的致密耐火材料顆粒為硅石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、 燒結(jié)剛玉、電熔剛玉、尖晶石，燒結(jié)鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、蛇紋石、硅線石，玄武巖鐵渣、 鉻鐵渣或鋼渣。所述的輕質(zhì)耐火材料顆粒為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁尖晶石空心球、鋁鈣空心球、漂珠、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石。二、一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒的制備方法，該方法的步驟如下(I)配料:制備含氟化合物水溶液、含鈣化合物水溶液，氟化鈣溶膠或氟化鈣粉體漿料備用； 其具體成分指標(biāo)為含氟化合物水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 48% ;含鈣化合物水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 55% ;氟化鈣溶膠中氟化鈣溶膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 25% ;氟化鈣粉體漿料中氟化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為10 30% ;
(2)表面涂敷，有以下五種方法2. I將耐火材料顆粒浸泡在含氟化合物水溶液中，烘干；然后再將已采用含氟化合物水溶液處理過的耐火材料再浸泡在含鈣化合物水溶液中生成氟化鈣層，清洗之后烘干;2. 2將含氟化合物水溶液噴涂在耐火材料顆粒的表面至濕潤，烘干；然后再將含鈣化合物水溶液噴涂在已采用含氟化合物水溶液處理過的耐火材料顆粒的表面生成氟化鈣，清洗之后烘干；2. 3將氟化鈣溶膠噴在耐火材料顆粒的表面至完全濕潤，烘干；2. 4將耐火材料顆粒浸泡在氟化鈣溶膠中，浸泡過程中不斷攪拌，浸泡時間為 O. 5 60min,取出后烘干；2. 5直接將氟化鈣粉體漿料噴在耐火材料顆粒的表面直至完全濕潤，烘干即可；(3)熱處理將表面涂有一層氟化鈣的耐火材料顆粒置于800 1200°C的熱處理爐中保溫I 4小時，隨爐降溫，完成制備。所述的氟化合物水溶液為氟化銨水溶液、氟化鈉水溶液或氟化鉀水溶液；所述的含鈣化合物水溶液為硝酸鈣水溶液或氯化鈣水溶液。所述的耐火材料顆粒為致密耐火材料顆?；蜉p質(zhì)耐火材料顆粒，耐火材料顆粒尺寸為I微米 15厘米。所述的致密耐火材料顆粒為硅石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、 燒結(jié)剛玉、電熔剛玉、燒結(jié)鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、蛇紋石、鐵渣或鋼渣。所述的輕質(zhì)耐火材料顆粒為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁尖晶石空心球、鋁鈣空心球、漂珠、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石。本發(fā)明具有的有益效果是采用先后浸泡或噴涂含氟離子水溶液和含鈣離子水溶液或直接噴氟化鈣粉體漿料、氟化鈣溶膠的方法進(jìn)行表面改性。氟化鈣附著耐火材料顆粒的表面，并進(jìn)入縫隙，裂紋和孔洞中，干燥后氟化鈣分布在耐火材料顆粒表面，縫隙和晶粒之間。在受熱的條件下氟化鈣與耐火材料顆粒燒結(jié)。由于氟化鈣有對鋁液有不浸潤特性，因而經(jīng)過處理的耐火材料顆粒具有對鋁不浸潤特性。而氟化鈣進(jìn)入耐火材料顆粒裂紋和孔洞之中，高溫?zé)Y(jié)后能修補(bǔ)裂紋和孔洞，從而提高耐火材料顆粒強(qiáng)度。


圖I是形狀不規(guī)則的耐火材料顆粒圖解表示。圖2是形狀不規(guī)則的耐火材料顆粒局部剖視圖。圖3是球形耐火材料顆粒局部剖視圖。圖中1、形狀不規(guī)則的耐火材料顆粒，2、形狀不規(guī)則的耐火材料顆粒基體，3、氟化鈣層，4、球形耐火材料顆?；w。
具體實施例方式實施例I :(浸泡)
先配置好含氟離子水溶液和含鈣離子水溶液，將耐火材料顆粒浸泡在含氟離子水溶液中，烘干后再將經(jīng)含氟離子水溶液處理過的耐火材料顆粒浸泡在含鈣離子水溶液中， 使之表面生成氟化鈣，水洗干燥后，放入高溫爐中熱處理，熱處理溫度為800 1200°C，保溫時間為I 4小時，最后得到表面有一層氟化鈣的耐火材料顆粒。具體實施方案見表I。 未處理前的不定型耐火材料顆粒分布如圖1，其中I硅石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、燒結(jié)剛玉、電熔剛玉、尖晶石、燒結(jié)鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、鎂白云石、蛇紋石、硅線石、玄武巖、鐵渣、鋼渣、鉻鐵渣、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石。用該方法所得表面有一層氟化鈣的形狀不規(guī)則的耐火材料顆粒其局部剖視圖如圖2，其中2是硅石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、燒結(jié)剛玉、電熔剛玉、尖晶石、燒結(jié)鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、鎂白云石、蛇紋石、硅線石、玄武巖、鐵渣、鋼渣、鉻鐵渣、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石基體， 3是氟化鈣層；用該方法所得表面有一層氟化鈣的球形耐火材料顆粒其局部剖視圖如圖3， 其中3是氟化鈣層，4是氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁尖晶石空心球、鋁鈣空心球或漂珠基體。表I沉淀法氟化鈣改性耐火材料顆粒在不同溫度下處理
權(quán)利要求
1.一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒，其特征在于在耐火材料顆粒表面覆有一層質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 05 50%的氟化鈣。
2.如權(quán)利要求I所述的一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒，其特征在于所述的耐火材料顆粒為致密耐火材料顆?；蜉p質(zhì)耐火材料顆粒，耐火材料顆粒尺寸為I微米 15厘米。
3.如權(quán)利要求2所述的一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒，其特征在于所述的致密耐火材料顆粒為硅石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、燒結(jié)剛玉、電熔剛玉、尖晶石，燒結(jié)鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、蛇紋石、硅線石，玄武巖鐵渣、鉻鐵渣或鋼渣。
4.如權(quán)利要求2所述的一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒，其特征在于所述的輕質(zhì)耐火材料顆粒為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁尖晶石空心球、鋁鈣空心球、漂珠、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石。
5.如權(quán)利要求所述的一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒的制備方法，其特征在于該方法的步驟如下(1)配料制備含氟化合物水溶液、含鈣化合物水溶液，氟化鈣溶膠或氟化鈣粉體漿料備用；其具體成分指標(biāo)為含氟化合物水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 48% ;含鈣化合物水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 55% ;氟化鈣溶膠中氟化鈣溶膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 25% ;氟化鈣粉體漿料中氟化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為10 30% ；(2)表面涂敷，有以下五種方法.2. I將耐火材料顆粒浸泡在含氟化合物水溶液中，烘干；然后再將已采用含氟化合物水溶液處理過的耐火材料再浸泡在含鈣化合物水溶液中生成氟化鈣層，清洗之后烘干；.2. 2將含氟化合物水溶液噴涂在耐火材料顆粒的表面至濕潤，烘干；然后再將含鈣化合物水溶液噴涂在已采用含氟化合物水溶液處理過的耐火材料顆粒的表面生成氟化鈣，清洗之后烘干；.2. 3將氟化鈣溶膠噴在耐火材料顆粒的表面至完全濕潤，烘干；.2. 4將耐火材料顆粒浸泡在氟化鈣溶膠中，浸泡過程中不斷攪拌，浸泡時間為0.5 60min,取出后烘干；2.5直接將氟化鈣粉體漿料噴在耐火材料顆粒的表面直至完全濕潤，烘干即可；(3)熱處理將表面涂有一層氟化鈣的耐火材料顆粒置于800 1200°C的熱處理爐中保溫I 4小時，隨爐降溫，完成制備。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒的制備方法，其特征在于所述的氟化合物水溶液為氟化銨水溶液、氟化鈉水溶液或氟化鉀水溶液；所述的含鈣化合物水溶液為硝酸鈣水溶液或氯化鈣水溶液。
7.如權(quán)利要求5所述的一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒的制備方法，其特征在于耐火材料顆粒為致密耐火材料顆?；蜉p質(zhì)耐火材料顆粒，耐火材料顆粒尺寸為I微米 15厘米。
8.如權(quán)利要求6所述的一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒的制備方法，其特征在于所述的致密耐火材料顆粒為硅石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、燒結(jié)剛玉、電熔剛玉、燒結(jié)鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、蛇紋石、鐵渣或鋼渣。
9.如權(quán)利要求6所述的一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒的制備方法，其特征在于所述的輕質(zhì)耐火材料顆粒為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁尖晶石空心球、鋁鈣空心球、漂珠、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒及其制備方法，通過制備含氟化合物水溶液、含鈣化合物水溶液、氟化鈣溶膠、氟化鈣粉體漿料后，對耐火材料顆粒進(jìn)行表面涂敷和熱處理，使耐火材料顆粒表面覆蓋有一層氟化鈣，由于氟化鈣有對鋁不浸潤特性，因而經(jīng)過處理的耐火材料顆粒對鋁不浸潤。而氟化鈣進(jìn)入耐火材料顆粒裂紋和孔洞之中，高溫?zé)Y(jié)后能修補(bǔ)裂紋和孔洞，從而提高耐火材料顆粒的耐壓強(qiáng)度。
文檔編號C04B35/66GK102584265SQ201210007028
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者王家邦 申請人:浙江大學(xué)