高紅外反射率尖晶石輕質(zhì)耐火保溫材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于尖晶石輕質(zhì)耐火保溫材料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種高紅外反射率尖晶石輕質(zhì)耐火保溫材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫工業(yè)的發(fā)展，對(duì)保溫隔熱材料提出了更高要求，例如高效、節(jié)能、高強(qiáng)、低導(dǎo)、防水等，為此，人們一直在尋求與研宄具有低導(dǎo)熱系數(shù)、高紅外反射率和微孔化的高溫工業(yè)用新型保溫隔熱材料。
[0003]鎂鋁尖晶石是MgO-Al2O3二元系中唯一穩(wěn)定的中間化合物，具有熔點(diǎn)高、高溫強(qiáng)度高、抗侵蝕能力強(qiáng)、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛用于催化劑載體、鋼包側(cè)壁以及玻璃窯蓄熱室的格子體。隨著節(jié)能環(huán)保要求的不斷提高，高強(qiáng)度、耐侵蝕和保溫隔熱等多重功效的鎂鋁尖晶石輕質(zhì)耐火材料倍受關(guān)注。
[0004]目前，尖晶石輕質(zhì)耐火保溫材料的制備方法主要有泡沫法、燒失法、顆粒堆積法等。如“一種鎂鋁尖晶石輕質(zhì)耐火澆注料及其制備方法”(CN201310004655.1)專利技術(shù)，該技術(shù)以輕質(zhì)鎂鋁尖晶石顆粒、燒結(jié)鎂鋁尖晶石細(xì)粉、氧化鋁微粉、純鋁酸鈣水泥和氧化鋁為主要原料，外加減水劑、發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑后制得具有較高氣孔率、較低熱導(dǎo)率和較好抗熱震穩(wěn)定性的鎂鋁尖晶石輕質(zhì)耐火澆注料。“一種堇青石-尖晶石輕質(zhì)澆注料及其制備方法”(CN201210357366.5)專利技術(shù)，該技術(shù)以多孔堇青石陶瓷顆粒、氧化鎂細(xì)粉、工業(yè)氧化鋁細(xì)粉、P -Al2O3細(xì)粉、氧化硅微粉和硅石細(xì)粉為主要原料，外加水和減水劑，經(jīng)攪拌、澆注成型和干燥后，制得具有平均孔徑小、熱導(dǎo)率低、顯氣孔率高、強(qiáng)度大、熱震穩(wěn)定性好、抗介質(zhì)侵蝕能力強(qiáng)和使用溫度低于1410°C的堇青石-尖晶石輕質(zhì)澆注料?！耙环N剛玉尖晶石輕質(zhì)隔熱材料及其制備方法”(CN201010265125.9)專利技術(shù)，該技術(shù)以a-Al2O3細(xì)粉、a -Al2O3微粉、P -Al 203微粉和電熔鎂砂為原料，外加水、減水劑和泡沫劑，經(jīng)混合、澆注成型、干燥和1450~1700°C燒成，得到強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低和微膨脹的剛玉尖晶石輕質(zhì)隔熱材料。
[0005]現(xiàn)有的尖晶石輕質(zhì)耐火保溫材料的制備方法雖有許多優(yōu)點(diǎn)，但無法制取較低的體積密度，進(jìn)而影響了隔熱保溫性能，受本體材料特性限制，材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨著使用溫度的提高而迅速增大，削弱了材料在高溫下的保溫隔熱效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的是提供一種生產(chǎn)成本低的高紅外反射率尖晶石輕質(zhì)耐火保溫材料的制備方法，用該方法制備的高紅外反射率尖晶石輕質(zhì)耐火保溫材料體積密度低、耐壓強(qiáng)度高和高溫導(dǎo)熱系數(shù)低，能長期用于1350°C以內(nèi)的保溫隔熱領(lǐng)域。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案的具體步驟是:
第一步，將70~85wt%的含鈦原料、5~25wt%的含鎂原料和5~10wt%的結(jié)合劑混合均勻，在50~100MPa條件下壓制成型，然后在中性氣氛和500~1000°C條件下熱處理0.5-2小時(shí)，得到熱處理料I ;再將熱處理料I破碎，研磨，篩分，得到粒度為0.088~lmm的A物料和粒度小于0.088mm的B物料。
[0008]第二步，將20~40wt%的含鉀原料、50~70wt%的所述含鈦原料和5~10wt%的所述結(jié)合劑混合均勻，在50~100MPa條件下壓制成型，然后在中性氣氛和800~1200°C條件下熱處理0.5-2小時(shí)，得到熱處理料II，再將熱處理料II破碎，研磨，篩分，得到粒度小于0.088mm的C物料。
[0009]第三步，將30~50wt%的所述A物料、10~30wt%的所述B物料、10~30wt%的所述C物料和5~10wt%的所述含鉀原料混合均勻，然后在中性氣氛和800~1200°C條件下熱處理
0.5-2小時(shí)，得到熱處理料III，再將熱處理料III破碎，研磨，篩分，得到粒度為0.088~lmm的D物料和粒度小于0.088mm的E物料。
[0010]第四步，以20~40wt%的儀銷尖晶石顆粒、10~20wt%的儀銷尖晶石細(xì)粉、2~10wt%的所述A物料、2~10wt%的所述D物料、2~10wt%的所述E物料、2~10wt%的所述含鎂原料、2~10wt%的含鋁原料和2~10wt%的所述含鉀原料為混合料，外加所述混合料2~8wt%的水，攪拌3~10分鐘，在50~100MPa條件下壓制成坯體。
[0011]第五步，將所述坯體在70~110°C條件下干燥12~24小時(shí)，在空氣氣氛和900~1400°C熱處理0.5-5小時(shí)，自然冷卻，用水浸泡12~24小時(shí)，然后在70~110°C干燥12-24小時(shí)，制得高紅外反射率尖晶石輕質(zhì)耐火保溫材料。
[0012]所述含鈦原料為鈦白粉或?yàn)槠佀?，所述含鈦原料的粒度小?.088mm。
[0013]所述含鎂原料為氫氧化鎂、碳酸鎂、硫酸鎂和鎂砂中的一種，所述含鎂原料的粒度小于 0.088mm。
[0014]所述結(jié)合劑為六水氯化鎂、工業(yè)糊精粉和葡萄糖粉中的一種。
[0015]所述中性氣氛為氮?dú)鈿夥栈驗(yàn)闅鍤鈿夥铡?br>[0016]所述含鉀原料為無水碳酸鉀、硫酸鉀、氯化鉀、氫氧化鉀、硝酸鉀和碳酸氫鉀中的一種，所述含鉀原料的粒度小于0.088mm。
[0017]所述鎂鋁尖晶石顆粒的粒度為l~3mm。
[0018]所述鎂鋁尖晶石細(xì)粉的粒度小于0.088mm。
[0019]所述含鋁原料為氫氧化鋁或?yàn)檠趸X細(xì)粉，所述含鋁原料的粒度小于0.088mm。
[0020]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
本發(fā)明所采用的原料來源廣泛，生產(chǎn)成本低；通過嚴(yán)格的控制氣氛、粒度、成型及熱處理等工序，既有利于各種原料顆粒之間的緊密接觸，也為鈦酸鎂鉀晶須的發(fā)育、長大提供了合理空間，在降低體積密度、提高材料強(qiáng)度的同時(shí)，也增大了材料的高溫紅外反射率、降低了高溫導(dǎo)熱系數(shù)。
[0021]本發(fā)明制備的高紅外反射率尖晶石輕質(zhì)耐火保溫材料的體積密度小于1.0g/cm3，200-1400 °C范圍內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)為0.05-0.3ff/ (m.K)，耐壓強(qiáng)度大于5.0MPa,可以長期用于1350°C以內(nèi)的保溫隔熱領(lǐng)域。
[0022]因此，本發(fā)明不僅生產(chǎn)成本低，且制備的高紅外反射率尖晶石輕質(zhì)耐火保溫材料具有體積密度低、耐壓強(qiáng)度高和高溫導(dǎo)熱系數(shù)低的特點(diǎn)，并能長期用于1350°C以內(nèi)的保溫隔熱領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。
[0024]為避免重復(fù)，先將本【具體實(shí)施方式】中所涉及的原料粒度統(tǒng)一描述如下，各實(shí)施例中不再贅述:
所述鈦白粉和偏鈦酸的粒度小于0.088mm。
[0025]所述氫氧化鎂、碳酸鎂、硫酸鎂和鎂砂的粒度小于0.088mm。
[0026]所述無水碳酸鉀、硫酸鉀、氯化鉀、氫氧化鉀、硝酸鉀和碳酸氫鉀的粒度小于0.088mnu
[0027]所述鎂鋁尖晶石顆粒的粒度為l~3mm0
[0028]所述鎂鋁尖晶石細(xì)粉的粒度小于0.088mm。
[0029]所述氫氧化鋁細(xì)粉和氧化鋁細(xì)粉的粒度小于0.088mm。
[0030]實(shí)施例1
一種高紅外反射率尖晶石輕質(zhì)耐火保溫材料及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的具體步驟是:
第一步，將70~80wt%的鈦白粉、10~20wt%的氫氧化鎂和8~10wt%的六水氯化鎂混合均勻，在50~80MPa條件下壓制成型，然后在氮?dú)鈿夥蘸?00~1000°C條件下熱處理0.5~1小時(shí)，得到熱處理料I ;再將熱處理料I破碎，研磨，篩分，得到粒度為0.088~lmm的A物料和粒度小于0.088mm的B物料。
[0031]第二步，將20~30wt%的無水碳酸鉀、60~70wt%的鈦白粉和8~10wt%的葡萄糖粉混合均勾，在50~80MPa條件下壓制成型，然后在氬氣氣氛和1000~1200°C條件下熱處理1~2小時(shí)，得到熱處理料II，再將熱處理料II破碎，研磨，篩分，得到粒度小于0.088mm的C物料。
[0032]第三步，將30~40wt%的所述A物料、20~30wt%的所述B物料、20~30wt%的所述C物料和8~10wt%的無水碳酸鉀混合均勻，然后在