本发明属于高铝质耐火材料技术领域。具体涉及一种高温窑炉用高铝质耐火材料及其制备方法。
背景技术：
随着钢铁、水泥、玻璃、化工等工业的日益发展，世界各国在研究开发耐火材料新品种、改进和提高产品质量、延长使用寿命和降低耐火材料消耗等方面取得了长足发展。高温工业的发展，对耐火材料提出了新的要求，例如便利的生产施工性、良好的抗热冲击和耐侵蚀/渗透性、适宜的导热系数、高温结构的稳定性等。
但是，采用现有技术制备的高铝质耐火材料作为炉衬高温服役时，在抗热震性能、抗渗透性能等方面仍存在一定的不足，难以满足生产要求，是高铝质耐火材料进一步广泛应用的主要障碍。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种原料来源广泛，生产成本低的高温窑炉用高铝质耐火材料的制备方法；用该方法制备的高温窑炉用高铝质耐火材料强度高、抗侵蚀性优良和红外反射率高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：
第一步、将30~50wt%的含铝原料、20~40wt%的含稀土原料、10~20wt%的含锌原料、1~10wt%的表面活性剂、1~10wt%的添加剂和1~10wt%的含铝溶液混合均匀，球磨，得到混合料浆。
第二步、将20~40wt%的所述含铝原料、20~40wt%的所述含稀土原料、1~10wt%的所述含锌原料、10~20wt%的含钛原料和1~10wt%的所述含铝溶液混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型；于还原气氛和800~1300℃条件下热处理3~6小时，再于所述混合料浆中真空浸渍2~6小时，然后于1200~1500℃条件下热处理3~6小时，破碎，研磨，筛分，得到粒度小于0.045mm的A物料和粒度为0.045~3mm的B物料。
第三步、将30~50wt%的刚玉、20~40wt%的所述A物料、10~20wt%的所述B物料、1~10wt%的所述含钛原料和1~10wt%的所述混合料浆混合均匀，在120~180MPa条件下压制成型；于800~1200℃条件下热处理3~6小时，再于1400~1700℃热处理3~6小时，制得高温窑炉用高铝质耐火材料。
所述含铝原料的粒度小于0.088mm；所述含铝原料为水合氧化铝或为氢氧化铝，其中：水合氧化铝中SiO2的含量小于0.3wt%，氢氧化铝中Al(OH)3的含量大于99wt%。
所述含稀土原料的粒度小于0.088mm；所述含稀土原料为氢氧化钐或为氢氧化钕，其中：氢氧化钐中Sm(OH)3的含量大于99wt%，氢氧化钕中Nd(OH)3的含量大于99wt%。
所述含锌原料的粒度小于0.088mm；所述含锌原料为碳酸锌或为硫酸锌，其中：碳酸锌中ZnCO3的含量大于99wt%，硫酸锌中ZnSO4的含量大于99wt%。
所述含钛原料的粒度小于0.088mm；所述含钛原料为偏钛酸或为钛白粉，其中：偏钛酸中TiO(OH)2的含量大于99wt%，钛白粉中TiO2的含量大于99wt%。
所述表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱或为丙烯酸甲酯。
所述添加剂为羟乙基纤维素或为羧甲基纤维素。
所述含铝溶液为铝溶胶或为聚氯化铝的水溶液，含铝溶液的浓度为25~30wt%。
所述还原气氛为氢气气氛或为一氧化碳气氛。
所述真空浸渍的真空度为0.01~0.06MPa。
所述刚玉为棕刚玉或为板状刚玉，所述刚玉中Al2O3的含量大于96wt%；所述刚玉的粒度小于5 mm。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
本发明所采用的原料来源广泛，生产成本低；本发明通过对各步骤中的气氛、粒度、成型压力及热处理等工序的严格控制，既有利于不同原料颗粒的均化及各种原料颗粒之间的紧密接触，也为微结构的形成提供了合理空间，所制备的高温窑炉用高铝质耐火材料：强度高、抗侵蚀性优异和红外反射率高。
本发明所制备的高温窑炉用高铝质耐火材料：常温耐压强度大于50MPa；显气孔率小于20%；200~1200℃范围内的导热系数为0.8~1.8 W/(m·K)；红外反射率大于0.8。
因此，本发明的原料来源广泛，生产成本低；所制备的高温窑炉用高铝质耐火材料强度大、抗侵蚀性能优异和红外反射率高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的物料和所述真空度统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述含铝原料的粒度小于0.088mm；所述水合氧化铝中SiO2的含量小于0.3wt%；所述氢氧化铝中Al(OH)3的含量大于99wt%。
所述含稀土原料的粒度小于0.088mm；所述氢氧化钐中Sm(OH)3的含量大于99wt%；所述氢氧化钕中Nd(OH)3的含量大于99wt%。
所述含锌原料的粒度小于0.088mm；所述碳酸锌中ZnCO3的含量大于99wt%；所述硫酸锌中ZnSO4的含量大于99wt%。
所述含钛原料的粒度小于0.088mm；所述偏钛酸中TiO(OH)2的含量大于99wt%，所述钛白粉中TiO2的含量大于99wt%。
含铝溶液的浓度为25~30wt%。
所述含铝溶液为铝溶胶或聚氯化铝的水溶液，含铝溶液的浓度为25~30wt%。
所述真空浸渍的真空度为0.01~0.06MPa。
所述刚玉的粒度小于5 mm；所述刚玉中Al2O3的含量大于96wt%。
实施例1
一种高温窑炉用高铝质耐火材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
第一步、将30~40wt%的含铝原料、30~40wt%的含稀土原料、10~15wt%的含锌原料、5~10wt%的表面活性剂、1~6wt%的添加剂和5~10wt%的含铝溶液混合均匀，球磨，得到混合料浆。
第二步、将20~30wt%的所述含铝原料、30~40wt%的所述含稀土原料、1~10wt%的所述含锌原料、10~20wt%的含钛原料和1~10wt%的所述含铝溶液混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型；于还原气氛和800~1200℃条件下热处理3~6小时，再于所述混合料浆中真空浸渍2~6小时，然后于1200~1400℃条件下热处理3~6小时，破碎，研磨，筛分，得到粒度小于0.045mm的A物料和粒度为0.045~3mm的B物料。
第三步、将30~40wt%的刚玉、30~40wt%的所述A物料、10~15wt%的所述B物料、5~10wt%的所述含钛原料和6~10wt%的所述混合料浆混合均匀，在120~180MPa条件下压制成型；于800~1100℃条件下热处理3~6小时，再于1400~1600℃热处理3~6小时，制得高温窑炉用高铝质耐火材料。
本实施例中：
所述含铝原料为水合氧化铝；
所述含稀土原料为氢氧化钐；
所述含锌原料为碳酸锌；
所述含钛原料为偏钛酸；
所述表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱；
所述添加剂为羟乙基纤维素；
所述含铝溶液为铝溶胶；
所述还原气氛为氢气气氛；
所述刚玉为棕刚玉。
实施例2
一种高温窑炉用高铝质耐火材料及其制备方法。本实施例除下述物料外其余同实施例1：
所述含铝原料为氢氧化铝；
所述含稀土原料为氢氧化钕；
所述含锌原料为硫酸锌；
所述含钛原料为钛白粉；
所述表面活性剂为丙烯酸甲酯；
所述添加剂为羧甲基纤维素；
所述含铝溶液为聚氯化铝的水溶液；
所述还原气氛为一氧化碳气氛；
所述刚玉为板状刚玉。
实施例3
一种高温窑炉用高铝质耐火材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
第一步、将40~50wt%的含铝原料、20~30wt%的含稀土原料、15~20wt%的含锌原料、1~6wt%的表面活性剂、5~10wt%的添加剂和1~6wt%的含铝溶液混合均匀，球磨，得到混合料浆。
第二步、将30~40wt%的所述含铝原料、20~30wt%的所述含稀土原料、1~10wt%的所述含锌原料、10~20wt%的含钛原料和1~10wt%的所述含铝溶液混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型；于还原气氛和900~1300℃条件下热处理3~6小时，再于所述混合料浆中真空浸渍2~6小时，然后于1300~1500℃条件下热处理3~6小时，破碎，研磨，筛分，得到粒度小于0.045mm的A物料和粒度为0.045~3mm的B物料。
第三步、将40~50wt%的刚玉、20~30wt%的所述A物料、15~20wt%的所述B物料、1~6wt%的所述含钛原料和1~6wt%的所述混合料浆混合均匀，在120~180MPa条件下压制成型；于900~1200℃条件下热处理3~6小时，再于1500~1700℃热处理3~6小时，制得高温窑炉用高铝质耐火材料。
本实施例中：
所述含铝原料为氢氧化铝；
所述含稀土原料为氢氧化钕；
所述含锌原料为硫酸锌；
所述含钛原料为钛白粉；
所述表面活性剂为丙烯酸甲酯；
所述添加剂为羧甲基纤维素；
所述含铝溶液为聚氯化铝的水溶液；
所述还原气氛为一氧化碳气氛；
所述刚玉为板状刚玉。
实施例4
一种高温窑炉用高铝质耐火材料及其制备方法。本实施例除下述物料外其余同实施例3：
所述含铝原料为水合氧化铝；
所述含稀土原料为氢氧化钐；
所述含锌原料为碳酸锌；
所述含钛原料为偏钛酸；
所述表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱；
所述添加剂为羟乙基纤维素；
所述含铝溶液为铝溶胶；
所述还原气氛为氢气气氛；
所述刚玉为棕刚玉。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式所采用的原料来源广泛，生产成本低；本具体实施方式通过对各步骤中的气氛、粒度、成型压力及热处理等工序的严格控制，既有利于不同原料颗粒的均化及各种原料颗粒之间的紧密接触，也为微结构的形成提供了合理空间，所制备的高温窑炉用高铝质耐火材料：强度高、抗侵蚀性优异和红外反射率高。
本具体实施方式所制备的高温窑炉用高铝质耐火材料：常温耐压强度大于50MPa；显气孔率小于20%；200~1200℃范围内的导热系数为0.8~1.8 W/(m·K)；红外反射率大于0.8。
因此，本具体实施方式的生产成本低，所制备的高温窑炉用高铝质耐火材料强度大、耐高温性能优良、抗侵蚀性能优异和红外反射率高。