本发明属于钛铝酸钙技术领域。具体涉及一种微孔钛铝酸钙原料及其制备方法。
背景技术：
钛铝酸钙是Al2O3、TiO2和CaO在高温条件下所形成的一类固溶体，具有耐高温、耐腐蚀和低导热等特性，广泛应用于耐火材料领域。如“一种钢包包底浇注料及其制备方法”（201510311418.9）、“一种钛铝酸钙-高铝矾土改性耐火材料及其制备方法和应用”（201510013589.3）和“一种炼钒反射炉内衬用钛铝酸钙预制件及其制备方法”（201510469732.X）等技术，主要将钛铝酸钙和结合剂等混合、成型后烧成，制得耐火材料成品。
目前，高纯、大结晶和单相的钛铝酸钙原料的制备、尤其是微孔钛铝酸钙原料的制备多采用添加物烧失法，即通过高温条件下烧失物的逸出形成气孔。添加物烧失法虽有其优点，但在高温烧结过程中，固相间扩散较慢，导致晶粒生长发育不完全，进而降低了微孔原料的纯度及晶粒度。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种工艺简单和生产成本低的微孔钛铝酸钙原料的制备方法。用该方法所制备的微孔钛铝酸钙原料纯度高和结晶好。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：按铝矾土∶金红石的质量比为(1~1.05)∶1，将铝矾土和金红石加入搅拌机中，搅拌0.3~0.5小时，得到混合料；再将所述混合料加入电弧炉中，升温至1500~1600℃，保温20~30分钟；然后向电弧炉加入石灰石，升温至1630~1650℃，保温20~30分钟；除去上层浮渣，随炉冷却至室温，破碎，即得微孔钛铝酸钙原料。
所述石灰石的加入量为所述混合料20~25wt%。
所述铝矾土的化学成分是：Al2O3含量≥90wt%；SiO2含量为5~8wt%；MgO含量≤0.5wt%。
所述金红石的TiO2含量≥95wt%。
所述石灰石的CaCO3含量≥95wt%。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本发明采用铝矾土、石灰石等矿物为原料，矿藏丰富，成本低廉，降低了微孔钛铝酸钙原料的生产成本。
2、本发明通过原料组分的固溶反应，提高了微孔钛铝酸钙原料的纯度，结合电熔法的液相传质过程，显著提高了微孔钛铝酸钙原料的晶粒度和含量。
本发明所制备的微孔钛铝酸钙原料经检测：钛铝酸钙含量为85~90wt%；晶粒度为6~11μm。
因此，本发明的制备工艺简单和生产成本低；所制备的微孔钛铝酸钙原料具有纯度高和结晶好的特点。
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，并非对本发明保护范围的限制：
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的物料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述铝矾土的化学成分是：Al2O3含量≥90wt%；SiO2含量为5~8wt%；MgO含量≤0.5wt%。
所述金红石的TiO2含量≥95wt%。
所述石灰石的CaCO3含量≥95wt%。
实施例1
一种微孔钛铝酸钙原料及其制备方法。按铝矾土∶金红石的质量比为(1~1.02)∶1，将铝矾土和金红石加入搅拌机中，搅拌0.3~0.5小时，得到混合料；再将所述混合料加入电弧炉中，升温至1500~1560℃，保温20~30分钟；然后向电弧炉加入石灰石，升温至1630~1645℃，保温20~30分钟；除去上层浮渣，随炉冷却至室温，破碎，即得微孔钛铝酸钙原料。
所述石灰石的加入量为所述混合料20~22wt%。
本实施例所制备的微孔钛铝酸钙原料经检测：钛铝酸钙含量为85~87wt%；晶粒度为6~8μm。
实施例2
一种微孔钛铝酸钙原料及其制备方法。按铝矾土∶金红石的质量比为(1.01~1.03)∶1，将铝矾土和金红石加入搅拌机中，搅拌0.3~0.5小时，得到混合料；再将所述混合料加入电弧炉中，升温至1500~1560℃，保温20~30分钟；然后向电弧炉加入石灰石，升温至1630~1645℃，保温20~30分钟；除去上层浮渣，随炉冷却至室温，破碎，即得微孔钛铝酸钙原料。
所述石灰石的加入量为所述混合料21~23wt%。
本实施例所制备的微孔钛铝酸钙原料经检测：钛铝酸钙含量为86~88wt%；晶粒度为7~9μm。
实施例3
一种微孔钛铝酸钙原料及其制备方法。按铝矾土∶金红石的质量比为(1.02~1.04)∶1，将铝矾土和金红石加入搅拌机中，搅拌0.3~0.5小时，得到混合料；再将所述混合料加入电弧炉中，升温至1540~1600℃，保温20~30分钟；然后向电弧炉加入石灰石，升温至1635~1650℃，保温20~30分钟；除去上层浮渣，随炉冷却至室温，破碎，即得微孔钛铝酸钙原料。
所述石灰石的加入量为所述混合料22~24wt%。
本实施例所制备的微孔钛铝酸钙原料经检测：钛铝酸钙含量为87~89wt%；晶粒度为8~10μm。
实施例4
一种微孔钛铝酸钙原料及其制备方法。按铝矾土∶金红石的质量比为(1.03~1.05)∶1，将铝矾土和金红石加入搅拌机中，搅拌0.3~0.5小时，得到混合料；再将所述混合料加入电弧炉中，升温至1540~1600℃，保温20~30分钟；然后向电弧炉加入石灰石，升温至1635~1650℃，保温20~30分钟；除去上层浮渣，随炉冷却至室温，破碎，即得微孔钛铝酸钙原料。
所述石灰石的加入量为所述混合料23~25wt%。
本实施例所制备的微孔钛铝酸钙原料经检测：钛铝酸钙含量为88~90wt%；晶粒度为9~11μm。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本具体实施方式采用铝矾土、石灰石等矿物为原料，矿藏丰富，成本低廉，降低了微孔钛铝酸钙原料的生产成本。
2、本具体实施方式通过原料组分的固溶反应，提高了微孔钛铝酸钙原料的纯度，结合电熔法的液相传质过程，显著提高了微孔钛铝酸钙原料的晶粒度和含量。
本具体实施方式所制备的微孔钛铝酸钙原料经检测：钛铝酸钙含量为85~90wt%；晶粒度为6~11μm。
因此，本具体实施方式的制备工艺简单和生产成本低；所制备的微孔钛铝酸钙原料具有纯度高和结晶好的特点。