高红外反射率尖晶石轻质耐火保温材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于尖晶石轻质耐火保温材料技术领域。具体涉及一种高红外反射率尖晶石轻质耐火保温材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]高温工业的发展，对保温隔热材料提出了更高要求，例如高效、节能、高强、低导、防水等，为此，人们一直在寻求与研宄具有低导热系数、高红外反射率和微孔化的高温工业用新型保温隔热材料。
[0003]镁铝尖晶石是MgO-Al2O3二元系中唯一稳定的中间化合物，具有熔点高、高温强度高、抗侵蚀能力强、热膨胀系数小等优点。可广泛用于催化剂载体、钢包侧壁以及玻璃窑蓄热室的格子体。随着节能环保要求的不断提高，高强度、耐侵蚀和保温隔热等多重功效的镁铝尖晶石轻质耐火材料倍受关注。
[0004]目前，尖晶石轻质耐火保温材料的制备方法主要有泡沫法、烧失法、颗粒堆积法等。如“一种镁铝尖晶石轻质耐火浇注料及其制备方法”(CN201310004655.1)专利技术，该技术以轻质镁铝尖晶石颗粒、烧结镁铝尖晶石细粉、氧化铝微粉、纯铝酸钙水泥和氧化铝为主要原料，外加减水剂、发泡剂和稳泡剂后制得具有较高气孔率、较低热导率和较好抗热震稳定性的镁铝尖晶石轻质耐火浇注料。“一种堇青石-尖晶石轻质浇注料及其制备方法”(CN201210357366.5)专利技术，该技术以多孔堇青石陶瓷颗粒、氧化镁细粉、工业氧化铝细粉、P -Al2O3细粉、氧化硅微粉和硅石细粉为主要原料，外加水和减水剂，经搅拌、浇注成型和干燥后，制得具有平均孔径小、热导率低、显气孔率高、强度大、热震稳定性好、抗介质侵蚀能力强和使用温度低于1410°C的堇青石-尖晶石轻质浇注料。“一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法”(CN201010265125.9)专利技术，该技术以a-Al2O3细粉、a -Al2O3微粉、P -Al 203微粉和电熔镁砂为原料，外加水、减水剂和泡沫剂，经混合、浇注成型、干燥和1450~1700°C烧成，得到强度高、导热系数低和微膨胀的刚玉尖晶石轻质隔热材料。
[0005]现有的尖晶石轻质耐火保温材料的制备方法虽有许多优点，但无法制取较低的体积密度，进而影响了隔热保温性能，受本体材料特性限制，材料的导热系数随着使用温度的提高而迅速增大，削弱了材料在高温下的保温隔热效果。
【发明内容】
[0006]本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种生产成本低的高红外反射率尖晶石轻质耐火保温材料的制备方法，用该方法制备的高红外反射率尖晶石轻质耐火保温材料体积密度低、耐压强度高和高温导热系数低，能长期用于1350°C以内的保温隔热领域。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案的具体步骤是:
第一步，将70~85wt%的含钛原料、5~25wt%的含镁原料和5~10wt%的结合剂混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型，然后在中性气氛和500~1000°C条件下热处理0.5-2小时，得到热处理料I ;再将热处理料I破碎，研磨，筛分，得到粒度为0.088~lmm的A物料和粒度小于0.088mm的B物料。
[0008]第二步，将20~40wt%的含钾原料、50~70wt%的所述含钛原料和5~10wt%的所述结合剂混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型，然后在中性气氛和800~1200°C条件下热处理0.5-2小时，得到热处理料II，再将热处理料II破碎，研磨，筛分，得到粒度小于0.088mm的C物料。
[0009]第三步，将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%的所述含钾原料混合均匀，然后在中性气氛和800~1200°C条件下热处理
0.5-2小时，得到热处理料III，再将热处理料III破碎，研磨，筛分，得到粒度为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%的儀销尖晶石颗粒、10~20wt%的儀销尖晶石细粉、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%的所述含镁原料、2~10wt%的含铝原料和2~10wt%的所述含钾原料为混合料，外加所述混合料2~8wt%的水，搅拌3~10分钟，在50~100MPa条件下压制成坯体。
[0011]第五步，将所述坯体在70~110°C条件下干燥12~24小时，在空气气氛和900~1400°C热处理0.5-5小时，自然冷却，用水浸泡12~24小时，然后在70~110°C干燥12-24小时，制得高红外反射率尖晶石轻质耐火保温材料。
[0012]所述含钛原料为钛白粉或为偏钛酸，所述含钛原料的粒度小于0.088mm。
[0013]所述含镁原料为氢氧化镁、碳酸镁、硫酸镁和镁砂中的一种，所述含镁原料的粒度小于 0.088mm。
[0014]所述结合剂为六水氯化镁、工业糊精粉和葡萄糖粉中的一种。
[0015]所述中性气氛为氮气气氛或为氩气气氛。
[0016]所述含钾原料为无水碳酸钾、硫酸钾、氯化钾、氢氧化钾、硝酸钾和碳酸氢钾中的一种，所述含钾原料的粒度小于0.088mm。
[0017]所述镁铝尖晶石颗粒的粒度为l~3mm。
[0018]所述镁铝尖晶石细粉的粒度小于0.088mm。
[0019]所述含铝原料为氢氧化铝或为氧化铝细粉，所述含铝原料的粒度小于0.088mm。
[0020]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；通过严格的控制气氛、粒度、成型及热处理等工序，既有利于各种原料颗粒之间的紧密接触，也为钛酸镁钾晶须的发育、长大提供了合理空间，在降低体积密度、提高材料强度的同时，也增大了材料的高温红外反射率、降低了高温导热系数。
[0021]本发明制备的高红外反射率尖晶石轻质耐火保温材料的体积密度小于1.0g/cm3，200-1400 °C范围内导热系数为0.05-0.3ff/ (m.K)，耐压强度大于5.0MPa,可以长期用于1350°C以内的保温隔热领域。
[0022]因此，本发明不仅生产成本低，且制备的高红外反射率尖晶石轻质耐火保温材料具有体积密度低、耐压强度高和高温导热系数低的特点，并能长期用于1350°C以内的保温隔热领域。
【具体实施方式】
[0023]下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
[0024]为避免重复，先将本【具体实施方式】中所涉及的原料粒度统一描述如下，各实施例中不再赘述:
所述钛白粉和偏钛酸的粒度小于0.088mm。
[0025]所述氢氧化镁、碳酸镁、硫酸镁和镁砂的粒度小于0.088mm。
[0026]所述无水碳酸钾、硫酸钾、氯化钾、氢氧化钾、硝酸钾和碳酸氢钾的粒度小于0.088mnu
[0027]所述镁铝尖晶石颗粒的粒度为l~3mm0
[0028]所述镁铝尖晶石细粉的粒度小于0.088mm。
[0029]所述氢氧化铝细粉和氧化铝细粉的粒度小于0.088mm。
[0030]实施例1
一种高红外反射率尖晶石轻质耐火保温材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是:
第一步，将70~80wt%的钛白粉、10~20wt%的氢氧化镁和8~10wt%的六水氯化镁混合均匀，在50~80MPa条件下压制成型，然后在氮气气氛和800~1000°C条件下热处理0.5~1小时，得到热处理料I ;再将热处理料I破碎，研磨，筛分，得到粒度为0.088~lmm的A物料和粒度小于0.088mm的B物料。
[0031]第二步，将20~30wt%的无水碳酸钾、60~70wt%的钛白粉和8~10wt%的葡萄糖粉混合均勾，在50~80MPa条件下压制成型，然后在氩气气氛和1000~1200°C条件下热处理1~2小时，得到热处理料II，再将热处理料II破碎，研磨，筛分，得到粒度小于0.088mm的C物料。
[0032]第三步，将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%的无水碳酸钾混合均匀，然后在