氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法及免燒耐火材料的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法、及相應的免燒耐火材料，其中的處理方法包括如下步驟：對氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料進行加熱預處理；利用激光束照射經過加熱預處理的材料表面，對其進行改性處理，使材料的表面形成鋁鎂尖晶石層，改性處理過程中，材料表面溫度介于氧化鋁與氧化鎂的起始反應溫度與鋁鎂尖晶石的熔化溫度之間。本發明的氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法能耗低、易于操作、可靠性高，其通過在材料表面通過激光進行改性處理，形成一層鋁鎂尖晶石產物層，從而提高了材料使用初期的耐腐蝕性能，達到了延長使用壽命的目的。
【專利說明】氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法及免燒耐火材料
【技術領域】
[0001]本發明涉及耐火材料【技術領域】，具體地涉及一種氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法，以及由該方法得到的免燒耐火材料。
【背景技術】
[0002]由于能源價格的持續上漲及相關環境法規的日益嚴苛，免燒耐火材料的研制與使用已成為耐火材料行業發展的主要趨勢。有異于傳統的耐火磚等制品，免燒耐火材料的燒制是在其使用過程中實現的。即利用使用過程的高溫使耐火材料中的各組分之間進行反應，從而達到甚至超過傳統燒結耐火材料所具備的高溫性能，有效地降低耐火材料行業的能耗和生產成本。
[0003]免燒耐火材料的代表之一為氧化鋁氧化鎂原位生成鋁鎂尖晶石免燒耐火材料。在高溫條件下，氧化鋁和氧化鎂反應，原位生成鋁鎂尖晶石而形成陶瓷結合并伴有體積微膨脹,不但大大地提高了材料的耐物理沖刷和耐化學腐蝕性,而且降低了原料成本。但此類材料的一個弱點是在投入使用前尚未形成陶瓷結合時，其受物理和化學的沖擊性能較差，進而影響了使用效果。

【發明內容】

[0004]有鑒于此， 本發明提供了一種氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法，以克服現有的免燒耐火材料在投入使用前，其受物理和化學的沖擊性能較差的問題。
[0005]為了實現上述目的，本發明實施例提供的技術方案如下:
[0006]一種氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法，其包括如下步驟:
[0007]對氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料進行加熱預處理；
[0008]利用激光束照射經過加熱預處理的材料表面，對其進行改性處理，使材料的表面形成鋁鎂尖晶石層，改性處理過程中，材料表面溫度介于氧化鋁和氧化鎂的起始反應溫度與鋁鎂尖晶石的熔化溫度之間。
[0009]作為本發明的進一步改進，在利用激光束進行照射之前，對激光束的發射功率和掃描速度進行調節，以使改性處理過程中，材料表面溫度介于氧化鋁和氧化鎂的起始反應溫度與鋁鎂尖晶石的熔化溫度之間。
[0010]作為本發明的進一步改進，所述加熱預處理的溫度范圍為150-1000°c。
[0011]作為本發明的進一步改進，所述處理方法在空氣環境下進行。
[0012]作為本發明的進一步改進,所述免燒耐火材料為免燒耐火磚或免燒耐火燒注料。
[0013]作為本發明的進一步改進,所述免燒耐火磚或免燒耐火燒注料包括重量百分比為2-20%的氧化鎂、60-95%的氧化鋁。
[0014]作為本發明的進一步改進,所述免燒耐火磚或免燒耐火燒注料包括重量百分比為60-95%的氧化鎂、2-20%的氧化鋁。
[0015]作為本發明的進一步改進，免燒耐火磚的粘結劑選自:糊精、褐藻酸、檸檬酸、蘋果酸、硼酸、硫酸鋁、乳酸鋁、水玻璃、鋁酸鈉膠體、齒水、二氧化硅凝膠、氧化鋁凝膠、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉中的一種或幾種，所述免燒耐火磚的粘結劑的重量百分比為0.1-5%。
[0016]作為本發明的進一步改進，澆注料的粘結劑選自:鋁酸鈣水泥、鹵水、褐藻酸、檸檬酸、蘋果酸、硼酸、硫酸鋁、乳酸鋁中的一種或幾種，所述澆注料的粘結劑重量百分比為
0.1-10%。
[0017]本發明還提供了一種由上述處理方法得到的免燒耐火材料，其包括氧化鋁-氧化鎂免燒耐火層、以及至少部分地覆蓋于所述氧化鋁-氧化鎂免燒耐火層上的鋁鎂尖晶石層。
[0018]與現有技術相比，本發明的有益效果是:本發明的氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法能耗低、易于操作、可靠性高，其通過預先在材料表面通過激光進行改性處理，形成一層鋁鎂尖晶石產物層，從而提高了材料初期的耐腐蝕性能，達到了延長使用壽命的目的。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1 (a)為對比實施例中未經過激光束照射處理的坩堝在高溫爐中加熱后的上部視圖；
[0020]圖1 (b)為對比實施例中未經過激光束照射處理的坩堝在高溫爐中加熱后的側面視圖；
[0021]圖2 (a)為對比實施例中經過激光束照射處理的坩堝在高溫爐中加熱后的上部視圖；
[0022]圖2 (b)為對比實施例中經過激光束照射處理的坩堝在高溫爐中加熱后的側面視圖。
【具體實施方式】
[0023]下面將對本發明實施例中的技術方案進行詳細的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0024]本發明的氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法，其包括如下步驟:
[0025](I)加熱處理。
[0026]對需要進行處理的氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料進行加熱預處理，如此是為了徹底去除材料中的結合水，為了保證結合水能夠被充分的去除，加熱預處理溫度范圍根據需要可以為150-1000°C。
[0027](2)調節激光束，并對氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的表面進行照射。
[0028]在對上述氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料進行激光改性處理前，需要對進行照射的激光束的發射功率和掃描速度進行調節，調節的目的是使在改性處理過程中，材料表面的溫度處于氧化鋁和氧化鎂的起始反應溫度與鋁鎂尖晶石的熔化溫度之間，即高于氧化鋁和氧化鎂的起始反應溫度，低于鋁鎂尖晶石的熔化溫度。如此，可使氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的表層在激光束的照射下發生反應形成鋁鎂尖晶石層，同時形成的鋁鎂尖晶石層又不會在激光束的照射下熔化。
[0029]調節好后，利用激光束對氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的表面進行照射，從而在表面原位生成鋁鎂尖晶石層并伴有體積微膨脹。由于鋁鎂尖晶石層是在耐火材料上直接生成的，其與基體耐火材料層的結合牢固，在降低了成本的同時提高了材料表面的耐蝕性。此外，上述處理過程可在空氣的環境下進行，從而進一步保證了本發明的處理方法易于操作，便于推廣應用。
[0030]氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料可以是富氧化鎂或富氧化鋁的免燒耐火磚，也可以是富氧化鎂或富氧化鋁的免燒耐火澆注料。
[0031]當氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料為免燒耐火磚時，免燒耐火轉的粘結劑選自:糊精、褐藻酸、檸檬酸、蘋果酸、硼酸、硫酸鋁、乳酸鋁、水玻璃、鋁酸鈉膠體、鹵水、二氧化硅凝膠、氧化鋁凝膠、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉中的一種或幾種，所述免燒耐火磚的粘結劑的重量百分比為0.1-5%。當氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料為免燒耐火澆注料時，澆注料的粘結劑選自:鋁酸鈣水泥、鹵水、褐藻酸、檸檬酸、蘋果酸、硼酸、硫酸鋁、乳酸鋁中的一種或幾種，所述澆注料的粘結劑重量百分比為0.1_10%。其中，粘結劑作用是將不同成分及粒度的原料顆粒粘結在一起，并使耐火材料具有一定的強度。
[0032]作為一種實施方式,上述氧化招-氧化鎂免燒耐火材料為富氧化鎂免燒耐火磚或免燒耐火燒注料時，富氧化鎂免燒耐火磚或免燒耐火燒注料包括重量百分比為60-95%的氧化鎂、2-20%的氧化招。
[0033]另一種實施方式中，上述氧化招-氧化鎂免燒耐火材料為富氧化招免燒耐火磚或免燒耐火燒注料時，富氧化招免燒耐火磚或免燒耐火燒注料包括重量百分比為2-20%的氧化鎂、60-95%的氧化鋁。
[0034]本發明的氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法還提供一組對比實施例，該對比實施例的實驗過程及結果如下:
[0035]將含有重量百分比為90%的Al2O3、重量百分比為7%的MgO的鋁鎂免燒耐火磚制成內孔徑為50mm、深度為50mm的坩堝，該坩堝的具有內圓外方的形狀。之后在兩組平行的實驗中，對每組中的坩堝在350°C條件下干燥后，只對其中一組的坩堝的內壁利用激光束處理，從而使其表面原位生成鋁鎂尖晶石層。然后，在兩組坩堝內均加入鋼包渣，封蓋后放入高溫爐中加熱至1500°C，保持恒溫5小時，冷卻取出觀察。
[0036]如圖1 (a)、(b)和圖2 (a)、(b)所示，圖1 (a)、(b)分別為未經過激光束照射處理的坩堝在經過高溫爐加熱后的上部圖和側面圖，從圖中可明顯的看到坩堝上形成了較大的裂紋.；圖2 (a)、(b)分別為經過了激光束照射處理的坩堝在經過高溫爐加熱后的上部圖和側面圖，從圖中也可看到本組的坩堝在相同條件下相比另一種坩堝其外形上觀察不到明顯裂紋。
[0037]從而，本發明的氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法其通過預先在材料表面通過激光進行改性處理，形成一層鋁鎂尖晶石保護層，從而提高了材料初期的耐腐蝕性能，達到了延長使用壽命的目的。
[0038]本發明還提供一種由上述處理方法得到的免燒耐火材料，該免燒耐火材料包括氧化鋁-氧化鎂免燒耐火層、以及至少部分地覆蓋于所述氧化鋁-氧化鎂免燒耐火層上的鋁鎂尖晶石層。該鋁鎂尖晶石層在氧化鋁-氧化鎂免燒耐火層投入使用之前，對其進行很好的保護，提高了材料初期的耐腐蝕性能，達到了延長使用壽命的目的。[0039]對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。
[0040]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【權利要求】
1.一種氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 對氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料進行加熱預處理； 利用激光束照射經過加熱預處理的材料表面，對其進行改性處理，使材料的表面形成鋁鎂尖晶石層，改性處理過程中，材料表面溫度介于氧化鋁和氧化鎂的起始反應溫度與鋁鎂尖晶石的熔化溫度之間。
2.根據權利要求1所述的氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法，其特征在于，在利用激光束進行照射之前，對激光束的發射功率和掃描速度進行調節，以使改性處理過程中，材料表面溫度介于氧化鋁和氧化鎂的起始反應溫度與鋁鎂尖晶石的熔化溫度之間。
3.根據權利要求1所述的氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法，其特征在于，所述加熱預處理的溫度范圍為150-1000°C。
4.根據權利要求1所述的氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法，其特征在于，所述處理方法在空氣環境下進行。
5.根據權利要求1所述的氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法，其特征在于，所述免燒耐火材料為免燒耐火磚或免燒耐火燒注料。
6.根據權利要求5所述的氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法，其特征在于，所述免燒耐火磚或免燒耐火燒注料包括重量百分比為2-20%的氧化鎂、60-95%的氧化招。
7.根據權利要求5所述的氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法，其特征在于，所述免燒耐火磚或免燒耐火燒注料包括重量百分比為60-95%的氧化鎂、2-20%的氧化招。
8.根據權利要求5所述的氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法，其特征在于，免燒耐火磚的粘結劑選自:糊精、褐藻酸、檸檬酸、蘋果酸、硼酸、硫酸鋁、乳酸鋁、水玻璃、鋁酸鈉膠體、齒水、二氧化硅凝膠、氧化鋁凝膠、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉中的一種或幾種，所述免燒耐火磚的粘結劑的重量百分比為0.1-5%。
9.根據權利要求5所述的氧化鋁-氧化鎂免燒耐火材料的處理方法，其特征在于，澆注料的粘結劑選自:鋁酸鈣水泥、鹵水、褐藻酸、檸檬酸、蘋果酸、硼酸、硫酸鋁、乳酸鋁中的一種或幾種，所述澆注料的粘結劑重量百分比為0.1-10%。
10.一種免燒耐火材料，其特征在于，所述免燒耐火材料包括氧化鋁-氧化鎂免燒耐火層、以及至少部分地覆蓋于所述氧化鋁-氧化鎂免燒耐火層上的鋁鎂尖晶石層。
【文檔編號】C04B35/66GK103539466SQ201310467262
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月9日 優先權日:2013年10月9日
【發明者】洪瀾 申請人:蘇州大學