本發明屬(shu)于耐火涂(tu)料(liao)技(ji)術(shu)領(ling)域(yu)。具體涉及一(yi)種高溫(wen)窯爐用高鋁耐火涂(tu)料(liao)及其制(zhi)備方法。
背景技術：
隨著鋼鐵、水(shui)泥、玻璃和(he)(he)化工等工業的(de)日益發(fa)展，世界各國在研(yan)究開發(fa)耐火材(cai)(cai)料新(xin)品(pin)種(zhong)、改進和(he)(he)提高(gao)產(chan)品(pin)質量、延長(chang)使用壽命和(he)(he)降低耐火材(cai)(cai)料消耗等方(fang)面取得了長(chang)足的(de)發(fa)展。
高溫工業的(de)(de)(de)發展，對耐火材(cai)料(liao)提(ti)出了新的(de)(de)(de)要求，例如便利的(de)(de)(de)生產/施工性(xing)(xing)(xing)、良好的(de)(de)(de)抗(kang)熱(re)沖(chong)擊和(he)(he)耐侵蝕(shi)/滲透性(xing)(xing)(xing)、適宜的(de)(de)(de)導熱(re)系數、高溫結構(gou)的(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)(xing)等，就(jiu)耐火涂(tu)料(liao)而(er)言，要求其具(ju)有優良的(de)(de)(de)抗(kang)熱(re)沖(chong)擊性(xing)(xing)(xing)、抗(kang)侵蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)較低的(de)(de)(de)導熱(re)系數等。但在現有的(de)(de)(de)技術中，往往只注重于促進涂(tu)料(liao)硬(ying)化和(he)(he)提(ti)高生產效(xiao)率，反而(er)忽視了涂(tu)料(liao)高溫使用性(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)(de)改善。
技術實現要素：
本發明旨在克服現(xian)有(you)技術的(de)(de)不足，目的(de)(de)是(shi)提供一種(zhong)原料(liao)(liao)來源(yuan)廣泛和生產成本低的(de)(de)高溫(wen)窯(yao)爐用(yong)(yong)高鋁耐火(huo)涂(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)制(zhi)備方法；用(yong)(yong)該方法制(zhi)備的(de)(de)高溫(wen)窯(yao)爐用(yong)(yong)高鋁耐火(huo)涂(tu)料(liao)(liao)耐高溫(wen)性(xing)能優異、強度高、抗侵蝕性(xing)優良和紅外反射(she)率高。
為實現上述目的(de)(de)，本發明采(cai)用的(de)(de)技術方案的(de)(de)具(ju)體步(bu)驟是：
第一(yi)步，將30~50wt%的(de)含(han)鋁原料(liao)、20~40wt%的(de)含(han)稀土原料(liao)、10~20wt%的(de)含(han)鋅原料(liao)、1~10wt%的(de)表面活性劑(ji)(ji)、1~10wt%的(de)添加劑(ji)(ji)和(he)1~10wt%的(de)含(han)鋁溶液混(hun)合均勻，球(qiu)磨，得到(dao)混(hun)合料(liao)漿。
第二步(bu)，將20~40wt%的(de)所(suo)述(shu)含(han)(han)鋁(lv)原料、20~40wt%的(de)所(suo)述(shu)含(han)(han)稀土(tu)原料、1~10wt%的(de)所(suo)述(shu)含(han)(han)鋅原料、10~20wt%的(de)含(han)(han)鈦(tai)原料和(he)1~10wt%的(de)所(suo)述(shu)含(han)(han)鋁(lv)溶液混(hun)合均勻(yun)，在(zai)50~100MPa條件(jian)(jian)下(xia)壓制成型；然后在(zai)還(huan)原氣氛(fen)和(he)800~1300℃條件(jian)(jian)下(xia)熱處理(li)3~6小時(shi)，于(yu)所(suo)述(shu)混(hun)合料漿中真空浸漬2~6小時(shi)，再于(yu)1200~1500℃條件(jian)(jian)下(xia)熱處理(li)3~6小時(shi)，破碎，研磨，篩分(fen)，得到粒度小于(yu)0.045mm的(de)A物料和(he)粒度為0.045~3mm的(de)B物料。
第三(san)步，將(jiang)40~60wt%的(de)(de)所(suo)述A物料(liao)、20~40wt%的(de)(de)城市污泥(ni)、1~10wt%的(de)(de)所(suo)述含鈦(tai)原料(liao)和(he)1~10wt%的(de)(de)所(suo)述混合(he)(he)料(liao)漿混合(he)(he)均勻，造粒(li)(li)；然(ran)后于還原氣(qi)氛和(he)200~500℃條件(jian)下熱處理3~6小時(shi)(shi)，再(zai)于中性(xing)氣(qi)氛和(he)800~1200℃條件(jian)下熱處理3~6小時(shi)(shi)，得(de)到粒(li)(li)度小于3mm的(de)(de)C物料(liao)。
第四步，將20~40wt%的(de)剛玉、20~40wt%的(de)所述(shu)(shu)A物(wu)料(liao)、10~20wt%的(de)所述(shu)(shu)B物(wu)料(liao)、10~20wt%的(de)所述(shu)(shu)C物(wu)料(liao)、1~10wt%的(de)含鈦(tai)原料(liao)、1~10wt%的(de)表面(mian)活性(xing)劑(ji)和1~10wt%的(de)添加(jia)劑(ji)混合均(jun)勻，制得高溫窯爐用高鋁耐火涂料(liao)。
含鋁原料的粒度小于0.088mm；所述含鋁原料為水合氧化鋁或氫氧化鋁，水合氧化鋁中SiO2的含量小于0.3wt%，氫氧化鋁中Al(OH)3的含量大于99wt%。
含稀土原料的粒度小于0.088mm；所述含稀土原料為氫氧化釤或氫氧化釹，氫氧化釤中Sm(OH)3的含量大于99wt%，氫氧化釹中Nd(OH)3的(de)含量大于99wt%。
含鋅原料的粒度小于0.088mm；所述含鋅原料為碳酸鋅或硫酸鋅，碳酸鋅中ZnCO3的含量大于99wt%，硫酸鋅中ZnSO4的含量大于99wt%。
所述城市污泥的含水量小于10wt%，粒度小于0.088mm；所述城市污泥中SiO2含量大于30wt%，Fe2O3含量小于6wt%，Al2O3含(han)量大于10wt%。
含鈦原料的粒度小于0.088mm；所述含鈦原料為偏鈦酸或鈦白粉，偏鈦酸中TiO(OH)2的含量大于99wt%，鈦白粉中TiO2的含量(liang)大(da)于99wt%。
所述表面活性劑為(wei)十二(er)(er)烷基二(er)(er)甲(jia)基甜菜(cai)堿或為(wei)丙烯酸甲(jia)酯。
所述添加劑為羥乙基纖維素或為羧(suo)甲基纖維素。
所述含(han)鋁(lv)(lv)溶液(ye)為鋁(lv)(lv)溶膠或為聚氯化鋁(lv)(lv)的水(shui)溶液(ye)，含(han)鋁(lv)(lv)溶液(ye)的濃(nong)度為25~30wt%。
所述還原氣(qi)氛為(wei)氫氣(qi)氣(qi)氛或為(wei)一氧化碳氣(qi)氛。
所述真空(kong)浸漬的真空(kong)度為0.01~0.06MPa。
所述中性氣(qi)(qi)氛為(wei)氮氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)氛或為(wei)氬(ya)氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)氛。
所述剛玉的粒度小于3mm；所述剛玉為棕剛玉或板狀剛玉，所述剛玉中Al2O3的含量大于96wt%。
由于采用(yong)上述技術(shu)方(fang)案，本發(fa)明與(yu)現有技術(shu)相比具有如下積(ji)極(ji)效(xiao)果：
本發明所采用的(de)原料來源廣(guang)泛，生產成本低(di)；本發明通(tong)過(guo)對各步驟中的(de)氣氛、粒(li)度(du)(du)、成型及熱處(chu)理(li)等工(gong)序的(de)嚴格控制，既有利(li)于不(bu)同(tong)原料顆(ke)粒(li)的(de)均化及各種原料顆(ke)粒(li)之間的(de)緊密接觸，也為微結構的(de)形成提供了合(he)理(li)空間，因(yin)而所制備的(de)高(gao)溫窯爐(lu)用高(gao)鋁耐(nai)火涂料不(bu)僅(jin)耐(nai)高(gao)溫性(xing)(xing)能優異，且(qie)強度(du)(du)高(gao)、抗侵蝕性(xing)(xing)優良和紅外反射率高(gao)。
本發(fa)明制備(bei)的高(gao)溫窯爐用高(gao)鋁耐火涂(tu)料(liao)：燒(shao)后(hou)（1500℃×3h）耐壓強(qiang)度大于(yu)12MPa；紅外反射率大于(yu)0.8。
因(yin)此(ci)，本發明來源廣(guang)泛和生產成本低，所(suo)制備的高(gao)(gao)溫(wen)窯爐(lu)用(yong)高(gao)(gao)鋁(lv)耐(nai)火涂料(liao)耐(nai)高(gao)(gao)溫(wen)性(xing)能(neng)優異、強度高(gao)(gao)、抗(kang)侵蝕(shi)性(xing)優良和紅外反射(she)率高(gao)(gao)。
具體實施方式
下面(mian)結合具體實施方式對本發明作進一步的描述，并非對其保護范(fan)圍的限制。
為(wei)避免重復，先將本具(ju)體實施方式所涉及的物料和真(zhen)空度統一描述如下，實施例中不再贅述：
所述含鋁原料的粒度小于0.088mm；所述水合氧化鋁中SiO2的含量小于0.3wt%，所述氫氧化鋁中Al(OH)3的含(han)量大(da)于(yu)99wt%。
所述含稀土原料的粒度小于0.088mm；所述氫氧化釤中Sm(OH)3的含量大于99wt%，所述氫氧化釹中Nd(OH)3的含量(liang)大于99wt%。
所述含鋅原料的粒度小于0.088mm；所述碳酸鋅中ZnCO3的含量大于99wt%，所述硫酸鋅中ZnSO4的含量大于(yu)99wt%。
所述城市污泥的含水量小于10wt%，粒度小于0.088mm；所述城市污泥中SiO2含量大于30wt%，Fe2O3含量小于6wt%，Al2O3含量大(da)于10wt%。
所述含鈦原料的粒度小于0.088mm；所述偏鈦酸中TiO(OH)2的含量大于99wt%，所述鈦白粉中TiO2的含量大于(yu)99wt%。
所述含鋁(lv)溶(rong)液(ye)的濃度為25~30wt%。
所述(shu)真空(kong)浸(jin)漬的真空(kong)度為0.01~0.06MPa。
所述剛玉的粒度小于3mm；所述剛玉中Al2O3的含量大于96wt%。
實施例1
一種高(gao)(gao)溫(wen)窯爐用(yong)高(gao)(gao)鋁耐(nai)火涂料及(ji)其制備(bei)方法。本實(shi)施例(li)所述制備(bei)方法的具體(ti)步驟是：
第(di)一步，將30~40wt%的(de)含鋁(lv)(lv)原料、30~40wt%的(de)含稀(xi)土原料、10~15wt%的(de)含鋅原料、5~10wt%的(de)表(biao)面活性劑、1~6wt%的(de)添加(jia)劑和(he)5~10wt%的(de)含鋁(lv)(lv)溶(rong)液混(hun)合均(jun)勻，球磨，得到(dao)混(hun)合料漿(jiang)。
第(di)二步，將(jiang)20~30wt%的(de)(de)(de)所(suo)(suo)述含鋁(lv)原料(liao)(liao)(liao)、30~40wt%的(de)(de)(de)所(suo)(suo)述含稀土原料(liao)(liao)(liao)、1~10wt%的(de)(de)(de)所(suo)(suo)述含鋅原料(liao)(liao)(liao)、10~20wt%的(de)(de)(de)含鈦原料(liao)(liao)(liao)和1~10wt%的(de)(de)(de)所(suo)(suo)述含鋁(lv)溶(rong)液混合均勻(yun)，在(zai)50~100MPa條件下壓制(zhi)成型(xing)；然后在(zai)還原氣(qi)氛和800~1200℃條件下熱處理3~6小(xiao)(xiao)時(shi)，于所(suo)(suo)述混合料(liao)(liao)(liao)漿中真空浸漬(zi)2~6小(xiao)(xiao)時(shi)，再于1200~1400℃條件下熱處理3~6小(xiao)(xiao)時(shi)，破碎，研(yan)磨(mo)，篩分，得(de)到粒(li)度小(xiao)(xiao)于0.045mm的(de)(de)(de)A物料(liao)(liao)(liao)和粒(li)度為0.045~3mm的(de)(de)(de)B物料(liao)(liao)(liao)。
第三步，將(jiang)40~50wt%的所述(shu)A物(wu)料(liao)(liao)、30~40wt%的城(cheng)市污(wu)泥、1~10wt%的所述(shu)含(han)鈦(tai)原料(liao)(liao)和1~10wt%的所述(shu)混合料(liao)(liao)漿混合均勻，造粒(li)；然后于(yu)還原氣氛(fen)和200~400℃條件下熱(re)處(chu)理(li)3~6小(xiao)時，再于(yu)中性氣氛(fen)和800~1100℃條件下熱(re)處(chu)理(li)3~6小(xiao)時，得到粒(li)度(du)小(xiao)于(yu)3mm的C物(wu)料(liao)(liao)。
第(di)四步(bu)，將20~30wt%的剛玉(yu)、30~40wt%的所(suo)述A物(wu)料(liao)(liao)(liao)、10~15wt%的所(suo)述B物(wu)料(liao)(liao)(liao)、15~20wt%的所(suo)述C物(wu)料(liao)(liao)(liao)、1~10wt%的含(han)鈦原料(liao)(liao)(liao)、1~10wt%的表面活性(xing)劑和1~10wt%的添加劑混合均勻，制得(de)高溫(wen)窯爐用高鋁耐火涂料(liao)(liao)(liao)。
本實施例中：
所述含鋁(lv)原料為水合氧化鋁(lv)；
所述含稀土原料為氫(qing)氧化釤；
所述(shu)含鋅原料(liao)為碳酸鋅；
所述含鈦原料(liao)為偏鈦酸；
所述(shu)表面活(huo)性劑(ji)為十二烷基二甲基甜(tian)菜堿；
所述(shu)添加劑為羥乙基纖維素(su)；
所述(shu)含鋁(lv)溶液為鋁(lv)溶膠；
所述還原(yuan)氣氛(fen)為氫氣氣氛(fen)；
所述中性氣氛為(wei)氮氣氣氛；
所述剛玉為棕剛玉。
本實施例制備的(de)高(gao)(gao)溫窯爐用高(gao)(gao)鋁耐(nai)火涂料耐(nai)高(gao)(gao)溫性(xing)(xing)能優異(yi)、抗(kang)侵蝕性(xing)(xing)優良和(he)紅(hong)外反射率高(gao)(gao)。經測定：燒(shao)后(1500℃×3h)耐(nai)壓強度大于12MPa；紅(hong)外反射率大于0.8。
實施例2
一種高溫窯爐用高鋁耐火(huo)涂料(liao)及其制(zhi)備方法。本實(shi)施(shi)例除下(xia)述物料(liao)外，其余同實(shi)施(shi)例1：
所述含鋁原料為(wei)氫氧化鋁；
所述含稀土原料為氫(qing)氧(yang)化釹；
所述含鋅原(yuan)料為硫(liu)酸鋅；
所述含鈦原(yuan)料為鈦白(bai)粉(fen)；
所(suo)述表面活性劑為丙烯酸甲酯；
所述添(tian)加(jia)劑為(wei)羧甲基(ji)纖維素；
所述含鋁溶液為聚氯化(hua)鋁的水溶液；
所述還原氣(qi)氛(fen)(fen)為一氧化碳氣(qi)氛(fen)(fen)；
所述(shu)中性氣氛為(wei)氬(ya)氣氣氛；
所述剛玉為板狀剛玉。
本實施例制備(bei)的高溫窯爐用高鋁(lv)耐(nai)(nai)火(huo)涂(tu)料耐(nai)(nai)高溫性能優異、抗侵蝕性優良和紅(hong)外(wai)反射(she)率高。經測定：燒后(1500℃×3h)耐(nai)(nai)壓強度大于(yu)15MPa；紅(hong)外(wai)反射(she)率大于(yu)0.8。
實施例3
一(yi)種高溫窯爐用高鋁耐火涂(tu)料及其(qi)制(zhi)備方(fang)法。本實施例所(suo)述制(zhi)備方(fang)法的具體步驟是：
第一步，將40~50wt%的含鋁(lv)原料(liao)(liao)、20~30wt%的含稀(xi)土原料(liao)(liao)、15~20wt%的含鋅原料(liao)(liao)、1~6wt%的表面活(huo)性劑、5~10wt%的添加劑和1~6wt%的含鋁(lv)溶液(ye)混(hun)合均勻，球磨，得到混(hun)合料(liao)(liao)漿。
第二步，將30~40wt%的(de)所(suo)述(shu)(shu)含(han)(han)鋁(lv)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)、20~30wt%的(de)所(suo)述(shu)(shu)含(han)(han)稀土原(yuan)料(liao)(liao)(liao)、1~10wt%的(de)所(suo)述(shu)(shu)含(han)(han)鋅(xin)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)、10~20wt%的(de)含(han)(han)鈦(tai)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)和1~10wt%的(de)所(suo)述(shu)(shu)含(han)(han)鋁(lv)溶液混合均勻，在(zai)50~100MPa條件(jian)下壓制(zhi)成(cheng)型(xing)；然(ran)后(hou)在(zai)還原(yuan)氣氛和900~1300℃條件(jian)下熱處理3~6小(xiao)時(shi)，于(yu)(yu)所(suo)述(shu)(shu)混合料(liao)(liao)(liao)漿中真空浸漬2~6小(xiao)時(shi)，再于(yu)(yu)1300~1500℃條件(jian)下熱處理3~6小(xiao)時(shi)，破碎，研磨(mo)，篩分，得到粒度(du)小(xiao)于(yu)(yu)0.045mm的(de)A物料(liao)(liao)(liao)和粒度(du)為0.045~3mm的(de)B物料(liao)(liao)(liao)。
第三步，將50~60wt%的(de)所(suo)(suo)述A物(wu)料(liao)、20~30wt%的(de)城市(shi)污泥、1~10wt%的(de)所(suo)(suo)述含鈦原料(liao)和(he)1~10wt%的(de)所(suo)(suo)述混合(he)料(liao)漿混合(he)均(jun)勻，造粒；然后于還原氣氛和(he)300~500℃條(tiao)件下(xia)熱處理(li)3~6小(xiao)時，再于中(zhong)性氣氛和(he)900~1200℃條(tiao)件下(xia)熱處理(li)3~6小(xiao)時，得(de)到粒度小(xiao)于3mm的(de)C物(wu)料(liao)。
第四步，將30~40wt%的(de)剛(gang)玉、20~30wt%的(de)所(suo)(suo)(suo)述(shu)A物料、15~20wt%的(de)所(suo)(suo)(suo)述(shu)B物料、10~15wt%的(de)所(suo)(suo)(suo)述(shu)C物料、1~10wt%的(de)含鈦原料、1~10wt%的(de)表面活性劑和1~10wt%的(de)添加劑混合均勻，制得高溫窯爐用高鋁(lv)耐火(huo)涂料。
本實施例中：
所述含鋁原(yuan)料為水合氧化鋁；
所(suo)述含稀土(tu)原料為氫氧化釤(shan)；
所述(shu)含(han)鋅原料為碳酸鋅；
所(suo)述(shu)含(han)鈦(tai)原料為偏鈦(tai)酸；
所述表面活性劑為十(shi)二(er)烷(wan)基二(er)甲基甜菜(cai)堿(jian)；
所(suo)述添加劑為羥乙基纖(xian)維素；
所述含鋁溶液(ye)為鋁溶膠；
所(suo)述還(huan)原(yuan)氣氛為氫氣氣氛；
所述(shu)中性氣氛為氮氣氣氛；
所述剛玉為棕剛玉。
本實施(shi)例制備的高(gao)(gao)溫(wen)窯爐用高(gao)(gao)鋁耐(nai)火涂料(liao)耐(nai)高(gao)(gao)溫(wen)性(xing)能優(you)異、抗侵蝕性(xing)優(you)良和紅(hong)外反射率高(gao)(gao)。經測定：燒后(hou)(1500℃×3h)耐(nai)壓強度大于(yu)(yu)12MPa；紅(hong)外反射率大于(yu)(yu)0.8。
實施例4
一種高溫(wen)窯爐(lu)用高鋁耐火涂料及其(qi)(qi)制備(bei)方法(fa)。本實施(shi)例(li)除(chu)下述物(wu)料外，其(qi)(qi)余同實施(shi)例(li)3：
所述(shu)含鋁原(yuan)料為氫氧化(hua)鋁；
所述(shu)含稀(xi)土原(yuan)料為氫(qing)氧(yang)化釹；
所(suo)述(shu)含鋅(xin)原料為硫酸(suan)鋅(xin)；
所述含鈦原料為鈦白粉；
所述(shu)表面活(huo)性劑為丙烯酸甲酯(zhi)；
所述添加劑為羧甲基纖維素；
所(suo)述含鋁溶液(ye)為(wei)聚(ju)氯化鋁的水溶液(ye)；
所(suo)述還原氣(qi)氛為一氧化碳氣(qi)氛；
所述中性氣(qi)(qi)氛為氬(ya)氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)氛；
所述剛(gang)玉(yu)為(wei)板狀剛(gang)玉(yu)。
本(ben)實施(shi)例制備的高溫窯爐(lu)用高鋁(lv)耐火涂(tu)料耐高溫性能優異、抗(kang)侵(qin)蝕性優良和(he)紅外反射率(lv)高。經(jing)測(ce)定(ding)：燒后(hou)(1500℃×3h)耐壓強度大于14MPa；紅外反射率(lv)大于0.8。
本(ben)具(ju)體實施(shi)方式與現(xian)有技(ji)術相比(bi)具(ju)有如下積極效果：
本具(ju)體(ti)實施(shi)方式所采用的(de)原料(liao)來源廣(guang)泛，生產成本低；本具(ju)體(ti)實施(shi)方式通過對各(ge)步驟中(zhong)的(de)氣氛、粒(li)(li)度(du)、成型及(ji)熱處理等工序的(de)嚴(yan)格控制，既(ji)有(you)利于不同(tong)原料(liao)顆粒(li)(li)的(de)均化及(ji)各(ge)種原料(liao)顆粒(li)(li)之間的(de)緊密接觸，也為微結構(gou)的(de)形(xing)成提供了合(he)理空間，因而所制備的(de)高(gao)溫窯爐用高(gao)鋁(lv)耐火(huo)涂料(liao)不僅耐高(gao)溫性(xing)能優異，且(qie)強度(du)高(gao)、抗(kang)侵蝕性(xing)優良(liang)和紅外反射率(lv)高(gao)。
本(ben)具體實(shi)施方式制備的(de)高(gao)(gao)溫窯爐用高(gao)(gao)鋁耐火涂料：燒后（1500℃×3h）耐壓強度大(da)于(yu)12MPa；紅(hong)外反(fan)射率大(da)于(yu)0.8。
因(yin)此，本(ben)具體實施方式來(lai)源廣泛和(he)生產成本(ben)低，所制備的高(gao)(gao)(gao)溫窯(yao)爐用高(gao)(gao)(gao)鋁耐(nai)火涂料耐(nai)高(gao)(gao)(gao)溫性(xing)能優異、強度高(gao)(gao)(gao)、抗侵蝕性(xing)優良和(he)紅外反(fan)射率高(gao)(gao)(gao)。