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近年來(lái)，隨著爐外精煉技術(shù)的快速發(fā)展，鋼包在冶金過(guò)程中擔(dān)負(fù)著越來(lái)越重要的角色，其工作層耐火材料的服役條件也更加苛刻，要求耐火材料既具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、抗熱剝落和沖刷性能及抗渣性能，又具有良好的隔熱保溫性能。工作層耐火材料輕量化被認(rèn)為是有可能實(shí)現(xiàn)耐火材料具有高品質(zhì)、多功能的有效途徑。而實(shí)現(xiàn)工作層耐火材料輕量化的關(guān)鍵在于制備具有小孔徑及低顯氣孔率的輕量骨料。
近年來(lái)，世界各地開展了許多關(guān)于輕量骨料及其相應(yīng)的工作襯用輕量耐火材料的研究，并公開了許多制備輕量耐火骨料的方法，例如有機(jī)物分解法、原位成孔技術(shù)和氫氧化物/碳酸鹽分解法等，但是有的無(wú)法達(dá)到生產(chǎn)要求，有的生產(chǎn)成本高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。進(jìn)過(guò)多年的努力，武漢科技大學(xué)聯(lián)合江蘇晶鑫新材料股份有限公司開發(fā)出一種納米孔輕量剛玉耐火骨料及其制備方法，日前獲得國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)，專利號(hào)CN201611261862.5，該發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供了一種成本低和工藝簡(jiǎn)單的納米孔輕量剛玉耐火骨料的制備方法;用該方法制備的納米孔輕量剛玉耐火骨料顯氣孔率低、含大量納米級(jí)晶內(nèi)閉口氣孔、熱導(dǎo)率較低和抗熔渣侵蝕能力強(qiáng)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：將1~15份質(zhì)量的水溶性鹽溶解在15~25份質(zhì)量的水中，得到混合溶液;再將85~99份質(zhì)量的工業(yè)氧化鋁微粉(w(Al2O3)≥97%，粒徑d50 1～8 μm)置于旋轉(zhuǎn)成球機(jī)中，在旋轉(zhuǎn)條件下，向工業(yè)氧化鋁微粉均勻噴灑所述混合溶液，旋轉(zhuǎn)成球機(jī)旋轉(zhuǎn)至所述工業(yè)氧化鋁微粉全部形成球形顆粒;然后將所述球形顆粒在110~200 ℃條件下干燥12~36 h，在1 750~1 950 ℃條件下保溫1~8 h，即得納米孔輕量剛玉耐火骨料。
本發(fā)明引入水溶性鹽，該水溶性鹽溶解于水中時(shí)發(fā)生水解可以形成水合陽(yáng)離子，以四聚體或者二聚體的形式存在，所述四聚體或者二聚體具有的架橋羥基能夠相互連接，從而原位形成具有納米孔隙的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);在熱處理過(guò)程中，四聚體或者二聚體分解產(chǎn)生的氧化物粒子均為納米級(jí)別，與工業(yè)氧化鋁微粉形成錯(cuò)位燒結(jié)，由于兩者燒結(jié)性能的差異，使得上述納米孔隙被快速封閉在晶粒內(nèi)部，從而形成納米尺寸的晶內(nèi)氣孔。此外，通過(guò)引入不同的水溶性鹽，可以對(duì)納米孔隙的孔徑在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)控。
因此，利用水溶性鹽水解原位成孔而無(wú)需引入造孔劑，并采用生產(chǎn)效率高的旋轉(zhuǎn)成球法制備了納米孔輕量剛玉耐火骨料，成本低和工藝簡(jiǎn)單。
根據(jù)本發(fā)明技術(shù)制備的納米孔輕量剛玉耐火骨料經(jīng)檢測(cè)：體積密度為2.85~3.15 g?cm-3;顯氣孔率為1%~10%;平均孔徑為100~350 nm;800 ℃時(shí)熱導(dǎo)率為2 .8~3 .8 W?m-1?K-1。因此，本發(fā)明成本低和工藝簡(jiǎn)單，所制備的納米孔輕量剛玉耐火骨料具有顯氣孔率低、含大量納米級(jí)晶內(nèi)閉口氣孔、熱導(dǎo)率較低和抗熔渣侵蝕能力強(qiáng)的特點(diǎn)。
(中國(guó)耐火材料網(wǎng)編譯)
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