CA2/CA6復(fù)合耐火材料的制備

段磊 尹雪亮 李鴻飛 王孝峰 陳福洋 孫遜 韓廷全

摘 ?要：為了適應(yīng)耐火材料低成本的發(fā)展要求，以石灰石、鋁土礦粉末為主要原料，采用固相燒結(jié)法，經(jīng)1400-1600 ℃燒結(jié)2 h制備了CA2/CA6復(fù)合耐火材料，結(jié)果表明，在該燒結(jié)條件下，當(dāng)燒結(jié)溫度為1600 ℃時(shí)，可制得體積密度為2.09 g/cm3、氣孔率為25.6%的CA2/CA6復(fù)合耐火材料。

關(guān)鍵詞：耐火材料;固相燒結(jié);制備;工藝

中圖分類號(hào)：TB332 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

二鋁酸鈣和六鋁酸鈣是CaO-Al2O3二元系統(tǒng)中的重要化合物[1]。其中，二鋁酸鈣（CA2）熔點(diǎn)較高為1765℃土25℃，熱膨脹系數(shù)低，具有相當(dāng)好的熱震穩(wěn)定性[2];六鋁酸鈣（CA6）熔點(diǎn)約為1903 ℃，在高溫還原氣氛下具有很好的穩(wěn)定性，在堿性環(huán)境中有足夠的抗侵蝕能力，在含氧化鐵渣中的溶解性較低，同時(shí)，CA6與氧化鋁有很好的化學(xué)相容性和相近的熱膨脹性[3]。為我們考慮將CA2、CA6按照一定的優(yōu)化比例復(fù)合使用，產(chǎn)生“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”的“黃金搭檔”效果，制備出“取長補(bǔ)短”性能更加優(yōu)越的CA2/CA6系列復(fù)合耐火材料替代或者部分替代大量應(yīng)用于耐火材料領(lǐng)域的Al2O3系列耐火材料用量提供了一定的依據(jù)[4]。同時(shí)，在此需要指出的是，世界范圍內(nèi)石灰石資源豐富，但生產(chǎn)供耐火材料用高鋁礬土的國家只有圭亞那和中國，其他國家大多鋁礬土含鐵量高，多用于煉鋁和研磨材料，所以，利用石灰石替代部分氧化鋁，可有效降低鋁土礦的用量，減輕耐火材料領(lǐng)域與電解鋁工業(yè)之間鋁土礦的原料競爭壓力，又可為延長世界范圍內(nèi)有限的可供耐火材料生產(chǎn)用高鋁礬土資源壽命方面發(fā)揮積極的作用[5]。

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)原料為石灰石粉末、鋁土礦粉末。實(shí)驗(yàn)原料組成如表1所示。

1.2實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示，其主體過程說明如下：

1）配料與稱量：按照CA2/CA6復(fù)合耐火材料理論成分進(jìn)行計(jì)算、配料與稱量;

2）試樣制備：將稱量后的物料均勻混合與壓制試樣;

3）燒結(jié)：將壓制成型的試樣放入高溫爐中經(jīng)1400-1600 ℃保溫?zé)Y(jié)2 h后隨爐冷卻;

4）性能檢測：測定試樣的體積密度、氣孔率。

2 結(jié)果與討論

圖2是試樣體積密度和氣孔率隨燒結(jié)溫度的變化關(guān)系圖，由圖3可知，隨著燒結(jié)溫度由1400 ℃升高至1500 ℃、1600 ℃，體積密度不斷增加，由1.51 g/cm3增加至1.87 g/cm3、2.09 g/cm3;而試樣的氣孔率則由45.7%降低至33.4%、25.6%。說明燒結(jié)溫度對(duì)于試樣致密度的增加以及氣孔率的下降起到了非常積極的作用。由此可見，當(dāng)燒結(jié)溫度為1600 ℃時(shí)可制備出體積密度為2.09 g/cm3、氣孔率為25.6%的CA2/CA6復(fù)合耐火材料。

3結(jié)論

（1）以18% CaO配比計(jì)的石灰石礦粉末、82% Al2O3配比計(jì)的鋁土礦粉末為原料，經(jīng) 1600 ℃燒結(jié)2 h，可制備出體積密度為2.09 g/cm3、氣孔率為25.6%的CA2/CA6復(fù)合耐火材料;

（2）燒結(jié)溫度對(duì)于CA2/CA6復(fù)合耐火材料致密度的增加及氣孔率的下降起到了非常積極的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] ?Hallstedt B.Assesment of the CaO-A12O3 system[J].J.Am.Ceram.Soe.1990，73（1）：15-23.

[2] ?Fukuda K，Yamuaehi K.Anisotrpoic thermal expansion in CaA14O7，J.Mater，Res.2002，17（5）：1050-1054.

[3] ?Sirch V K，Shamm K K.Low-temperature synthesis of calcium hexaaluminate[J].J Am Ceram Soc，2002，84（4）：769-772.

[4] ?李有奇，李亞偉，金勝利.六鋁酸鈣材料的合成及其顯微結(jié)構(gòu)研究[J].耐火材料，2004，38（5）：318-323.

[5] ?Bhattacharya T K，Ghosh A，Das S K.Densification of reactive lime from limestone[J].Ceramics Internationa，2001（27）：455-459.

基金項(xiàng)目：遼寧省教育廳資助項(xiàng)目（L2019lkyjc-03）;遼寧科技學(xué)院博士啟動(dòng)基金資助項(xiàng)目（1810B04）;遼寧科技學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃訓(xùn)練項(xiàng)目（202011430079）;國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃訓(xùn)練項(xiàng)目（201911430066）

作者簡介：尹雪亮，男，遼寧科技學(xué)院講師。

孫遜，男，鞍山市和豐耐火材料有限公司工程師。