一种钙长石质轻质耐火材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种钙长石质轻质耐火材料及其制备方法。本发明以“利用含钛炉渣制备钛及钛合金的方法”(ZL200510019664.3)的专利技术处理含钛炉渣后的冷态尾渣为原料，外加20～50wt％的硅石、0～60wt％的粘土和0～40％的硅灰石，混磨至粒度小于0.063mm，外加混合料10～40wt％的锯末或1～5wt％的聚轻球，再外加10～70wt％的水，混匀，成型；或外加混合料20～60％的水调成泥浆，采用发泡法，机械搅拌发泡，浇注成型。最后将成型坯料干燥，于1200～1400℃条件下煅烧，得到钙长石质轻质耐火材料。本发明以提钛后的尾渣为原料，因而成本低，环境友好；另外，通过外加粘土、硅石、硅灰石中的一种以上物料进行成分调整，工艺简单。

权利要求

1.一种钙长石质轻质耐火材料的制备方法，将TiO2含量为10～90wt％的含钛高炉炉渣或其他冶炼方法产生的含钛炉渣，外加0～50％的碳、0～40wt％的金属铝、0～40％的铁和0～20％的镁为还原剂，还原剂的加入量不同时为零，混合均匀后进行熔融热还原，得到钛及钛合金，其余为提取钛合金后的尾渣，其特征在于：以提钛后的冷态尾渣为原料，外加20～50wt％的硅石、0～60wt％的粘土和0～40％的硅灰石，将上述原料和加入物混合细磨至粒度小于0.063mm，构成细磨混合料；

然后外加上述细磨混合料10～40wt％的锯末或1～5wt％的聚轻球，再外加上述细磨混合料10～70wt％的水，混合均匀，成型；或外加上述细磨混合料20～60％的水调成泥浆，采用发泡法，机械搅拌发泡，浇注成型；

最后将成型坯料干燥，于1200～1400℃条件下煅烧，得到钙长石质轻质耐火材料。

2.根据权利要求1所述的钙长石质轻质耐火材料的制备方法，其特征在于所述的成型或为压制成型、或为塑性挤出成型、或为捣打成型、或为调成泥浆后浇注成型，或为发泡法浇注成型。

3.根据权利要求1所述的钙长石质轻质耐火材料的制备方法，其特征在于所述的提钛后的冷态尾渣的粒度小于0.1mm；硅石、粘土和硅灰石的粒度小于0.088mm。

4.根据权利要求1所述的钙长石质轻质耐火材料的制备方法，其特征在于所述的聚轻球的粒度小于5mm；锯末的粒度小于0.5mm。

5.根据权利要求1～4项中任一项所述的钙长石质轻质耐火材料的制备方法所制备的钙长石质轻质耐火材料。

说明书

一种钙长石质轻质耐火材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于钙长石质材料技术领域。尤其涉及一种钙长石质轻质耐火材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 钙长石是自然界分布最广的矿物之一，其化学式为CaO·Al2O3·2SiO2，熔点为1550℃。由于钙长石与钠长石呈完全类质同象存在，纯净的钙长石却很少富集成矿。即使在钙长石比较富集的矿藏中，由于钙长石与其它伴生矿物的物理性质比较接近，也给选矿带来很大困难，因此工业上所采用的钙长石都为人工合成。

[0003] 钙长石材料具有很低的导热系数、低的热膨胀系数和较强的抗碱性蒸汽侵蚀的能力，钙长石质材料通常用作制备钙长石质轻质耐火材料的原料。

[0004] 钙长石轻质耐火砖是近几年钙长石质耐火材料中研究最多的品种之一。钙长石轻质耐火砖具有优异的抗含碳还原气氛作用、抗热冲击性能和隔热性能。西欧、日本等发达国家的陶瓷、化工、石化等行业窑炉的工业窑炉中较多地选用了这种材料作为隔热层或作为工作温度在1300℃以下的耐火工作衬，国内则大多依赖进口，故成本较高。

[0005] 此外，一种“利用含钛炉渣制备钛及钛合金的方法”，通过熔融热还原法对含钛炉渣进行处理，可以制备金属钛或钛合金。但大量提钛后的尾渣如何进一步合理利用是一个亟待解决的问题。

发明内容

[0006] 本发明旨在解决上述问题，目的是提供一种成本低、环境友好、工艺简单和资源高效利用的钙长石质轻质耐火材料及其制备方法。

[0007] 为实现上述目的，本发明以“提钛后的尾渣”为原料，直接对其进行成分调整，并进行适当的工艺加工制得钙长石质轻质耐火材料。所述的“提钛后的尾渣”，是指按“利用含钛炉渣制备钛及钛合金的方法”(ZL200510019664.3)的发明专利技术处理含钛炉渣并提取钛或钛合金后，所得到的尾渣。即将TiO2含量为10～90wt％的含钛高炉炉渣或其他冶炼方法产生的含钛炉渣，外加0～50％的碳、0～40wt％的金属铝、0～40％的铁和0～20％的镁为还原剂，还原剂的加入量不同时为零，混合均匀后进行熔融热还原，得到钛及钛合金，其余为提取钛合金后的尾渣。

[0008] 本发明采用的技术方案具体是：

[0009] 先以提钛后的冷态尾渣为原料，外加20～50wt％的硅石、0～60wt％的粘土和0～40％的硅灰石，将上述原料和加入物混合细磨至粒度小于0.063mm，构成细磨混合料；

[0010] 然后外加上述细磨混合料10～40wt％的锯末或1～5wt％的聚轻球，再外加上述细磨混合料10～70wt％的水，混合均匀，成型；或外加上述细磨混合料20～60％的水调成泥浆，采用发泡法，机械搅拌发泡，浇注成型；

[0011] 最后将成型坯料干燥，于1200～1400℃条件下煅烧，得到钙长石质轻质耐火材料。

[0012] 本技术方案中：所述的成型或为压制成型、或为塑性挤出成型、或为捣打成型、或为调成泥浆后浇注成型，或为发泡法浇注成型；所述的提钛后的冷态尾渣的粒度小于0.1mm；硅石、粘土和硅灰石的粒度小于0.088mm；所述的聚轻球的粒度小于5mm；锯末的粒度小于0.5mm。

[0013] 由于采用上述技术方案，本发明以提钛后的尾渣为原料，因而成本低，环境友好；另外，通过外加粘土、硅石、硅灰石中的一种以上物料进行成分调整，工艺简单。

附图说明

[0014] 图1为本发明制备的一种钙长石质轻质耐火材料的X射线衍射图谱；

[0015] 图2为本发明制备的一种钙长石质轻质耐火材料。

具体实施方式

[0016] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对其保护范围的限制。

[0017] 本具体实施方式以“提钛后的尾渣”为原料，直接对其进行成分调整，并进行适当的工艺加工制得钙长石质轻质耐火材料。“提钛后的尾渣”是指按“利用含钛炉渣制备钛及钛合金的方法”(ZL200510019664.3)的发明专利技术处理含钛炉渣并提取钛或钛合金后，所得到的尾渣。即将TiO2含量为10～90wt％的含钛高炉炉渣或其他冶炼方法产生的含钛炉渣，外加0～50％的碳、0～40wt％的金属铝、0～40％的铁和0～20％的镁为还原剂，还原剂的加入量不同时为零，混合均匀后进行熔融热还原，得到钛及钛合金，其余为提取钛合金后的尾渣。

[0018] 本具体实施方式采用的提取钛合金后的尾渣主要成分为：CaO为0～28wt％、SiO2为2～6wt％、Al2O3为46～58wt％、MgO为4～8wt％。

[0019] 为在实施例中不重复描述，先将实施例中所要涉及到的加入物的物理参数统一叙述如下：所述的成型或为压制成型、或为塑性挤出成型、或为捣打成型、或为调成泥浆后浇注成型，或为发泡法浇注成型；所述的提钛后的冷态尾渣的粒度小于0.1mm；硅石、粘土和硅灰石的粒度小于0.088mm；所述的聚轻球的粒度小于5mm；锯末的粒度小于0.5mm。

[0020] 实施例1

[0021] 一种钙长石质轻质耐火材料的制备方法：先以提钛后的冷态尾渣为原料，外加20～50wt％的硅石、2～60wt％的粘土和4～40％的硅灰石，将上述原料和加入物置于球磨机中混合细磨至粒度小于0.063mm，构成细磨混合料。

[0022] 然后外加上述细磨混合料10～40wt％的锯末和10～70wt％的水，混合均匀，成型；干燥后于1200～1400℃条件下煅烧，得到钙长石质轻质耐火材料。

[0023] 实施例2

[0024] 一种钙长石质轻质耐火材料的制备方法：先以提钛后的冷态尾渣为原料，外加20～50wt％的硅石，将上述原料和加入物混合细磨至粒度小于0.063mm，构成细磨混合料。

[0025] 其余同实施例1。

[0026] 实施例3

[0027] 一种钙长石质轻质耐火材料的制备方法：先以提钛后的冷态尾渣为原料，外加20～50wt％的硅石和2～60wt％的粘土，将上述原料和加入物混合细磨至粒度小于0.063mm，构成细磨混合料。

[0028] 其余同实施例1。

[0029] 实施例4

[0030] 一种钙长石质轻质耐火材料的制备方法：先以提钛后的冷态尾渣为原料，外加20～50wt％的硅石和2～40％的硅灰石，将上述原料和加入物混合细磨至粒度小于0.063mm，构成细磨混合料。

[0031] 其余同实施例1。

[0032] 实施例5

[0033] 一种钙长石质轻质耐火材料的制备方法：在实施例1所述的细磨混合料中外加1～5wt％的聚轻球和10～70wt％的水，混合均匀，成型，干燥后于1200～1400℃条件下煅烧，得到钙长石质轻质耐火材料。

[0034] 实施例6

[0035] 一种钙长石质轻质耐火材料的制备方法：在实施例2所述的细磨混合料中外加1～5wt％的聚轻球和10～70wt％的水，混合均匀，成型，干燥后于1200～1400℃条件下煅烧，得到钙长石质轻质耐火材料。

[0036] 实施例7

[0037] 一种钙长石质轻质耐火材料的制备方法：在实施例3所述的细磨混合料中外加1～5wt％的聚轻球和10～70wt％的水，混合均匀，成型，干燥后于1200～1400℃条件下煅烧，得到钙长石质轻质耐火材料。

[0038] 实施例8

[0039] 一种钙长石质轻质耐火材料的制备方法：在实施例4所述的细磨混合料中外加1～5wt％的聚轻球和10～70wt％的水，混合均匀，成型，干燥后于1200～1400℃条件下煅烧，得到钙长石质轻质耐火材料。

[0040] 实施例9

[0041] 一种钙长石质轻质耐火材料的制备方法：在实施例1所述的细磨混合料中外加20～60％的水调成泥浆，采用发泡法，机械搅拌发泡，浇注成型，干燥后于1200～1400℃条件下煅烧，得到钙长石质轻质耐火材料。

[0042] 实施例10

[0043] 一种钙长石质轻质耐火材料的制备方法：在实施例2所述的细磨混合料中外加20～60％的水调成泥浆，采用发泡法，机械搅拌发泡，浇注成型，干燥后于1200～1400℃条件下煅烧，得到钙长石质轻质耐火材料。

[0044] 实施例11

[0045] 一种钙长石质轻质耐火材料的制备方法：在实施例3所述的细磨混合料中外加20～60％的水调成泥浆，采用发泡法，机械搅拌发泡，浇注成型，干燥后于1200～1400℃条件下煅烧，得到钙长石质轻质耐火材料

[0046] 实施例12

[0047] 一种钙长石质轻质耐火材料的制备方法：在实施例4所述的细磨混合料中外加20～60％的水调成泥浆，采用发泡法，机械搅拌发泡，浇注成型，干燥后于1200～1400℃条件下煅烧，得到钙长石质轻质耐火材料

[0048] 本具体实施方式以提钛后的尾渣为原料，因而成本低，环境友好；另外，通过外加粘土、硅石、硅灰石中的一种以上物料进行成分调整，工艺简单。所制备的一种钙长石质轻质耐火材料的X射线衍射图谱如图1所示，其宏观多孔结构如图2所示。