專利名稱：一種表面有硫酸鋇層的耐火材料顆粒及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種耐火材料顆粒及其制備方法，尤其是涉及一種表面有硫酸鋇層的耐火材料顆粒及其制備方法。
背景技術：
隨著我國對有色金屬需求的迅猛增長，有色冶煉廠不斷采用新工藝和新技術，使有色冶金爐的大型化和高效化以適應時代要求，這就使得耐火材料的使用條件愈來愈苛刻，對耐火材料提出了許多新的要求，耐火材料的選用已成為生產中的一個關鍵環節之一， 有色冶金窯爐中金屬液接觸部位均采用致密高質量耐火材料。以鋁冶金為例，熔鋁爐采用常用的致密高鋁礬土、電熔氧化鋁、燒結氧化鋁等原材料，外加碳化硅、鈦酸鋁、氟化鈣、硫酸鋇等防滲劑，不但成本高昂，而且導熱系數高，熱量損失嚴重；若采用輕質原料和低成本高硅原料則易出現滲鋁或與鋁熔液反應，性能難以滿足生產所需。若這些原料表面涂敷一層抗鋁溶液滲透或反應的硫酸鋇，就能很好地解決這些問題。此外在有色冶金中輕引入質骨料作為爐料，可大幅度降低制品導熱系數，減少能耗， 有利于貫徹執行國家節能減排重大戰略，并能大幅度提高制品熱震性能，延長使用壽命，降低使用成本。

發明內容
本發明的目的在于提供一種表面有硫酸鋇層的耐火材料顆粒及其制備方法，利用現有耐火材料顆粒作為原材料，使耐火材料顆粒表面有一層具備不粘鋁特性的硫酸鋇。為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下一、一種不沾鋁耐火材料顆粒，在耐火材料顆粒表面覆有一層質量分數為O. 05 50%的硫酸鋇。所述的耐火材料顆粒為致密耐火材料顆?；蜉p質耐火材料顆粒，耐火材料顆粒尺寸為I微米 15厘米。所述的致密耐火材料顆粒為硅石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、 燒結剛玉、電熔剛玉、尖晶石，燒結鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、蛇紋石、硅線石，玄武巖鐵渣、 鉻鐵渣或鋼渣。所述的輕質耐火材料顆粒為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁尖晶石空心球、鋁鈣空心球、漂珠、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石。二、. 一種不沾鋁耐火材料顆粒的制備方法，該方法的步驟如下(I)配料:制備含硫酸根化合物水溶液、含鋇化合物水溶液，硫酸鋇溶膠或硫酸鋇粉體漿料備用；具體成分指標為含硫酸根化合物水溶液質量分數為5 42. 9%;含鋇化合物水溶液質量分數為3 26% ;硫酸鋇溶膠中硫酸鋇質量分數為5 25% ;硫酸鋇粉體漿料中硫酸鋇質量分數為10 30% ；
(2)表面涂敷，有以下五種方法2. I將耐火材料顆粒浸泡在含硫酸根化合物水溶液中，烘干；然后再將已采用含硫酸根化合物水溶液處理過的耐火材料再浸泡在含鋇化合物水溶液中生成硫酸鋇層，清洗之后烘干；2. 2將含硫酸根化合物水溶液噴涂在耐火材料顆粒的表面至濕潤，烘干；然后再將含鋇化合物水溶液噴涂在已采用含硫酸根化合物水溶液處理過的耐火材料顆粒的表面生成硫酸鋇，清洗之后烘干；2. 3將硫酸鋇溶膠噴在耐火材料顆粒的表面至完全濕潤，烘干；2. 4將耐火材料顆粒浸泡在硫酸鋇溶膠中，浸泡過程中不斷攪拌，浸泡時間為 O. 5 60min,取出后烘干；2. 5直接將硫酸鋇粉體漿料噴在耐火材料顆粒的表面直至完全濕潤，烘干即可；⑶熱處理將表面涂有一層硫酸鋇的耐火材料顆粒置于600 900°C的熱處理爐中保溫I 4小時，隨爐降溫，完成制備。所述的含硫酸根化合物水溶液為硫酸銨水溶液、硫酸鉀水溶液或硫酸鈉水溶液； 所述的含鋇化合物水溶液為硝酸鋇水溶液或氯化鋇水溶液。所述的耐火材料顆粒為致密耐火材料顆?；蜉p質耐火材料顆粒，耐火材料顆粒尺寸為I微米 15厘米。所述的致密耐火材料顆粒為硅石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、 燒結剛玉、電熔剛玉、燒結鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、蛇紋石、鐵渣或鋼渣。所述的輕質耐火材料顆粒為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁尖晶石空心球、鋁鈣空心球、漂珠、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石。本發明具有的有益效果是采用先后浸泡或噴涂含硫酸根離子水溶液和含鋇離子水溶液或直接噴硫酸鋇粉體漿料的方法進行表面改性。硫酸鋇附著耐火材料顆粒的表面，并進入縫隙，裂紋和孔洞中，干燥后硫酸鋇分布在耐火材料顆粒表面，縫隙和晶粒之間。在受熱的條件下硫酸鋇與耐火材料顆粒燒結。由于硫酸鋇有對鋁液有不浸潤特性，因而經過處理的耐火材料顆粒具有對鋁不浸潤特性。而氟化鈣進入耐火材料顆粒裂紋和孔洞之中，高溫燒結后能修補裂紋和孔洞，從而提高耐火材料顆粒強度。


圖I是形狀不規則的耐火材料顆粒圖解表示。圖2是形狀不規則的耐火材料顆粒局部剖視圖。圖3是球形耐火材料顆粒局部剖視圖。圖中1、形狀不規則的耐火材料顆粒，2、形狀不規則的耐火材料顆?；w，3、硫酸鋇層，4、球形耐火材料顆?；w。
具體實施例方式實施例I:(浸泡)
先配置好含硫酸根化合物水溶液和含鋇化合物水溶液，將耐火材料顆粒浸泡在含硫酸根化合物水溶液中，烘干后再將經含硫酸根化合物水溶液處理過的耐火材料顆粒浸泡在含鋇化合物水溶液中，使之表面生成硫酸鋇，水洗干燥后，放入高溫爐中熱處理，熱處理溫度為600 900°C，保溫時間為I 4小時，最后得到耐火材料顆粒表面敷有一層硫酸鋇。 具體實施方案見表I。未處理前的不定型耐火材料顆粒分布如圖1，其中I硅石、熔融石英、 蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、燒結剛玉、電熔剛玉、尖晶石、燒結鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、鎂白云石、蛇紋石、硅線石、玄武巖、鐵渣、鋼渣、鉻鐵渣、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石。用該方法所得表面有一層硫酸鋇的形狀不規則的耐火材料顆粒其局部剖視圖如圖2，其中2 是硅石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、燒結剛玉、電熔剛玉、尖晶石、燒結鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、鎂白云石、蛇紋石、硅線石、玄武巖、鐵渣、鋼渣、鉻鐵渣、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石基體，3是硫酸鋇層；用該方法所得表面有一層硫酸鋇的球形耐火材料顆粒其局部剖視圖如圖3，其中3是硫酸鋇層，4是氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁尖晶石空心球、鋁鈣空心球或漂珠基體。
表I沉淀法改性耐火材料顆粒在不同條件下處理及其效果
權利要求
1.一種不沾鋁耐火材料顆粒，其特征在于在耐火材料顆粒表面覆有一層質量分數為O.05 50%的硫酸鋇。
2.如權利要求I所述的一種不沾鋁耐火材料顆粒，其特征在于所述的耐火材料顆粒為致密耐火材料顆?；蜉p質耐火材料顆粒，耐火材料顆粒尺寸為I微米 15厘米。
3.如權利要求2所述的一種不沾鋁耐火材料顆粒，其特征在于所述的致密耐火材料顆粒為硅石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、燒結剛玉、電熔剛玉、尖晶石，燒結鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、蛇紋石、硅線石，玄武巖鐵渣、鉻鐵渣或鋼渣。
4.如權利要求2所述的一種不沾鋁耐火材料顆粒，其特征在于所述的輕質耐火材料顆粒為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁尖晶石空心球、鋁鈣空心球、漂珠、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石。
5.如權利要求所述的一種不沾鋁耐火材料顆粒的制備方法，其特征在于該方法的步驟如下(1)配料制備含硫酸根化合物水溶液、含鋇化合物水溶液，硫酸鋇溶膠或硫酸鋇粉體漿料備用； 具體成分指標為含硫酸根化合物水溶液質量分數為5 42. 9% ;含鋇化合物水溶液質量分數為3 26% ;硫酸鋇溶膠中硫酸鋇質量分數為5 25% ;硫酸鋇粉體漿料中硫酸鋇質量分數為10 30% ；(2)表面涂敷，有以下五種方法2. I將耐火材料顆粒浸泡在含硫酸根化合物水溶液中，烘干；然后再將已采用含硫酸根化合物水溶液處理過的耐火材料再浸泡在含鋇化合物水溶液中生成硫酸鋇層，清洗之后烘干；2. 2將含硫酸根化合物水溶液噴涂在耐火材料顆粒的表面至濕潤，烘干；然后再將含鋇化合物水溶液噴涂在已采用含硫酸根化合物水溶液處理過的耐火材料顆粒的表面生成硫酸鋇，清洗之后烘干；2. 3將硫酸鋇溶膠噴在耐火材料顆粒的表面至完全濕潤，烘干；2. 4將耐火材料顆粒浸泡在硫酸鋇溶膠中，浸泡過程中不斷攪拌，浸泡時間為O.5 60min,取出后烘干；2.5直接將硫酸鋇粉體漿料噴在耐火材料顆粒的表面直至完全濕潤，烘干即可；(3)熱處理將表面涂有一層硫酸鋇的耐火材料顆粒置于600 900°C的熱處理爐中保溫I 4小時，隨爐降溫，完成制備。
6.根據權利要求5所述的一種不沾鋁耐火材料顆粒的制備方法，其特征在于所述的含硫酸根化合物水溶液為硫酸銨水溶液、硫酸鉀水溶液或硫酸鈉水溶液；所述的含鋇化合物水溶液為硝酸鋇水溶液或氯化鋇水溶液。
7.如權利要求5所述的一種不沾鋁耐火材料顆粒的制備方法，其特征在于耐火材料顆粒為致密耐火材料顆粒或輕質耐火材料顆粒，耐火材料顆粒尺寸為I微米 15厘米。
8.如權利要求7所述的一種不沾鋁耐火材料顆粒，其特征在于所述的致密耐火材料顆粒為硅石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、燒結剛玉、電熔剛玉、燒結鎂砂、 電熔鎂砂、鎂橄欖石、蛇紋石、鐵渣或鋼渣。
9.如權利要求7所述的一種不沾鋁耐火材料顆粒，其特征在于所述的輕質耐火材料顆粒為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁尖晶石空心球、鋁鈣空心球、漂珠、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石。
全文摘要
本發明公開了一種表面有硫酸鋇層的耐火材料顆粒及其制備方法，通過制備含硫酸根化合物水溶液、含鋇化合物水溶液、硫酸鋇粉體漿料和硫酸鋇溶膠后，對耐火材料顆粒進行表面涂敷和熱處理，使耐火材料顆粒表面覆蓋有一層硫酸鋇，由于硫酸鋇有對鋁不浸潤特性，因而經過處理的耐火材料顆粒對鋁不浸潤。而硫酸鋇進入耐火材料顆粒裂紋和孔洞之中，高溫燒結后能修補裂紋和孔洞，從而提高耐火材料顆粒的耐壓強度。
文檔編號C04B35/66GK102584271SQ20121000713
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者王家邦 申請人:浙江大學