一種六鋁酸鈣-碳復合粉體及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種六鋁酸鈣-碳復合粉體及其制備方法。其技術方案是：先將石灰石粉、金屬鋁粉和工業氧化鋁粉按石灰石粉︰金屬鋁粉︰工業氧化鋁粉的摩爾比為1︰1.3︰5.3進行配料，再放入球磨機中，氬氣氣氛下混磨4~30小時，制得六鋁酸鈣-碳復合粉體。其中：球磨機中的球磨介質為碳化鎢球；石灰石粉的粒度為5~100μm，石灰石粉中CaCO3含量≥90wt%；金屬鋁粉的粒度為5~100μm，金屬鋁粉中Al含量≥97wt%；工業氧化鋁粉的粒度為5~100μm，工業氧化鋁粉中Al2O3含量≥99wt%。本發明工藝簡單、成本較低和環境友好；制備的六鋁酸鈣-碳復合粉體不僅熱震穩定性能和高溫體積穩定性好，且抗堿性、抗還原氣氛侵蝕、抗熔體侵蝕和抗熔渣侵蝕的能力強。
【專利說明】一種六鋁酸鈣-碳復合粉體及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于高溫陶瓷和耐火材料【技術領域】。具體涉及一種六鋁酸鈣-碳復合粉體及其制備方法。
【背景技術】
[0002]六鋁酸鈣是CaO-Al2O3系中的Al2O3含量最高的鋁酸鈣相，在含鐵熔渣中的溶解度低，在還原氣氛(即CO氣體)中的穩定性高，在堿性環境中的化學穩定性好，對熔融金屬和熔渣(鋼鐵和有色金屬)的潤濕性低。六鋁酸鈣熔點高于1875°C，熱膨脹系數為 8.0 X IO-6oC ―1，非常適合做高溫陶瓷和耐火材料的原材料。
[0003]從六鋁酸鈣的特性出發并結合冶金耐火材料的應用特點，六鋁酸鈣可以應用到鋼包的熔池等與鋼水和熔渣接觸的部位作為低碳的鋁碳耐火材料的原材料之一。目前的鋁碳材料中，在基質部分使用的是鱗片石墨和剛玉細粉，而在基質部位完全可以使用六鋁酸鈣取代價格昂貴的剛玉細粉。在現有的制備耐火材料過程中，對各種原料混合時采用的是機械混合的方法，當采用顆粒和粉料混合制備耐火材料時，現有的機械混合方法難以達到粉體中各成分均一和使用性質穩定的目的。如果在鋼包基質材料中，六鋁酸鈣和石墨的分布不均勻，就會削弱鋼包熔池部位耐火材料的使用效果。鋼包渣對耐火材料的侵蝕主要是渣中的CaO和Fe2O3等物質，而六鋁酸鈣具有很好的抵抗CaO和Fe2O3等物質侵蝕的能力；另一方面，如果六鋁酸鈣和石墨的粒度變的更細小，可以充分填充耐火材料的空隙，從而降低材料的氣孔率，也就是降低熔渣進入耐火材料內部的通道。而目前在鋼包熔池部位耐火材料的制備過程中，常使用的鱗片石墨為100目左右，其在材料中對空隙的填充作用有限。

【發明內容】

[0004]本發明旨在克服現有技術的缺點，目的是提供一種工藝簡單、成本較低和環境友好的六鋁酸鈣-碳復合粉體的制備方法；所制備的六鋁酸鈣-碳復合粉體不僅熱震穩定性能和高溫體積穩定性好，且抗堿性、抗還原氣氛侵蝕、抗熔體侵蝕和抗熔渣侵蝕的能力強。
[0005]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:先將石灰石粉、金屬鋁粉和工業氧化鋁粉按石灰石粉:金屬鋁粉:工業氧化鋁粉的摩爾比為1: 1.3: 5.3進行配料，然后放入球磨機中，在氬氣氣氛下混磨4-30小時，制得六鋁酸鈣-碳復合粉體。
[0006]球磨機中的球磨介質為碳化鶴球。
[0007]所述石灰石粉的粒度為5~100 μ m，石灰石粉中的CaCO3含量≥ 90wt%o
[0008]所述金屬鋁粉的粒度為5~100 μ m,金屬鋁粉中的Al含量≥97wt%。
[0009]所述工業氧化鋁粉的粒度為5~100 μ m,工業氧化鋁粉中的Al2O3含量≥ 99wt%。
[0010]由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果:
本發明未引入石墨等碳素原料，而是利用石灰石分解釋放出的二氧化碳與金屬鋁粉反應來獲得碳，故成本低、工藝簡單且兼顧環保，所制備的六鋁酸鈣-碳復合粉體的粒度為5ηnm-80 μ m。本發明通過粉末和球磨介質之間長時間的沖擊、碰撞和破碎，使粉末顆粒反復產生冷焊和斷裂，導致粉體顆粒細化、原子擴散、新生表面活性增大和表面自由能降低，從而極大促進化學反應進程，提高了粉體性能。克服了現有技術的鋁碳質低碳材料中基質組分混合不均以及鱗片石墨粒度較大對空隙填充有限的缺點，
由于六鋁酸鈣為優異耐火原材料，具有熔點高、在含鐵熔渣中的溶解度低、在還原氣氛(即CO氣體)中的穩定性高、在堿性環境中的化學穩定性好、對熔融金屬和熔渣(鋼鐵和有色金屬)的潤濕性低的特點，加之粉體中碳的存在，使得復合粉體的性能能夠滿足苛刻的冶金環境下使用的需要。
[0011]因此，本發明具有工藝簡單、成本較低和環境友好的特點，所制備的六鋁酸鈣-碳復合粉體不僅熱震穩定性能和高溫體積穩定性好，且抗堿性、抗還原氣氛侵蝕、抗熔體侵蝕和抗熔渣侵蝕的能力強，可作為高溫陶瓷和耐火材料制備的原材料。
【具體實施方式】
[0012]下面結合【具體實施方式】對本發明做進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
[0013]為避免重復，先將本【具體實施方式】所涉及的有關技術參數統一描述如下，實施例中不再贅述:
球磨機中的球磨介質為碳化鎢球；
所述石灰石粉的粒度為5~100 μ m，石灰石粉中的CaCO3含量≥ 90wt% ；
所述金屬鋁粉的粒度為5~100 μ m,金屬鋁粉中的Al含量≥97wt% ；
所述工業氧化鋁粉的粒度為5~100 μ m,工業氧化鋁粉中的Al2O3含量≥99wt%。
[0014]實施例1
一種六鋁酸鈣-碳復合粉體及其制備方法。先將石灰石粉、金屬鋁粉和工業氧化鋁粉按石灰石粉:金屬鋁粉:工業氧化鋁粉的摩爾比為1: 1.3: 5.3進行配料，然后放入球磨機中，在氬氣氣氛下混磨4~10小時，制得六鋁酸鈣-碳復合粉體。
[0015]本實施例所制備的六鋁酸鈣-碳復合粉體的粒度為5ηm~10 μ m。
[0016]實施例2
一種六鋁酸鈣-碳復合粉體及其制備方法。先將石灰石粉、金屬鋁粉和工業氧化鋁粉按石灰石粉:金屬鋁粉:工業氧化鋁粉的摩爾比為1: 1.3: 5.3進行配料，然后放入球磨機中，在氬氣氣氛下混磨10-15小時，制得六鋁酸鈣-碳復合粉體。
[0017]本實施例所制備的六鋁酸鈣-碳復合粉體的粒度為10 μ m~30 μ m。
[0018]實施例3
一種六鋁酸鈣-碳復合粉體及其制備方法。先將石灰石粉、金屬鋁粉和工業氧化鋁粉按石灰石粉:金屬鋁粉:工業氧化鋁粉的摩爾比為1: 1.3: 5.3進行配料，然后放入球磨機中，在氬氣氣氛下混磨15~20小時，制得六鋁酸鈣-碳復合粉體。
[0019]本實施例所制備的六鋁酸鈣-碳復合粉體的粒度為30 μm~50 μ m。
[0020]實施例4
一種六鋁酸鈣-碳復合粉體及其制備方法。先將石灰石粉、金屬鋁粉和工業氧化鋁粉按石灰石粉:金屬鋁粉:工業氧化鋁粉的摩爾比為1: 1.3: 5.3進行配料，然后放入球磨機中，在氬氣氣氛下混磨20-25小時，制得六鋁酸鈣-碳復合粉體。
[0021]本實施例所制備的六鋁酸鈣-碳復合粉體的粒度為50 μm~70 μ m。[0022]實施例5
一種六鋁酸鈣-碳復合粉體及其制備方法。先將石灰石粉、金屬鋁粉和工業氧化鋁粉按石灰石粉:金屬鋁粉:工業氧化鋁粉的摩爾比為1: 1.3: 5.3進行配料，然后放入球磨機中，在氬氣氣氛下混磨25~30小時，制得六鋁酸鈣-碳復合粉體。
[0023]本實施例所制備的六鋁酸鈣-碳復合粉體的粒度為70 μ π~80 μ m。
[0024]本【具體實施方式】與現有技術相比具有如下積極效果:
本【具體實施方式】未引入石墨等碳素原料，而是利用石灰石分解釋放出的二氧化碳與金屬鋁粉反應來獲得碳，故成本低、工藝簡單且兼顧環保，所制備的六鋁酸鈣-碳復合粉體的粒度為5ηπ~80μηι。本【具體實施方式】通過粉末和球磨介質之間長時間的沖擊、碰撞和破碎，使粉末顆粒反復產生冷焊和斷裂，導致粉體顆粒細化、原子擴散、新生表面活性增大和表面自由能降低，從而極大促進化學反應進程，提高了粉體性能。克服了現有技術的鋁碳質低碳材料中基質組分混合不均以及鱗片石墨粒度較大對空隙填充有限的缺點，
由于六鋁酸鈣為優異 耐火原材料，具有熔點高、在含鐵熔渣中的溶解度低、在還原氣氛(即CO氣體)中的穩定性高、在堿性環境中的化學穩定性好、對熔融金屬和熔渣(鋼鐵和有色金屬)的潤濕性低的特點，加之粉體中碳的存在，使得復合粉體的性能能夠滿足苛刻的冶金環境下使用的需要。
[0025]因此，本【具體實施方式】具有工藝簡單、成本較低和環境友好的特點，所制備的六鋁酸鈣-碳復合粉體不僅熱震穩定性能和高溫體積穩定性好，且抗堿性、抗還原氣氛侵蝕、抗熔體侵蝕和抗熔渣侵蝕的能力強，可作為高溫陶瓷和耐火材料制備的原材料。
【權利要求】
1.一種六鋁酸鈣-碳復合粉體的制備方法，其特征在于所述制備方法是:先將石灰石粉、金屬鋁粉和工業氧化鋁粉按石灰石粉:金屬鋁粉:工業氧化鋁粉的摩爾比為1:1.3: 5.3進行配料，然后放入球磨機中，在氬氣氣氛下混磨4-30小時，制得六鋁酸鈣-碳復合粉體； 球磨機中的球磨介質為碳化鎢球。
2.根據權利要求1所述六鋁酸鈣-碳復合粉體的制備方法，其特征在于所述石灰石粉的粒度為5~100 μ m，石灰石粉中的CaCO3含量> 90wt%。
3.根據權利要求1所述六鋁酸鈣-碳復合粉體的制備方法，其特征在于所述金屬鋁粉的粒度為5~100 μ m，金屬鋁粉中的Al含量> 97wt%。
4.根據權利要求1所述六鋁酸鈣-碳復合粉體的制備方法，其特征在于所述工業氧化鋁粉的粒度為5~100 μ m,工業氧化鋁粉中的Al2O3含量> 99wt%。
5.一種六鋁酸鈣-碳復合粉體，其特征在于所述復合粉體是根據權利要求1-4項中任一項所述的六鋁酸鈣-碳復合粉體的制備方法所制備的六鋁酸鈣-碳復合粉體。
【文檔編號】C04B35/66GK103964871SQ201410185663
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】魏耀武, 葉昌松, 李楠 申請人:武漢科技大學