本發明屬于耐火涂料技術領域。具體涉及一種高溫窯爐用高鋁耐火涂料及其制備方法。
背景技術：
隨著鋼鐵、水泥、玻璃和化工等工業的日益發展，世界各國在研究開發耐火材料新品種、改進和提高產品質量、延長使用壽命和降低耐火材料消耗等方面取得了長足的發展。
高溫工業的發展，對耐火材料提出了新的要求，例如便利的生產/施工性、良好的抗熱沖擊和耐侵蝕/滲透性、適宜的導熱系數、高溫結構的穩定性等，就耐火涂料而言，要求其具有優良的抗熱沖擊性、抗侵蝕性和較低的導熱系數等。但在現有的技術中，往往只注重于促進涂料硬化和提高生產效率，反而忽視了涂料高溫使用性能的改善。
技術實現要素：
本發明旨在克服現有技術的不足，目的是提供一種原料來源廣泛和生產成本低的高溫窯爐用高鋁耐火涂料的制備方法；用該方法制備的高溫窯爐用高鋁耐火涂料耐高溫性能優異、強度高、抗侵蝕性優良和紅外反射率高。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案的具體步驟是：
第一步，將30~50wt%的含鋁原料、20~40wt%的含稀土原料、10~20wt%的含鋅原料、1~10wt%的表面活性劑、1~10wt%的添加劑和1~10wt%的含鋁溶液混合均勻，球磨，得到混合料漿。
第二步，將20~40wt%的所述含鋁原料、20~40wt%的所述含稀土原料、1~10wt%的所述含鋅原料、10~20wt%的含鈦原料和1~10wt%的所述含鋁溶液混合均勻，在50~100MPa條件下壓制成型；然后在還原氣氛和800~1300℃條件下熱處理3~6小時，于所述混合料漿中真空浸漬2~6小時，再于1200~1500℃條件下熱處理3~6小時，破碎，研磨，篩分，得到粒度小于0.045mm的A物料和粒度為0.045~3mm的B物料。
第三步，將40~60wt%的所述A物料、20~40wt%的城市污泥、1~10wt%的所述含鈦原料和1~10wt%的所述混合料漿混合均勻，造粒；然后于還原氣氛和200~500℃條件下熱處理3~6小時，再于中性氣氛和800~1200℃條件下熱處理3~6小時，得到粒度小于3mm的C物料。
第四步，將20~40wt%的剛玉、20~40wt%的所述A物料、10~20wt%的所述B物料、10~20wt%的所述C物料、1~10wt%的含鈦原料、1~10wt%的表面活性劑和1~10wt%的添加劑混合均勻，制得高溫窯爐用高鋁耐火涂料。
含鋁原料的粒度小于0.088mm；所述含鋁原料為水合氧化鋁或氫氧化鋁，水合氧化鋁中SiO2的含量小于0.3wt%，氫氧化鋁中Al(OH)3的含量大于99wt%。
含稀土原料的粒度小于0.088mm；所述含稀土原料為氫氧化釤或氫氧化釹，氫氧化釤中Sm(OH)3的含量大于99wt%，氫氧化釹中Nd(OH)3的含量大于99wt%。
含鋅原料的粒度小于0.088mm；所述含鋅原料為碳酸鋅或硫酸鋅，碳酸鋅中ZnCO3的含量大于99wt%，硫酸鋅中ZnSO4的含量大于99wt%。
所述城市污泥的含水量小于10wt%，粒度小于0.088mm；所述城市污泥中SiO2含量大于30wt%，Fe2O3含量小于6wt%，Al2O3含量大于10wt%。
含鈦原料的粒度小于0.088mm；所述含鈦原料為偏鈦酸或鈦白粉，偏鈦酸中TiO(OH)2的含量大于99wt%，鈦白粉中TiO2的含量大于99wt%。
所述表面活性劑為十二烷基二甲基甜菜堿或為丙烯酸甲酯。
所述添加劑為羥乙基纖維素或為羧甲基纖維素。
所述含鋁溶液為鋁溶膠或為聚氯化鋁的水溶液，含鋁溶液的濃度為25~30wt%。
所述還原氣氛為氫氣氣氛或為一氧化碳氣氛。
所述真空浸漬的真空度為0.01~0.06MPa。
所述中性氣氛為氮氣氣氛或為氬氣氣氛。
所述剛玉的粒度小于3mm；所述剛玉為棕剛玉或板狀剛玉，所述剛玉中Al2O3的含量大于96wt%。
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：
本發明所采用的原料來源廣泛，生產成本低；本發明通過對各步驟中的氣氛、粒度、成型及熱處理等工序的嚴格控制，既有利于不同原料顆粒的均化及各種原料顆粒之間的緊密接觸，也為微結構的形成提供了合理空間，因而所制備的高溫窯爐用高鋁耐火涂料不僅耐高溫性能優異，且強度高、抗侵蝕性優良和紅外反射率高。
本發明制備的高溫窯爐用高鋁耐火涂料：燒后（1500℃×3h）耐壓強度大于12MPa；紅外反射率大于0.8。
因此，本發明來源廣泛和生產成本低，所制備的高溫窯爐用高鋁耐火涂料耐高溫性能優異、強度高、抗侵蝕性優良和紅外反射率高。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
為避免重復，先將本具體實施方式所涉及的物料和真空度統一描述如下，實施例中不再贅述：
所述含鋁原料的粒度小于0.088mm；所述水合氧化鋁中SiO2的含量小于0.3wt%，所述氫氧化鋁中Al(OH)3的含量大于99wt%。
所述含稀土原料的粒度小于0.088mm；所述氫氧化釤中Sm(OH)3的含量大于99wt%，所述氫氧化釹中Nd(OH)3的含量大于99wt%。
所述含鋅原料的粒度小于0.088mm；所述碳酸鋅中ZnCO3的含量大于99wt%，所述硫酸鋅中ZnSO4的含量大于99wt%。
所述城市污泥的含水量小于10wt%，粒度小于0.088mm；所述城市污泥中SiO2含量大于30wt%，Fe2O3含量小于6wt%，Al2O3含量大于10wt%。
所述含鈦原料的粒度小于0.088mm；所述偏鈦酸中TiO(OH)2的含量大于99wt%，所述鈦白粉中TiO2的含量大于99wt%。
所述含鋁溶液的濃度為25~30wt%。
所述真空浸漬的真空度為0.01~0.06MPa。
所述剛玉的粒度小于3mm；所述剛玉中Al2O3的含量大于96wt%。
實施例1
一種高溫窯爐用高鋁耐火涂料及其制備方法。本實施例所述制備方法的具體步驟是：
第一步，將30~40wt%的含鋁原料、30~40wt%的含稀土原料、10~15wt%的含鋅原料、5~10wt%的表面活性劑、1~6wt%的添加劑和5~10wt%的含鋁溶液混合均勻，球磨，得到混合料漿。
第二步，將20~30wt%的所述含鋁原料、30~40wt%的所述含稀土原料、1~10wt%的所述含鋅原料、10~20wt%的含鈦原料和1~10wt%的所述含鋁溶液混合均勻，在50~100MPa條件下壓制成型；然后在還原氣氛和800~1200℃條件下熱處理3~6小時，于所述混合料漿中真空浸漬2~6小時，再于1200~1400℃條件下熱處理3~6小時，破碎，研磨，篩分，得到粒度小于0.045mm的A物料和粒度為0.045~3mm的B物料。
第三步，將40~50wt%的所述A物料、30~40wt%的城市污泥、1~10wt%的所述含鈦原料和1~10wt%的所述混合料漿混合均勻，造粒；然后于還原氣氛和200~400℃條件下熱處理3~6小時，再于中性氣氛和800~1100℃條件下熱處理3~6小時，得到粒度小于3mm的C物料。
第四步，將20~30wt%的剛玉、30~40wt%的所述A物料、10~15wt%的所述B物料、15~20wt%的所述C物料、1~10wt%的含鈦原料、1~10wt%的表面活性劑和1~10wt%的添加劑混合均勻，制得高溫窯爐用高鋁耐火涂料。
本實施例中：
所述含鋁原料為水合氧化鋁；
所述含稀土原料為氫氧化釤；
所述含鋅原料為碳酸鋅；
所述含鈦原料為偏鈦酸；
所述表面活性劑為十二烷基二甲基甜菜堿；
所述添加劑為羥乙基纖維素；
所述含鋁溶液為鋁溶膠；
所述還原氣氛為氫氣氣氛；
所述中性氣氛為氮氣氣氛；
所述剛玉為棕剛玉。
本實施例制備的高溫窯爐用高鋁耐火涂料耐高溫性能優異、抗侵蝕性優良和紅外反射率高。經測定：燒后(1500℃×3h)耐壓強度大于12MPa；紅外反射率大于0.8。
實施例2
一種高溫窯爐用高鋁耐火涂料及其制備方法。本實施例除下述物料外，其余同實施例1：
所述含鋁原料為氫氧化鋁；
所述含稀土原料為氫氧化釹；
所述含鋅原料為硫酸鋅；
所述含鈦原料為鈦白粉；
所述表面活性劑為丙烯酸甲酯；
所述添加劑為羧甲基纖維素；
所述含鋁溶液為聚氯化鋁的水溶液；
所述還原氣氛為一氧化碳氣氛；
所述中性氣氛為氬氣氣氛；
所述剛玉為板狀剛玉。
本實施例制備的高溫窯爐用高鋁耐火涂料耐高溫性能優異、抗侵蝕性優良和紅外反射率高。經測定：燒后(1500℃×3h)耐壓強度大于15MPa；紅外反射率大于0.8。
實施例3
一種高溫窯爐用高鋁耐火涂料及其制備方法。本實施例所述制備方法的具體步驟是：
第一步，將40~50wt%的含鋁原料、20~30wt%的含稀土原料、15~20wt%的含鋅原料、1~6wt%的表面活性劑、5~10wt%的添加劑和1~6wt%的含鋁溶液混合均勻，球磨，得到混合料漿。
第二步，將30~40wt%的所述含鋁原料、20~30wt%的所述含稀土原料、1~10wt%的所述含鋅原料、10~20wt%的含鈦原料和1~10wt%的所述含鋁溶液混合均勻，在50~100MPa條件下壓制成型；然后在還原氣氛和900~1300℃條件下熱處理3~6小時，于所述混合料漿中真空浸漬2~6小時，再于1300~1500℃條件下熱處理3~6小時，破碎，研磨，篩分，得到粒度小于0.045mm的A物料和粒度為0.045~3mm的B物料。
第三步，將50~60wt%的所述A物料、20~30wt%的城市污泥、1~10wt%的所述含鈦原料和1~10wt%的所述混合料漿混合均勻，造粒；然后于還原氣氛和300~500℃條件下熱處理3~6小時，再于中性氣氛和900~1200℃條件下熱處理3~6小時，得到粒度小于3mm的C物料。
第四步，將30~40wt%的剛玉、20~30wt%的所述A物料、15~20wt%的所述B物料、10~15wt%的所述C物料、1~10wt%的含鈦原料、1~10wt%的表面活性劑和1~10wt%的添加劑混合均勻，制得高溫窯爐用高鋁耐火涂料。
本實施例中：
所述含鋁原料為水合氧化鋁；
所述含稀土原料為氫氧化釤；
所述含鋅原料為碳酸鋅；
所述含鈦原料為偏鈦酸；
所述表面活性劑為十二烷基二甲基甜菜堿；
所述添加劑為羥乙基纖維素；
所述含鋁溶液為鋁溶膠；
所述還原氣氛為氫氣氣氛；
所述中性氣氛為氮氣氣氛；
所述剛玉為棕剛玉。
本實施例制備的高溫窯爐用高鋁耐火涂料耐高溫性能優異、抗侵蝕性優良和紅外反射率高。經測定：燒后(1500℃×3h)耐壓強度大于12MPa；紅外反射率大于0.8。
實施例4
一種高溫窯爐用高鋁耐火涂料及其制備方法。本實施例除下述物料外，其余同實施例3：
所述含鋁原料為氫氧化鋁；
所述含稀土原料為氫氧化釹；
所述含鋅原料為硫酸鋅；
所述含鈦原料為鈦白粉；
所述表面活性劑為丙烯酸甲酯；
所述添加劑為羧甲基纖維素；
所述含鋁溶液為聚氯化鋁的水溶液；
所述還原氣氛為一氧化碳氣氛；
所述中性氣氛為氬氣氣氛；
所述剛玉為板狀剛玉。
本實施例制備的高溫窯爐用高鋁耐火涂料耐高溫性能優異、抗侵蝕性優良和紅外反射率高。經測定：燒后(1500℃×3h)耐壓強度大于14MPa；紅外反射率大于0.8。
本具體實施方式與現有技術相比具有如下積極效果：
本具體實施方式所采用的原料來源廣泛，生產成本低；本具體實施方式通過對各步驟中的氣氛、粒度、成型及熱處理等工序的嚴格控制，既有利于不同原料顆粒的均化及各種原料顆粒之間的緊密接觸，也為微結構的形成提供了合理空間，因而所制備的高溫窯爐用高鋁耐火涂料不僅耐高溫性能優異，且強度高、抗侵蝕性優良和紅外反射率高。
本具體實施方式制備的高溫窯爐用高鋁耐火涂料：燒后（1500℃×3h）耐壓強度大于12MPa；紅外反射率大于0.8。
因此，本具體實施方式來源廣泛和生產成本低，所制備的高溫窯爐用高鋁耐火涂料耐高溫性能優異、強度高、抗侵蝕性優良和紅外反射率高。