[发明专利]一种近球形α‑氧化铝微粉的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及高温耐火材料领域，具体涉及一种近球形α-氧化铝微粉的制备方法及应用。

背景技术

微粉的使用推动了耐火材料的发展，尤其是α-氧化铝微粉和二氧化硅微粉在浇注料中的使用，使浇注成型体的含水量下降，致密度提高。二氧化硅微粉的颗粒呈球形，球形颗粒具有较小的比表面积，较大的堆积密度，而且球形颗粒各向同性好、应力应变均匀，球形颗粒摩擦系数小，加入耐火材料基质中时，流动性及充填性好，能有效释放水分，但是，二氧化硅微粉的熔点低，容易引入杂质与基质中的其它组分在高温下反应形成低熔点物相，降低材料的高温使用性能。而α-氧化铝微粉熔点高，高温稳定性好，若能具有球形的颗粒外形，则可以完全取代二氧化硅微粉，从而提高材料的高温使用性能。

中国专利(申请号为2014102083066)公开了一种活性煅烧氧化铝微粉及其加工工艺，该工艺对常规氧化铝微粉的加工工艺进行了改进，以工业氧化铝粉、氢氧化铝为主料，助磨剂和复合矿化剂为辅料，复合矿化剂为氯化铵和氟化铝的混合物，球磨机细磨，然后在成球机内成球，再进行烘干通过竖窑烧结而成，既降低了产品的杂质含量，又降低了产品的成本，同时提高了产品活性，然而其生产的氧化铝微粉的颗粒形貌仍然是市场上的普遍存在的。目前，市场上的α-氧化铝微粉产品的颗粒形貌主要是片状、板状、粒状、柱状和针状等，这是由α-氧化铝六方最紧密堆积的晶体结构与生长习性决定的，在不加外界干预的情况下α-氧化铝不能自发形成球形颗粒，这样就造成了目前该产品加入到材料基质中后材料的充填性不好，当加入量过多时，容易锁住水分，增加了材料的加水量，使成型后的材料致密性差，由于结构因素劣化了整体的高温使用性能，而使材料的良好性能未能得到充分的发挥。

中国专利(申请号为2014100905009)公开了一种椭球状、近六边形板片状或鼓状原级颗粒或其团聚体组成的α-氧化铝粉体的制备方法，该方法通过改变制备条件能够有效控制α-氧化铝粉体的颗粒形貌，但是其制备方法复杂，生产成本高，不利于工业化生产。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本申请提供了一种近球形α-氧化铝微粉的制备方法，能够生产出成本低、具有近球形单一形貌的α-氧化铝微粉。

为实现上述目的，本申请的技术方案为：

一种近球形α-氧化铝微粉的制备方法，将含铝原料和添加剂混合均匀，煅烧至少10h，经研磨即可获得产品，所述添加剂为硼酸和氧化镁的混合物，所述硼酸和氧化镁的混合物中硼酸和氧化镁的质量比为1:0.1-10。

物质传质方式对α-氧化铝的显微结构有重要的影响，在以固相传质为主要物质输送方式的晶体生长过程中，形成的主要是蠕虫状结晶，在以气相传质为主要物质输送的晶体生长过程中，由气相输送的物质会优选沉积在晶体能量较高的位置，如晶体角、棱的位置，物质不断沉积到这些位置，从而促进晶体的生长；本发明的主要技术核心为添加剂种类的选择，加入不同的添加剂获得混合传质过程，控制晶体的生长。在没有添加剂的情况下煅烧后的α-氧化铝，一次晶体较含铝原料母晶大得多。由于α-氧化铝的蒸气压较低，在高温煅烧过程中，固相传质对α-氧化铝的一次晶体生长起到了决定性作用，两个或多个颗粒之间相互融合，形成颈缩，从而形成了空间网状结晶。本发明中硼酸通过抑制α-氧化铝的形核，同时脱除氧化铝中的氧化钠，从而促进α-氧化铝向蠕虫状晶体生长，颗粒外形圆滑，生长过程以固相传质为主，少量的气相传质；在高温下氧化镁与氧化铝反应生成镁铝尖晶石，氧化镁和镁铝尖晶石的挥发性较高，从而吸附于α-氧化铝的一次晶体表面，抑制α-氧化铝的一次晶体生长；通过硼酸和氧化镁的相互作用，使整个晶体生长过程以固相传质为主，气相传质为辅，气相中的氧化铝浓度适中，从而控制了α-氧化铝的一次晶体生长，并且形成为近球状颗粒。

而添加氯化铵和氟化铵的混合物或其他添加剂，在高温下，这些物质分解形成气相，使反应过程中的氧化铝浓度较高，一次晶体生长速率相对较快，使α-氧化铝的晶体生长由固相传质为主变成以气相传质为主，生成的一次晶体较大，且制备出的晶体为六方片状或六方柱状。本发明的制备方法简单，容易操作，更适应工业化生产。

优选的，所述含铝原料为氧化铝。能够降低生产成本。

进一步优选的，所述氧化铝为工业氧化铝、含水氧化铝或两者的混合。工业氧化铝为γ-氧化铝，含水氧化铝为三水氧化铝，工业氧化铝和含水氧化铝生产成本更低。

优选的，所述添加剂的重量为含铝原料与添加剂总重量的0.1～1.1％。该配比下产生的α-氧化铝微粉的形貌更好。