[发明专利]一种超低热膨胀系数堇青石结构材料的工业化生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及堇青石材料制备领域,更具体的说是涉及一种超低热膨胀系数堇青石结构材料的工业化生产方法。

背景技术

堇青石具有低膨胀系数、优良的抗熱震性能,化学稳定性好等性质,广泛应用于汽车尾气催化净化、工业窑炉除尘蓄热、石油催化裂化等行业,是一种重要的结构陶瓷材料。

堇青石虽有多种途径的合成制备方法,但固相烧结法对于工业化规模生产目前依然是最主要方法；它是通过机械方法使初始原料的颗粒之间进行物理混合,再进行烧结来生产；由于原料颗粒之间是固相接触,接触面积及烧结反应程度都受到相当限制,使其反应速度慢,晶化程度偏低,生产周期长,而且产品品质受生产特点的影响而难以获得质量优异、稳定性高的产品。

随着现代工业窑炉的进步,采用超高温熔融的制造方法已经成为可能；如果堇青石前驱体材料能够采用熔融法制备,通过熔融改善组分的混合均匀程度,必将是一个重大的变革。与传统的固相烧结方法相比,它能明显提升材料的理化性能、提高晶化程度、提高产品质量的稳定性,扩大原料的选择范围,降低生产成本。

曾有一些熔融法制备堇青石方面的研究文献和专利发表,但由于条件的限制,这些研究还主要停留在实验室阶段,目前还未进行工业化生产。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足,提供一种超低热膨胀系数堇青石结构材料的工业化生产方法,使堇青石结构材料的生产更高效,质量更稳定,实现规模工业化生产。

为解决上述的技术问题,本发明采用以下技术方案:

一种超低热膨胀系数堇青石结构材料的工业化生产方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)将制备堇青石材料的镁源、铝源、硅源换算成元素Mg、Al、Si的摩尔数,按摩尔比为Mg:Al:Si＝2:3.4-4:4.5-5.2混合均匀,得到堇青石混合物料,所述镁源为氧化镁,碳酸镁,氢氧化镁一种或多种,所述铝源为氢氧化铝,氧化铝一种或多种,所述硅源为石英粉；

(2)将步骤(1)中的堇青石混合物料投入熔炉中进行熔融,所述熔炉的温度为1580-1660℃；

(3)将经过步骤(2)熔融后的堇青石混合物料的熔液从熔炉中放出,水淬、烘干得到颗粒状堇青石前驱体材料；

(4)将步骤(3)中得到的颗粒状堇青石前驱体材料在晶化炉内进行晶化处理；

(5)将晶化处理后的物料进行破碎或粉磨,即成为制备各种堇青石产品的工业化原料。

优选的,所述的镁源,铝源,硅源物质的杂质含量按重量百分比计小于0.15％。

优选的,所述的硅源为SiO₂含量按重量百分比计大于或等于99.3％的石英粉。

优选的,所述的镁源为轻质氧化镁。

优选的,所述的铝源为氢氧化铝。

优选的,所述的步骤(2)中熔炉的加热方式为火焰直接加热或电加热。

优选的,所述步骤(2)中熔炉的加料方式为连续加料。

优选的,所述的步骤(3)中烘干得到颗粒状堇青石前驱体材料的粒度小于6目。

优选的,所述步骤(4)中晶化处理的过程为:将颗粒状堇青石前驱体材料投入晶化炉,将晶化炉升温至740-760℃,并保温180min,升温速率为5-8℃/min；然后再将晶化炉升温至1215-1245℃,并保温180min,升温速率为5-8℃/min；最后,冷却即可。

优选的,所述步骤(5)中破碎粒径为20-100目；粉磨粒径为200-400目。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

1.采用本发明方法进行堇青石结构材料生产,可以实现连续性规模化工业生产；一台熔炉(熔化面积16m²)一天产量则可生产20-30吨,而且质量稳定，提高了材料的理化性能，提高了材料的晶化程度。

2.本发明对原材料的选择范围宽,不受晶型、组成、挥发分等因素影响；采用各工艺流程及设备均已成熟和使用,生产效率高,产品质量稳定。

具体实施方式

下面对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

[实施例1]