[发明专利]一种致密高纯六铝酸钙-刚玉复相材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种致密高纯六铝酸钙‑刚玉复相材料制备方法。这种材料以氧化铝颗粒、氧化铝细粉、金属铝粉、钙源为起始物料，加入临时结合剂，经轮碾机混合，机压或振动加压成型，坯体经干燥后，在高温窑炉内进行烧成，最高烧成温度为1600℃‑1750℃;成型时，利用金属铝粉的可塑性，用较低的成型压力就能制得致密的坯体。烧成时，利用金属铝粉低温液相烧结和金属铝粉氧化产物的高活性，使材料烧结提前，使得六铝酸钙生成的膨胀反应没有足够的空间，解决了原位生成六铝酸钙难以致密化的问题；本发明具有一次烧成、气孔率小、体积密度高、成本低等优点，能够直接应用于在还原气氛及碱性环境的热面。

技术领域

本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种致密高纯六铝酸钙-刚玉复相材料的制备方法。

背景技术

六铝酸钙（CaAl₁₂O₁₉，简写为CA₆，矿物名称：黑铝钙石）是 CaO-Al₂O₃系中Al₂O₃含量最高的铝酸钙相，其理论密度为 3.38g/cm³，熔点高达1875℃。六铝酸钙具有一系列的优良性能：与含氧化铁的熔渣形成固溶体的范围大，在碱性环境中有足够强的抗化学侵蚀能力，在还原气氛中高度稳定，主要结晶区大，在几种多元系统中有较低的溶解性。

六铝酸钙还原气氛下的高稳定性决定了其适用于有还原气氛的热工窑炉炉衬，碱蒸汽环境中抗侵蚀能力强决定了其适用于碱蒸汽环境下使用的耐火材料，与熔融金属及熔渣的润湿性低决定了其可作为金属冶炼用耐火材料。

虽然有关六铝酸钙的研究及专利众多，但多集中在利用原位反应膨胀制备轻质隔热材料、轻质骨料、轻质制品等方面；对于低成本一步烧成制备六铝酸钙复相致密材料方面并没有相关专利及研究，原因如下：

1、反应和烧结是两个相互影响又相互制约的过程；六铝酸钙的原位生成由于多步反应伴随着膨胀，且反应在烧结之前，烧结受制于板片状CA₆结构，故制备六铝酸钙致密材料难度很大。

2、工业产品安迈铝业的Bonite为合成六铝酸钙重质骨料；声称采用超高温烧结（＞1900℃）工艺生产，在烧结过程中，通过控制合适的加料量和工艺条件，可以达到接近Al₂O₃-CaO相图所示的平衡状态，从而制备相组成均匀以及物理化学性质均匀的原料。Bonite由90%的CA₆、少量的氧化铝和痕量的CA₂矿相组成。其Al₂O₃含量为90%，CaO8.5%，小于0.9%的SiO₂和痕量的其他杂质。因价格昂贵，并未得到很好的推广。

3、若要制备致密六铝酸钙材料，就需要使用相对稳定的氧化物原料α-Al₂O₃和死烧CaO，通过控制工艺，利用成本高昂的热压烧结限制六铝酸钙板片状晶体发育，制得较为致密的六铝酸钙材料，这种工艺并不适合价格较低的耐火材料大批量生产。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提出一种致密高纯六铝酸钙-刚玉复相材料的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：