[发明专利]基于MgO调控原料晶体形貌的CMA材料的工业化制备方法

说明书

本发明提供了一种基于MgO调控原料晶体形貌的CMA材料的工业化制备方法，步骤包括：根据CMA材料应用领域的不同，将氧化铝、氧化钙源和氧化镁按相应的质量百分比配备原料；将配备的原料混合采用湿法球磨得到的浆料；将料浆干燥后破碎筛分得到粉料；将粉料机压成型得到生坯；将生坯干燥后在空气气氛下烧结，然后冷却得到CMA材料。本发明提供的一种基于MgO调控原料晶体形貌的CMA材料的工业化制备方法，通过优化原料中MgO的加入量调控CMA材料的晶体形貌，可以制得用作致密耐火材料的等轴状晶体形貌的CMA材料和用作隔热保温层多孔耐火材料的片状或板片状晶体形貌的CMA材料，以适应不同工业领域的应用要求。

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，特别涉及一种基于MgO调控原料晶体形貌的CMA材料的工业化制备方法。

背景技术

钢铁行业是体现一个国家整体工业发展水平的重要标志，对保障国家重大工程建设、提升装备制造水平、促进节能减排和相关应用领域技术升级具有重要意义。

随着国家重大工程建设项目的不断落实，对高品质洁净钢、高温合金的研发与生产提出越来越高的要求，而耐火材料直接参与钢铁冶炼过程，不仅是冶金行业安全高效生产的重要保障，还与对金属成品质量直接挂钩。一方面钢水在钢包中长时间停留必然会造成钢水温度的散失，而导热高的保温材料会导致钢水散热损失加剧，钢包壳体变形更加严重，钢水温降速率也会增大，造成包壁严重挂渣、结瘤、结冷钢。此外，过度的低温，甚至还会迫使中包断流终浇，不仅影响铸坯质量，钢水收得率低，也增加了生产成本。因此钢包永久层用耐火材料的保温性能成为了钢厂的重要需求之一。另一方面赋予生产流程中实时与金属熔液接触的包壁内衬耐火材料净化功能是从事钢铁行业以及耐火材料行业人员的共同期望。所以保温耐火材料与内衬耐火材料在冶炼过程中均承担着重要的使命。而耐火材料是由各种不同种类的耐火原料在特定的工艺条件下加工生产而成。耐火材料需通过不同特性的耐火原料来满足特定的服役环境。

CMA材料是磁铅石结构的CaAl₁₂O₁₉(CA₆)和立方结构的MgAl₂O₄(MA)在高温下发生固溶反应而形成的CaO-MgO-Al₂O₃三元系列化合物，简称为CMA材料。它同时包含了CaAl₁₂O₁₉和MgAl₂O₄的特点，如具有熔点高、导热系数低、隔热保温性好、热稳定性好、耐热震性好以及抗渣性能优异等特点，并且在还原气氛中(如CO中)十分稳定，对于金属熔体(包括钢铁和一些有色金属)和熔渣具有较低的润湿作用，因此在作为耐火原料方面具有较大潜力。

在CMA材料的结构中，由于c轴方向的尖晶石基块单元被镜面层分离，因此氧离子垂直于c轴方向扩散速度快于沿c轴方向的扩散速度，这导致CMA材料晶体沿c轴方向的生长被抑制，具有优先形成片状或板状晶体的特性。这种片状或板状的特征，使它的片状或板状各向异性生长导致孔隙率大，更适合作为隔热保温耐火材料的原料，但不能应用于致密耐火材料的原料。

因此，为了满足CMA材料在不同工业领域的应用要求，往往需要制备多孔和致密两种晶体形貌的CMA材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于MgO调控原料晶体形貌的CMA材料的工业化制备方法，通过优化原料中MgO的加入量对制备的CMA材料的晶体形貌进行调控，分别制得可用作致密耐火材料的等轴状晶体形貌的CMA材料和可用作隔热保温层多孔耐火材料的片状或板片状晶体形貌的CMA材料，以适应不同工业领域的应用要求。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于MgO调控原料晶体形貌的CMA材料的工业化制备方法，包括如下步骤：

根据CMA材料工业化应用领域的不同，将氧化铝、氧化钙源和氧化镁按相应的质量百分比配备原料；

将配备的原料混合采用湿法球磨得到的浆料；