专利名称：：一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法技术领域：，具体涉及一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法。：节约能源，是经济保持可持续发展的重要措施之一，保温绝热则是节能的重要措施之一，因而，具有微纳米孔的隔热保温材料在隔热保温领域具有重要的地位。隔热材料是指气孔率高、体积密度低、热导率低的材料。为了在各种气氛(空气、H2,N2及CO等)下，满足金属、非金属及其制品的高温热处理工艺要求，并降低能源消耗，不少科技人员致力于研究在高温(1750-180(TC)下使用的轻质隔热材料。高强、超轻、低导热也一直是国内外轻质隔热材料的发展方向。目前，镁铝尖晶石在钢包等设备中已广泛应用。由于其高热导率，使钢包中钢水温度降低，钢包内衬温度下降，导致内衬表面粘钢，粘渣；钢包外壳温度升高，导致钢包外壳变形，这使得炼钢变得困难。其它一些轻质隔热材料尽管热导率低，但耐火温度不够高，且存在烧后线收缩及在使用中收缩的问题，将导致钢包内衬出现缝隙，使钢包散热过快，并存在漏钢，渗钢的风险。关于钢包的隔热问题也已有了一些研究，如使用低密度的镁铝尖晶石骨料，制备了一种低密度的钢包浇注料(R.Chen,P.He,N.Wang,J.MouandF.Gan."developmentofaLowDensityCastableforSteelLadle，”UNITECR，(《Proceedings，2003)；“一种轻质镁铝尖晶石原料的制备方法”(CN200810049037.8)专利技术，提出了一种轻质镁铝尖晶石的制备方法，采用Y-Al2O3细粉和菱镁矿细粉为主要原料，半干法成型，将烘烤后的坯体在16501800°C煅烧，保温24小时，制得的轻质镁铝尖晶石原料可用于制备镁铝尖晶石质隔热耐火材料制品；也有以氧化铝和氧化镁为主要原料(孙丽枫.镁铝尖晶石轻质耐火材料的合成.东北大学硕土学位论文，2005)，外加一定量的成孔剂，可塑法成型，制备了镁铝尖晶石轻质耐火材料。前两种方法虽然缓解了这一问题，但都需经过两步才制得轻质隔热材料，不但工艺复杂，而且消耗大量能源，制得的轻质隔热材料导热系数高，存在烧后线收缩及在使用中收缩的问题，因而在使用效果上电不是很明显。而第三种方法也有不足之处，其产品在制备过程中生坯强度低，成品易变形。
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种制作工艺简单和节约能源的刚玉尖晶石轻质隔热材料的制备方法。用该方法所制备的刚玉尖晶石轻质隔热材料具有强度高、导热系数低和微膨胀的特点。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是以4060衬％的α-Al2O3细粉、25α-Al2O3微粉、2IOwt%的P-Al2O3微粉和5电熔镁砂为原料，外加上述原料2035wt%的水和0.1Iwt%的减水剂，混合35分钟，再外加上述原料0.20.4衬％的泡沫剂，混合均勻，浇注成型，干燥后在14501700°C的条件下烧成，保温35小时。上述技术方案中α-Al2O3细粉的粒度为200目；电熔镁砂的粒度为200目；减水剂为聚羧酸类减水剂、无机盐类减水剂、木质素系减水剂、萘系减水剂中的一种。由于采用上述技术方案，本发明能通过一步法制得刚玉尖晶石轻质隔热材料，操作工艺简单，节约能源，环境污染少；由于掺入该材料中的泡沫剂能在材料中形成大量封闭和分布均勻的小孔，气体分子很难相互碰撞，结果将使材料热导率大大减低；形成的大量气孔也使材料具有较低的体积密度，另外，由于采用氧化铝和电熔镁砂为原料，二者会在烧成过程中反应生产尖晶石，并伴随一定(58%)的体积膨胀，从而导致材料的体积密度降低。本发明所制备的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为0.82.2g/Cm3，500°C时导热系数为0.21.Ow/(m.k)，线变化率为0.5%1.5%，耐压强度达到360Mpa。因此，本发明具有工艺简单和节约能源的特点，所制备的刚玉尖晶石轻质隔热材料具有强度高、导热系数低和微膨胀的优点。具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制本具体实施方式中α-Al2O3细粉和电熔镁砂的粒度为200日，以下实施例中将不赘述实施例1一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法。以4045衬％的α-Al2O3细粉、35α-Al2O3微粉、2P-Al2O3微粉和12电熔镁砂为原料，外加上述原料2025wt%的水和0.30.5wt%的聚羧酸类减水剂，混合35分钟，再外加上述原料0.20.3衬％的泡沫剂，混合均勻，浇注成型，干燥后在14501600°C的条件下烧成，保温34小时。减水剂为聚羧酸类减水剂、无机盐类减水剂、木质素系减水剂、萘系减水剂本实施例ι所制得的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为0.81.Og/cm3,500°C时导热系数为0.20.4w/(m.k)，线变化率为1.0%1.5%，耐压强度达到3lOMpa。实施例2:一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法。以4550衬％的0^1203细粉、30α-Al2O3微粉、2P-Al2O3微粉和15电熔镁砂为原料，外加上述原料2530wt%的水和0.10.3wt%的无机盐类减水剂，混合35分钟，再外加上述原料0.30.4衬％的泡沫剂，混合均勻，浇注成型，干燥后在160001700°C的条件下烧成，保温45小时。本实施例2所制得的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为1.01.2g/cm3,500°C时导热系数为0.30.5w/(m.k)，线变化率为0.8%1.2%，耐压强度达到615Mpa。实施例3:一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法。以5055wt%的α-Al2O3细粉、25α-Al2O3微粉、2P-Al2O3微粉和10电熔镁砂为原料，外加上述原料3035wt%的水和0.10.5wt%的聚羧酸类减水剂，混合35分钟，再外加上述原料0.20.3衬％的泡沫剂，混合均勻，浇注成型，干燥后在14501600°C的条件下烧成，保温34小时。本实施例3所制得的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为1.21.4g/cm3,500°C时导热系数为0.40.6w/(m.k)，线变化率为0.5%0.8%，耐压强度达到1020Mpa。实施例4一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法。以5560衬％的α-Al2O3细粉、25α-Al2O3微粉、3IOwt%的P-Al2O3微粉和5IOwt%的电熔镁砂为原料，外加上述原料3035wt%的水和0.10.5wt%的无机盐类减水剂，混合35分钟，再外加上述原料0.20.3衬％的泡沫剂，混合均勻，浇注成型，干燥后在14501600°C的条件下烧成，保温45小时。本实施例4所制得的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为1.41.6g/cm3,500°C时导热系数为0.50.7w/(m.k)，线变化率为0.5%0.8%，耐压强度达到2030Mpa。实施例5一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法。以4043wt%的α-Al2O3细粉、35α-Al2O3微粉、3P-Al2O3微粉和17电熔镁砂为原料，外加上述原料2530wt%的水和0.5Iwt%的聚羧酸类减水剂，混合35分钟，再外加上述原料0.30.4衬％的泡沫剂，混合均勻，浇注成型，干燥后在16001700°C的条件下烧成，保温34小时。本实施例5所制得的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为1.61.8g/cm3,500°C时导热系数为0.60.8w/(m.k)，线变化率为0.7%1.0%，耐压强度达到3040Mpao实施例6一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法。以4346wt%的α-Al2O3细粉、35α-Al2O3微粉、5P-Al2O3微粉和14电熔镁砂为原料，外加上述原料2230wt%的水和0.20.5wt%的木质素系减水剂，混合35分钟，再外加上述原料0.20.3衬％的泡沫剂，混合均勻，浇注成型，干燥后在15501700°C的条件下烧成，保温45小时。本实施例6所制得的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为1.82.Og/cm3,500°C时导热系数为0.70.9w/(m.k)，线变化率为0.8%1.2%，耐压强度达到4050Mpao实施例7:一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法。以4649wt%的α-Al2O3细粉、32α-Al2O3微粉、7IOwt%的P-Al2O3微粉和11电熔镁砂为原料，外加上述原料3035wt%的水和0.30.6wt%的无机盐类减水剂，混合35分钟，再外加上述原料0.30.4衬％的泡沫剂，混合均勻，浇注成型，干燥后在15501700°C的条件下烧成，保温34小时。本实施例7所制得的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为2.02.2g/cm3,500°C时导热系数为0.81.0W/(m.k)，线变化率为0.7%1.2%，耐压强度达到5060Mpa。实施例8一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法。以4952wt%的α-Al2O3细粉、2932wt%的α-Al2O3微粉、59wt%的P-Al2O3微粉和81Iwt%的电熔镁砂为原料，外加上述原料3035wt%的水和0.6Iwt%的木质素系减水剂，混合35分钟，再外加上述原料0.30.4wt%的泡沫剂，混合均勻，浇注成型，干燥后在14501600°C的条件下烧成，保温45小时。本实施例8所制得的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为0.81.4g/cm3,500°C时导热系数为0.20.6w/(m.k)，线变化率为0.7%1.5%，耐压强度达到320Mpa。实施例9一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法。以5255衬％的0^1203细粉、26α-Al2O3微粉、2P-Al2O3微粉和10电熔镁砂为原料，外加上述原料2030wt%的水和0.10.3wt%的萘系减水剂，混合35分钟，再外加上述原料0.20.3wt%的泡沫剂，混合均勻，浇注成型，干燥后在15501700°C的条件下烧成，保温34小时。本实施例9所制得的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为1.41.8g/cm3,500°C时导热系数为0.40.7w/(m.k)，线变化率为0.5%1.0%，耐压强度达到2040Mpao实施例10一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法。以5560衬％的0^1203细粉、25α-Al2O3微粉、3P-Al2O3微粉和5IOwt%的电熔镁砂为原料，外加上述原料2535wt%的水和0.30.5wt%的无机盐类减水剂，混合35分钟，再外加上述原料0.30.4衬％的泡沫剂，混合均勻，浇注成型，干燥后在14501600°C的条件下烧成，保温45小时。本实施例10所制得的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为1.82.2g/cm3,500°C时导热系数为0.61.0W/(m.k)，线变化率为0.5%0.8%，耐压强度达到4060Mpa。本具体实施方式通过一步法制得刚玉尖晶石轻质隔热材料，操作工艺简单，节约能源，环境污染少；由于掺入该材料中的泡沫剂能在材料中形成大量封闭和分布均勻的小孔，气体分子很难相互碰撞，结果将使材料热导率大大减低；形成的大量气孔也使材料具有较低的体积密度，另外，由于采用氧化铝和电熔镁砂为原料，二者会在烧成过程中反应生产尖晶石，并伴随一定(58%)的体积膨胀，从而导致材料的体积密度降低。本具体实施方式所制备的刚玉尖晶石轻质隔热材料的体积密度为0.82.2g/cm3，500°C时导热系数为0.21.Ow/(m.k)，线变化率为0.5%1.5%，耐压强度达到360Mpa。因此，本具体实施方式具有工艺简单和节约能源的特点；所制备的刚玉尖晶石轻质隔热材料具有强度高、导热系数低和微膨胀的优点，有效地解决了传统轻质隔热材料因导热系数高，烧后线收缩等缺点而在钢包等设备中应用出现的问题(钢包散热快，渗钢等)ο权利要求一种刚玉尖晶石轻质隔热材料的制备方法，其特征在于以40～60wt％的αAl2O3细粉、25～40wt％的αAl2O3微粉、2～10wt％的ρAl2O3微粉和5～20wt％的电熔镁砂为原料，外加上述原料20～35wt％的水和0.1～1wt％的减水剂，混合3～5分钟，再外加上述原料0.2～0.4wt％的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在1450～1700℃的条件下烧成，保温3～5小时。2.根据权利要求1所述的刚玉尖晶石轻质隔热材料的制备方法，其特征在于所述的α-Al2O3细粉的粒度为200目。3.根据权利要求1所述的刚玉尖晶石轻质隔热材料的制备方法，其特征在于所述的电熔镁砂的粒度为200目。4.根据权利要求1所述的刚玉尖晶石轻质隔热材料的制备方法，其特征在于所述的减水剂为聚羧酸类减水剂、无机盐类减水剂、木质素系减水剂、萘系减水剂中的一种。5.根据权利要求14项中任一项所述的刚玉尖晶石轻质隔热材料的制备方法所制备的刚玉尖晶石轻质隔热材料。全文摘要本发明具体涉及一种刚玉尖晶石轻质隔热材料及其制备方法。所采用的技术方案是以40～60wt％的α-Al2O3细粉、25～40wt％的α-Al2O3微粉、2～10wt％的ρ-Al2O3微粉和5～20wt％的电熔镁砂为原料，外加上述原料20～35wt％的水和0.1～1wt％的减水剂，混合3～5分钟，再外加上述原料0.2～0.4wt％的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在1450～1700℃的条件下烧成，保温3～5小时。其中α-Al2O3细粉的粒度为200目；电熔镁砂的粒度为200目；减水剂为聚羧酸类减水剂、无机盐类减水剂、木质素系减水剂、萘系减水剂中的一种。本发明具有工艺简单和节约能源的特点，所制备的刚玉尖晶石轻质隔热材料具有强度高、导热系数低和微膨胀的优点。文档编号C04B35/10GK101948300SQ20101026512公开日2011年1月19日申请日期2010年8月26日优先权日2010年8月26日发明者孔建益,李亚伟,李晓星,李淑静,李远兵,王兴东,赵雷申请人:武汉科技大学