武科大和江苏晶鑫开发出一种纳米孔轻量刚玉耐火骨料

近年来，随着炉外精炼技术的快速发展，钢包在冶金过程中担负着越来越重要的角色，其工作层耐火材料的服役条件也更加苛刻，要求耐火材料既具有优异的机械强度、抗热剥落和冲刷性能及抗渣性能，又具有良好的隔热保温性能。工作层耐火材料轻量化被认为是有可能实现耐火材料具有高品质、多功能的有效途径。而实现工作层耐火材料轻量化的关键在于制备具有小孔径及低显气孔率的轻量骨料。

近年来，世界各地开展了许多关于轻量骨料及其相应的工作衬用轻量耐火材料的研究，并公开了许多制备轻量耐火骨料的方法，例如有机物分解法、原位成孔技术和氢氧化物/碳酸盐分解法等，但是有的无法达到生产要求，有的生产成本高，无法实现工业化生产。进过多年的努力，武汉科技大学联合江苏晶鑫新材料股份有限公司开发出一种纳米孔轻量刚玉耐火骨料及其制备方法，日前获得国家发明专利授权，专利号CN201611261862.5，该发明克服了现有技术缺陷，提供了一种成本低和工艺简单的纳米孔轻量刚玉耐火骨料的制备方法;用该方法制备的纳米孔轻量刚玉耐火骨料显气孔率低、含大量纳米级晶内闭口气孔、热导率较低和抗熔渣侵蚀能力强。

本发明所采用的技术方案是：将1~15份质量的水溶性盐溶解在15~25份质量的水中，得到混合溶液;再将85~99份质量的工业氧化铝微粉(w(Al2O3)≥97%，粒径d50 1～8 μm)置于旋转成球机中，在旋转条件下，向工业氧化铝微粉均匀喷洒所述混合溶液，旋转成球机旋转至所述工业氧化铝微粉全部形成球形颗粒;然后将所述球形颗粒在110~200 ℃条件下干燥12~36 h，在1 750~1 950 ℃条件下保温1~8 h，即得纳米孔轻量刚玉耐火骨料。

本发明引入水溶性盐，该水溶性盐溶解于水中时发生水解可以形成水合阳离子，以四聚体或者二聚体的形式存在，所述四聚体或者二聚体具有的架桥羟基能够相互连接，从而原位形成具有纳米孔隙的网络结构;在热处理过程中，四聚体或者二聚体分解产生的氧化物粒子均为纳米级别，与工业氧化铝微粉形成错位烧结，由于两者烧结性能的差异，使得上述纳米孔隙被快速封闭在晶粒内部，从而形成纳米尺寸的晶内气孔。此外，通过引入不同的水溶性盐，可以对纳米孔隙的孔径在一定范围内进行调控。

因此，利用水溶性盐水解原位成孔而无需引入造孔剂，并采用生产效率高的旋转成球法制备了纳米孔轻量刚玉耐火骨料，成本低和工艺简单。

根据本发明技术制备的纳米孔轻量刚玉耐火骨料经检测：体积密度为2.85~3.15 g•cm-3;显气孔率为1%~10%;平均孔径为100~350 nm;800 ℃时热导率为2 .8~3 .8 W•m-1•K-1。因此，本发明成本低和工艺简单，所制备的纳米孔轻量刚玉耐火骨料具有显气孔率低、含大量纳米级晶内闭口气孔、热导率较低和抗熔渣侵蚀能力强的特点。

(中国耐火材料网编译)