一种用蓝晶石合成堇青石-莫来石复合材料的方法

摘要

本发明涉及一种用蓝晶石合成堇青石-莫来石复合材料的方法。其技术方案是：将60~80wt%的蓝晶石和20~40wt%的滑石装入球磨罐中，球磨3~5h，过180目筛，得到混合料；将混合料和蒸馏水按质量比为1︰（0.03~0.04）混合均匀，睏料48~72h，机压成型；然后在100~120℃条件下干燥12~24h，在1220~1370℃条件下保温2-6h，随炉冷却，即得堇青石-莫来石复合材料。本发明具有成本低、烧成温度低和转化率高的特点，所合成的堇青石-莫来石复合材料杂质相少、体积密度较大和耐压强度高。

说明书

技术领域

本发明属于堇青石-莫来石复合材料技术领域。具体涉及一种用蓝晶石合成堇青石-莫来石复合材料的方法。

背景技术

蓝晶石矿是具有多种形态的无水铝硅酸盐矿物，属高铝矿物原料。化学组成一般为Al₂O₃·SiO₂或Al₂SiO₅，由于其膨胀效应可以抵消某些材料的收缩，使产品具有高温体积变化小、热稳定性好、耐抗渣和抗磨的特点，不需煅烧出料直接使用，能适应快速烧成，节约能源，被广泛应用于冶金、陶瓷、玻璃、机械、电力和化工等领域。

作为二十一世纪高温领域基础材料之一的堇青石-莫来石复合材料是一种重要的窑具材料，具有高温性能好、高温机械强度高、抗热震性好、荷重软化温度高、使用温度高和化学稳定性好的优点，被广泛用于烧成软磁(铁氧体)和电子绝缘陶瓷的窑具、高温陶瓷辊棒、匣钵材料、推板材料、棚板材料和耐火砖材料等，被认为是当今最有发展前途的高温抗热震陶瓷材料之一，得到广泛关注。

目前，一般采用天然原料或纯氧化物固相烧结合成堇青石-莫来石复合材料。雷中兴（雷中兴,原位莫来石-堇青石复合物的物理机械性能、耐火性能和显微结构[J],2007,32(3):34~37）以高岭石、滑石、氧化铝合成堇青石-莫来石复合材料，烧成温度为1400℃，体积密度为1.9g/m³左右，耐压强度最高为111MPa；马林（马林,吕戌生,薛娜等.堇青石-莫来石复相陶瓷制备[J],2008,40(6):756~758）等以滑石、苏州土、工业氧化铝为原料在1390℃下合成堇青石-莫来石复相陶瓷材料，样品最大耐压强度为278MPa，体积密度为2.13g/m³。

上述技术中，采用天然原料或纯氧化物固相烧结合成堇青石-莫来石复合材料，虽有其优点，但存在烧成温度高、原料混合不均匀和易造成资源浪费的缺点，其制品致密度不高、杂质相较多和性能未明显改善。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种合成成本低、烧成温度低和转化率高的用蓝晶石合成堇青石-莫来石复合材料的方法；用该法合成的堇青石-莫来石复合材料的杂质相少、体积密度较大和耐压强度高。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：将60~80wt%的蓝晶石和20~40wt%的滑石装入球磨罐中，球磨3~5h，过180目筛，得到混合料；将混合料和蒸馏水按质量比为1︰（0.03~0.04）混合均匀，睏料48~72h，机压成型；然后在100~120℃条件下干燥12~24h，在1220~1370℃条件下保温2-6h，随炉冷却，即得堇青石-莫来石复合材料。

所述蓝晶石的主要化学成分是：Al₂O₃含量≥55wt%，SiO₂含量≥35wt%，ZrO₂含量≥3wt%，Fe₂O₃含量≤1.5wt%。

所述滑石的主要化学成分是：MgO含量≥30wt%，SiO₂含量≥60wt%，Fe₂O₃含量≤1wt%。

所述机压成型的成型压力为20~40Mpa。

采用上述技术方案，本发明具有如下积极效果：

由于本发明所采用的原料为天然矿石—蓝晶石和滑石，并且二者储量充足价格低，故所得制品成本低；由于本发明所采用的原料杂质相少，所得制品的纯度高；由于本发明采用合理的烧成制度原位合成，所得制品的体积密度较大，耐压强度高。

因此，本发明具有成本低、烧成温度低和转化率高的特点，所合成的堇青石-莫来石复合材料杂质相少、体积密度较大和耐压强度高。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对其保护范围的限制。

为避免重复，现将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：

所述蓝晶石的主要化学成分是：Al₂O₃含量≥55wt%，SiO₂含量≥35wt%，ZrO₂含量≥3wt%，Fe₂O₃含量≤1.5wt%。

所述滑石的主要化学成分是：MgO含量≥30wt%，SiO₂含量≥60wt%，Fe₂O₃含量≤1wt%。

实施例1

一种用蓝晶石合成堇青石-莫来石复合材料的方法。将60~70wt%的蓝晶石和30~40wt%的滑石装入球磨罐中，球磨3~5h，过180目筛，得到混合料；将混合料和蒸馏水按质量比为1︰（0.03~0.04）混合均匀，睏料48~56h，在20~30Mpa条件下机压成型；然后在100~120℃条件下干燥12~24h，在1220~1270℃条件下保温4~6h，随炉冷却，即得堇青石-莫来石复合材料。

本实施例合成的堇青石-莫来石复合材料经检测：体积密度为2.0~2.2g/m³，耐压强度为320~350MPa。

实施例2

一种用蓝晶石合成堇青石-莫来石复合材料的方法。将60~70wt%的蓝晶石和30~40wt%的滑石装入球磨罐中，球磨3~5h，过180目筛，得到混合料；将混合料和蒸馏水按质量比为1︰（0.03~0.04）混合均匀，睏料48~56h，在20~30Mpa条件下机压成型；然后在100~120℃条件下干燥12~24h，在1270~1320℃条件下保温3~5h，随炉冷却，即得堇青石-莫来石复合材料。

本实施例合成的堇青石-莫来石复合材料经检测：体积密度为1.9~2.1g/m³，耐压强度为420~450MPa。

实施例3

一种用蓝晶石合成堇青石-莫来石复合材料的方法。将60~70wt%的蓝晶石和30~40wt%的滑石装入球磨罐中，球磨3~5h，过180目筛，得到混合料；将混合料和蒸馏水按质量比为1︰（0.03~0.04）混合均匀，睏料48~56h，在20~30Mpa条件下机压成型；然后在100~120℃条件下干燥12~24h，在1320~1370℃条件下保温2~4h，随炉冷却，即得堇青石-莫来石复合材料。

本实施例合成的堇青石-莫来石复合材料经检测：体积密度为2.0~2.2g/m³，耐压强度为370~400MPa。

实施例4

一种用蓝晶石合成堇青石-莫来石复合材料的方法。将65~75wt%的蓝晶石和25~35wt%的滑石装入球磨罐中，球磨3~5h，过180目筛，得到混合料；将混合料和蒸馏水按质量比为1︰（0.03~0.04）混合均匀，睏料56~64h，在25~35Mpa条件下机压成型；然后在100~120℃条件下干燥12~24h，在1220~1270℃条件下保温4~6h，随炉冷却，即得堇青石-莫来石复合材料。

本实施例合成的堇青石-莫来石复合材料经检测：体积密度为2.0~2.2g/m³，耐压强度为320~350MPa。

实施例5

一种用蓝晶石合成堇青石-莫来石复合材料的方法。将65~75wt%的蓝晶石和25~35wt%的滑石装入球磨罐中，球磨3~5h，过180目筛，得到混合料；将混合料和蒸馏水按质量比为1︰（0.03~0.04）混合均匀，睏料56~64h，在25~35Mpa条件下机压成型；然后在100~120℃条件下干燥12~24h，在1270~1320℃条件下保温3~5h，随炉冷却，即得堇青石-莫来石复合材料。

本实施例合成的堇青石-莫来石复合材料经检测：体积密度为2.0~2.2g/m³，耐压强度为370~400MPa。

实施例6

一种用蓝晶石合成堇青石-莫来石复合材料的方法。将65~75wt%的蓝晶石和25~35wt%的滑石装入球磨罐中，球磨3~5h，过180目筛，得到混合料；将混合料和蒸馏水按质量比为1︰（0.03~0.04）混合均匀，睏料56~64h，在25~35Mpa条件下机压成型；然后在100~120℃条件下干燥12~24h，在1320~1370℃条件下保温2~4h，随炉冷却，即得堇青石-莫来石复合材料。

本实施例合成的堇青石-莫来石复合材料经检测：体积密度为2.0~2.2g/m³，耐压强度为320~350MPa。

实施例7

一种用蓝晶石合成堇青石-莫来石复合材料的方法。将70~80wt%的蓝晶石和20~30wt%的滑石装入球磨罐中，球磨3~5h，过180目筛，得到混合料；将混合料和蒸馏水按质量比为1︰（0.03~0.04）混合均匀，睏料64~72h，在30~40Mpa条件下机压成型；然后在100~120℃条件下干燥12~24h，在1220~1270℃条件下保温4~6h，随炉冷却，即得堇青石-莫来石复合材料。

本实施例合成的堇青石-莫来石复合材料经检测：体积密度为2.0~2.2g/m³，耐压强度为320~350MPa。

实施例8

一种用蓝晶石合成堇青石-莫来石复合材料的方法。将70~80wt%的蓝晶石和20~30wt%的滑石装入球磨罐中，球磨3~5h，过180目筛，得到混合料；将混合料和蒸馏水按质量比为1︰（0.03~0.04）混合均匀，睏料64~72h，在30~40Mpa条件下机压成型；然后在100~120℃条件下干燥12~24h，在1270~1320℃条件下保温3~5h，随炉冷却，即得堇青石-莫来石复合材料。

本实施例合成的堇青石-莫来石复合材料经检测：体积密度为2.0~2.2g/m³，耐压强度为350~380MPa。

实施例9

一种用蓝晶石合成堇青石-莫来石复合材料的方法。将70~80wt%的蓝晶石和20~30wt%的滑石装入球磨罐中，球磨3~5h，过180目筛，得到混合料；将混合料和蒸馏水按质量比为1︰（0.03~0.04）混合均匀，睏料64~72h，在30~40Mpa条件下机压成型；然后在100~120℃条件下干燥12~24h，在1320~1370℃条件下保温2~4h，随炉冷却，即得堇青石-莫来石复合材料。

本实施例合成的堇青石-莫来石复合材料经检测：体积密度为2.0~2.2g/m³，耐压强度为350~380MPa。

采用上述技术方案，本发明具有如下积极效果：

由于本发明所采用的原料为天然矿石—蓝晶石和滑石，并且二者储量充足价格低，故所得制品成本低；由于本发明所采用的原料杂质相少，所得制品的纯度高；由于本发明采用合理的烧成制度原位合成，所得制品的体积密度为1.9~2.2g/m³，耐压强度为320~450MPa，故体积密度较大，耐压强度高。

因此，本发明具有成本低、烧成温度低和转化率高的特点，所合成的堇青石-莫来石复合材料杂质相少、体积密度较大和耐压强度高。