CN103539466A - 氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法及免烧耐火材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法、及相应的免烧耐火材料，其中的处理方法包括如下步骤：对氧化铝-氧化镁免烧耐火材料进行加热预处理；利用激光束照射经过加热预处理的材料表面，对其进行改性处理，使材料的表面形成铝镁尖晶石层，改性处理过程中，材料表面温度介于氧化铝与氧化镁的起始反应温度与铝镁尖晶石的熔化温度之间。本发明的氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法能耗低、易于操作、可靠性高，其通过在材料表面通过激光进行改性处理，形成一层铝镁尖晶石产物层，从而提高了材料使用初期的耐腐蚀性能，达到了延长使用寿命的目的。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，具体地涉及一种氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法，以及由该方法得到的免烧耐火材料。
背景技术
由于能源价格的持续上涨及相关环境法规的日益严苛，免烧耐火材料的研制与使用已成为耐火材料行业发展的主要趋势。有异于传统的耐火砖等制品，免烧耐火材料的烧制是在其使用过程中实现的。即利用使用过程的高温使耐火材料中的各组分之间进行反应，从而达到甚至超过传统烧结耐火材料所具备的高温性能，有效地降低耐火材料行业的能耗和生产成本。
免烧耐火材料的代表之一为氧化铝氧化镁原位生成铝镁尖晶石免烧耐火材料。在高温条件下，氧化铝和氧化镁反应，原位生成铝镁尖晶石而形成陶瓷结合并伴有体积微膨胀，不但大大地提高了材料的耐物理冲刷和耐化学腐蚀性，而且降低了原料成本。但此类材料的一个弱点是在投入使用前尚未形成陶瓷结合时，其受物理和化学的冲击性能较差，进而影响了使用效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法，以克服现有的免烧耐火材料在投入使用前，其受物理和化学的冲击性能较差的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
一种氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法，其包括如下步骤：
对氧化铝-氧化镁免烧耐火材料进行加热预处理；
利用激光束照射经过加热预处理的材料表面，对其进行改性处理，使材料的表面形成铝镁尖晶石层，改性处理过程中，材料表面温度介于氧化铝和氧化镁的起始反应温度与铝镁尖晶石的熔化温度之间。
作为本发明的进一步改进，在利用激光束进行照射之前，对激光束的发射功率和扫描速度进行调节，以使改性处理过程中，材料表面温度介于氧化铝和氧化镁的起始反应温度与铝镁尖晶石的熔化温度之间。
作为本发明的进一步改进，所述加热预处理的温度范围为150-1000℃。
作为本发明的进一步改进，所述处理方法在空气环境下进行。
作为本发明的进一步改进，所述免烧耐火材料为免烧耐火砖或免烧耐火浇注料。
作为本发明的进一步改进，所述免烧耐火砖或免烧耐火浇注料包括重量百分比为2-20%的氧化镁、60-95%的氧化铝。
作为本发明的进一步改进，所述免烧耐火砖或免烧耐火浇注料包括重量百分比为60-95%的氧化镁、2-20%的氧化铝。
作为本发明的进一步改进，免烧耐火砖的粘结剂选自：糊精、褐藻酸、柠檬酸、苹果酸、硼酸、硫酸铝、乳酸铝、水玻璃、铝酸钠胶体、卤水、二氧化硅凝胶、氧化铝凝胶、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种或几种，所述免烧耐火砖的粘结剂的重量百分比为0.1-5%。
作为本发明的进一步改进，浇注料的粘结剂选自：铝酸钙水泥、卤水、褐藻酸、柠檬酸、苹果酸、硼酸、硫酸铝、乳酸铝中的一种或几种，所述浇注料的粘结剂重量百分比为0.1-10%。
本发明还提供了一种由上述处理方法得到的免烧耐火材料，其包括氧化铝-氧化镁免烧耐火层、以及至少部分地覆盖于所述氧化铝-氧化镁免烧耐火层上的铝镁尖晶石层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法能耗低、易于操作、可靠性高，其通过预先在材料表面通过激光进行改性处理，形成一层铝镁尖晶石产物层，从而提高了材料初期的耐腐蚀性能，达到了延长使用寿命的目的。
附图说明
图1（a）为对比实施例中未经过激光束照射处理的坩埚在高温炉中加热后的上部视图；
图1（b）为对比实施例中未经过激光束照射处理的坩埚在高温炉中加热后的侧面视图；
图2（a）为对比实施例中经过激光束照射处理的坩埚在高温炉中加热后的上部视图；
图2（b）为对比实施例中经过激光束照射处理的坩埚在高温炉中加热后的侧面视图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法，其包括如下步骤：
（1）加热处理。
对需要进行处理的氧化铝-氧化镁免烧耐火材料进行加热预处理，如此是为了彻底去除材料中的结合水，为了保证结合水能够被充分的去除，加热预处理温度范围根据需要可以为150-1000℃。
（2）调节激光束，并对氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的表面进行照射。
在对上述氧化铝-氧化镁免烧耐火材料进行激光改性处理前，需要对进行照射的激光束的发射功率和扫描速度进行调节，调节的目的是使在改性处理过程中，材料表面的温度处于氧化铝和氧化镁的起始反应温度与铝镁尖晶石的熔化温度之间，即高于氧化铝和氧化镁的起始反应温度，低于铝镁尖晶石的熔化温度。如此，可使氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的表层在激光束的照射下发生反应形成铝镁尖晶石层，同时形成的铝镁尖晶石层又不会在激光束的照射下熔化。
调节好后，利用激光束对氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的表面进行照射，从而在表面原位生成铝镁尖晶石层并伴有体积微膨胀。由于铝镁尖晶石层是在耐火材料上直接生成的，其与基体耐火材料层的结合牢固，在降低了成本的同时提高了材料表面的耐蚀性。此外，上述处理过程可在空气的环境下进行，从而进一步保证了本发明的处理方法易于操作，便于推广应用。
氧化铝-氧化镁免烧耐火材料可以是富氧化镁或富氧化铝的免烧耐火砖，也可以是富氧化镁或富氧化铝的免烧耐火浇注料。
当氧化铝-氧化镁免烧耐火材料为免烧耐火砖时，免烧耐火转的粘结剂选自：糊精、褐藻酸、柠檬酸、苹果酸、硼酸、硫酸铝、乳酸铝、水玻璃、铝酸钠胶体、卤水、二氧化硅凝胶、氧化铝凝胶、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种或几种，所述免烧耐火砖的粘结剂的重量百分比为0.1-5%。当氧化铝-氧化镁免烧耐火材料为免烧耐火浇注料时，浇注料的粘结剂选自：铝酸钙水泥、卤水、褐藻酸、柠檬酸、苹果酸、硼酸、硫酸铝、乳酸铝中的一种或几种，所述浇注料的粘结剂重量百分比为0.1-10%。其中，粘结剂作用是将不同成分及粒度的原料颗粒粘结在一起，并使耐火材料具有一定的强度。
作为一种实施方式，上述氧化铝-氧化镁免烧耐火材料为富氧化镁免烧耐火砖或免烧耐火浇注料时，富氧化镁免烧耐火砖或免烧耐火浇注料包括重量百分比为60-95%的氧化镁、2-20%的氧化铝。
另一种实施方式中，上述氧化铝-氧化镁免烧耐火材料为富氧化铝免烧耐火砖或免烧耐火浇注料时，富氧化铝免烧耐火砖或免烧耐火浇注料包括重量百分比为2-20%的氧化镁、60-95%的氧化铝。
本发明的氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法还提供一组对比实施例，该对比实施例的实验过程及结果如下：
将含有重量百分比为90%的Al2O3、重量百分比为7%的MgO的铝镁免烧耐火砖制成内孔径为50mm、深度为50mm的坩埚，该坩埚的具有内圆外方的形状。之后在两组平行的实验中，对每组中的坩埚在350℃条件下干燥后，只对其中一组的坩埚的内壁利用激光束处理，从而使其表面原位生成铝镁尖晶石层。然后，在两组坩埚内均加入钢包渣，封盖后放入高温炉中加热至1500℃，保持恒温5小时，冷却取出观察。
如图1（a）、（b）和图2（a）、（b）所示，图1（a）、（b）分别为未经过激光束照射处理的坩埚在经过高温炉加热后的上部图和侧面图，从图中可明显的看到坩埚上形成了较大的裂纹.；图2（a）、（b）分别为经过了激光束照射处理的坩埚在经过高温炉加热后的上部图和侧面图，从图中也可看到本组的坩埚在相同条件下相比另一种坩埚其外形上观察不到明显裂纹。
从而，本发明的氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法其通过预先在材料表面通过激光进行改性处理，形成一层铝镁尖晶石保护层，从而提高了材料初期的耐腐蚀性能，达到了延长使用寿命的目的。
本发明还提供一种由上述处理方法得到的免烧耐火材料，该免烧耐火材料包括氧化铝-氧化镁免烧耐火层、以及至少部分地覆盖于所述氧化铝-氧化镁免烧耐火层上的铝镁尖晶石层。该铝镁尖晶石层在氧化铝-氧化镁免烧耐火层投入使用之前，对其进行很好的保护，提高了材料初期的耐腐蚀性能，达到了延长使用寿命的目的。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
对氧化铝-氧化镁免烧耐火材料进行加热预处理；
利用激光束照射经过加热预处理的材料表面，对其进行改性处理，使材料的表面形成铝镁尖晶石层，改性处理过程中，材料表面温度介于氧化铝和氧化镁的起始反应温度与铝镁尖晶石的熔化温度之间。
2.根据权利要求1所述的氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法，其特征在于，在利用激光束进行照射之前，对激光束的发射功率和扫描速度进行调节，以使改性处理过程中，材料表面温度介于氧化铝和氧化镁的起始反应温度与铝镁尖晶石的熔化温度之间。
3.根据权利要求1所述的氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法，其特征在于，所述加热预处理的温度范围为150-1000℃。
4.根据权利要求1所述的氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法，其特征在于，所述处理方法在空气环境下进行。
5.根据权利要求1所述的氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法，其特征在于，所述免烧耐火材料为免烧耐火砖或免烧耐火浇注料。
6.根据权利要求5所述的氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法，其特征在于，所述免烧耐火砖或免烧耐火浇注料包括重量百分比为2-20%的氧化镁、60-95%的氧化铝。
7.根据权利要求5所述的氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法，其特征在于，所述免烧耐火砖或免烧耐火浇注料包括重量百分比为60-95%的氧化镁、2-20%的氧化铝。
8.根据权利要求5所述的氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法，其特征在于，免烧耐火砖的粘结剂选自：糊精、褐藻酸、柠檬酸、苹果酸、硼酸、硫酸铝、乳酸铝、水玻璃、铝酸钠胶体、卤水、二氧化硅凝胶、氧化铝凝胶、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种或几种，所述免烧耐火砖的粘结剂的重量百分比为0.1-5%。
9.根据权利要求5所述的氧化铝-氧化镁免烧耐火材料的处理方法，其特征在于，浇注料的粘结剂选自：铝酸钙水泥、卤水、褐藻酸、柠檬酸、苹果酸、硼酸、硫酸铝、乳酸铝中的一种或几种，所述浇注料的粘结剂重量百分比为0.1-10%。
10.一种免烧耐火材料，其特征在于，所述免烧耐火材料包括氧化铝-氧化镁免烧耐火层、以及至少部分地覆盖于所述氧化铝-氧化镁免烧耐火层上的铝镁尖晶石层。
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