專利名稱：一種合成錳鋁尖晶石及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于耐火材料技術領域。尤其涉及一種合成錳鋁尖晶石及其制備方法。
背景技術：
傳統(tǒng)的水泥窯燒成帶用堿性材料鎂鉻磚具有優(yōu)良的抗高溫和抗侵蝕性能。但在堿的作用下，穩(wěn)定的三價鉻轉(zhuǎn)化為氧化能力很強的六價鉻，對人體危害很大，使鎂鉻磚的應用得到限制，隨著人們的環(huán)保意識的增強，研制水泥窯用低鉻或無鉻的堿性磚勢在必行。對于無鉻堿性磚來說，若能在爐襯熱面形成穩(wěn)定的窯皮，便能顯著提高爐襯的壽命。法國雷法集團(RHI或Refratechnik)研究發(fā)現(xiàn)，將錳鋁尖晶石引入到無鉻堿性磚中(RHI Bull，2003，125-28)，能夠顯著提高窯皮的附著性，該制品具有較高的耐火度，良好的抗堿、硫、氯和熟料等侵蝕能力和熱震穩(wěn)定性。
錳鋁尖晶石在自然界很少，法國雷法集團采用電熔法合成錳鋁尖晶石，但是該方法成本較高。一種混合物的鋁熱還原反應(US 4536237)，但金屬鋁易低溫熔化，且反應放熱快，容易產(chǎn)生爆炸。即使在原料中引入一定量的Al2O3可以控制反應進程，但其工藝復雜，對設備要求高，導致生產(chǎn)成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務是提供一種合成溫度低、工藝簡單、成本適中的合成錳鋁尖晶石的制備方法，所制備的錳鋁尖晶石純度高且燒結(jié)致密。
為完成上述任務，本發(fā)明所采用的技術方案是按Al離子與Mn離子摩爾比為2∶1將含鋁化合物與含錳化合物混合，外加1～6wt％的結(jié)合劑，混合5～180分鐘，成型，在90～120℃條件下干燥20～30小時，在埋碳氣氛下升溫到1100～1700℃，保溫5～600分鐘，自然冷卻。
其中含鋁化合物為Al2O3、Al(OH)3、Al2O3.H2O、鋁礬土中的一種或兩種或兩種以上的組合物，粒度小于180目；含錳化合物為MnO、MnO2、Mn2O3、Mn3O4中的一種或兩種或兩種以上的組合物，粒度小于180目；結(jié)合劑為淀粉、粘土、樹脂、硅溶膠、鋁溶膠、聚乙烯醇、甘油、甲基纖維素中的一種或兩種或兩種以上的組合物。所述的成型為機壓或等靜壓，成型壓力為25～400Mpa。升溫速度為0.5～10℃/分。
由于采用上述技術方案，本發(fā)明具有工藝簡單、反應溫度低、成本低的特點。在各燒成溫度下所有鋁和錳都轉(zhuǎn)化為MnAl2O4，燒后顯氣孔率小于5％。
具體實施例方式
實施例1按2∶1的Al離子與Mn離子摩爾比，將粒度為180目的Al(OH)3、Al2O3.H2O的含鋁化合物與粒度為180目的Mn2O3、MnO的含錳化合物混合。其中Al(OH)3在含鋁化合物中含量為35～45wt％，Mn2O3在含錳化合物中含量為65～70wt％。其工藝條件為將上述化合物在行星磨干混，外加2～4wt％的甲基纖維素，混合5～180分鐘，在40～200Mpa壓力下機壓成型，于烘箱中在110℃干燥24小時。然后以1～10℃/分的升溫速度，在埋碳氣氛下升溫到1300～1500℃，保溫30～240分鐘，自然冷卻后取出。
經(jīng)X射線衍射測試制品中的物相為MnAl2O4。檢測其性能為體積密度3.55cm3，顯氣孔率2％。
實施例2按2∶1的Al離子與Mn離子摩爾比，將粒度為325目的剛玉細粉、Al(OH)3、Al2O3.H2O的含鋁化合物與粒度為180目的Mn2O3、MnO的含錳化合物混合。其中剛玉在含鋁化合物中含量為37～45wt％，Al(OH)3在含鋁化合物中含量為25～30wt％，Al2O3.H2O在含鋁化合物中含量為26～35wt％；Mn2O3在含錳化合物中含量為65～70wt％。其工藝條件為將上述原料在行星磨干混，外加3～5wt％的甘油，混合30～120分鐘，在200～400Mpa壓力下等靜壓成型，于烘箱中在110℃干燥24小時。然后以1～5℃/分的升溫速度，在埋碳氣氛下升溫到1400～1600℃，保溫30～120分鐘，自然冷卻后取出。
經(jīng)X射線衍射測試制品中的物相為MnAl2O4。檢測其性能為體積密度3.50cm3，顯氣孔率4％。
實施例3
按Al離子與Mn離子摩爾比為2∶1的比例，將粒度為180目的氧化鋁含量為80wt％的特級礬土、剛玉細粉、Al(OH)3、Al2O3.H2O的含鋁化合物和325目的Mn2O3、MnO2、MnO、Mn3O4的含錳化合物混合。其中剛玉在含鋁化合物中含量為22～26wt％、Al(OH)3在含鋁化合物中含量為15～20wt％、Al2O3.H2O在含鋁化合物中含量為25～30wt％，特級礬土在含鋁化合物中含量為25～35wt％；Mn2O3在含錳化合物中含量為30～40wt％，Mn3O4在含錳化合物中含量為45～55wt％，MnO在含錳化合物中含量為5～10wt％，MnO2在含錳混合物中含量為8～10％。按其工藝條件為將上述原料在行星磨干混，外加3～5wt％鋁溶膠，混合120～180分鐘，在100～200Mpa壓力下機壓成型，于烘箱中在110℃干燥24小時，然后以5～8℃/分的升溫速度，在埋碳氣氛升溫到1500～1700℃，保溫60～120分鐘，自然冷卻后取出。
經(jīng)X射線衍射測試制品中的物相主要為MnAl2O4。檢測其性能為體積密度3.50cm3，顯氣孔率5％。
權(quán)利要求
1.一種合成錳鋁尖晶石的制備方法，其特征在于按Al離子與Mn離子摩爾比為2∶1將含鋁化合物與含錳化合物混合，外加1～6wt％的結(jié)合劑，混合5～180分鐘，成型，在90～120℃條件下干燥20～30小時，在埋碳氣氛下升溫到1100～1700℃，保溫5～600分鐘，自然冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成錳鋁尖晶石的制備方法，其特征在于所述的含鋁化合物為Al2O3、Al(OH)3、Al2O3.H2O、鋁礬土中的一種或兩種或兩種以上的組合物，粒度小于180目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成錳鋁尖晶石的制備方法，其特征在于所述的含錳化合物為MnO、MnO2、Mn2O3、Mn3O4中的一種或兩種或兩種以上的組合物，粒度小于180目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成錳鋁尖晶石的制備方法，其特征在于所述的結(jié)合劑為淀粉、粘土、樹脂、硅溶膠、鋁溶膠、聚乙烯醇、甘油、甲基纖維素中的一種或兩種或兩種以上的組合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成錳鋁尖晶石的制備方法，其特征在于所述的成型為機壓或等靜壓，成型壓力為25～400Mpa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成錳鋁尖晶石的制備方法，其特征在于所述的升溫速度為0.5～10℃/分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6項所述的合成錳鋁尖晶石的制備方法所制備的合成錳鋁尖晶石。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合成錳鋁尖晶石及其制備方法。所采用的技術方案是按Al離子與Mn離子摩爾比為2∶1將含鋁化合物與含錳化合物混合，外加1～6wt％的結(jié)合劑，混合5～180分鐘。成型，在90～120℃條件下干燥20～30小時。以0.5～10℃/分的升溫速度，在埋碳氣氛下升溫到1100～1700℃，保溫5～600分鐘，自然冷卻。本發(fā)明具有工藝簡單、反應溫度低、成本低的特點。在各燒成溫度下所有鋁和錳都轉(zhuǎn)化為MnAl
文檔編號C01F7/00GK1762896SQ200510019268
公開日2006年4月26日 申請日期2005年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月10日
發(fā)明者金勝利, 李亞偉, 李遠兵, 李楠, 敖進清 申請人:武漢科技大學