一種鋁酸鈣水泥的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋁酸鈣水泥的制備方法。
技術(shù)背景
[0002]隨著不定形耐火材料的發(fā)展，耐火澆注料不斷成為其主導(dǎo)產(chǎn)品，在許多國(guó)家耐火饒注料占耐火材料總產(chǎn)量的比例超50%，其中，以招酸I丐(calcium aluminate)水泥結(jié)合的耐火澆注料是產(chǎn)量最大，使用最為廣泛的不定形耐火材料。目前，制備鋁酸鈣水泥的方法分別有傳統(tǒng)燒結(jié)法和電熔法。然而，傳統(tǒng)的燒結(jié)法和電熔法制備鋁酸鈣水泥的合成溫度過(guò)高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，能耗較大，環(huán)境危害大，因此，為了響應(yīng)國(guó)家低碳環(huán)保的政策，為了得到高性能的鋁酸鈣水泥，發(fā)展新型的鋁酸鈣制備技術(shù)，才是這類結(jié)合劑得以在冶金、建材等領(lǐng)域更好應(yīng)用的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鋁酸鈣水泥的制備方法，該方法不僅制備工藝簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，且通過(guò)一步的制備方法就能獲得符合商用水泥要求的鋁酸鈣水泥。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下技術(shù)解決方案:
[0005]—種鋁酸鈣水泥的制備方法，包括以碳酸鈣、鋁粉和氧化鋁為原料，采用自蔓延高溫合成方法進(jìn)行鋁酸鈣水泥的制備。
[0006]具體的，按質(zhì)量百分比計(jì)，原料中碳酸鈣為17%?39%，原料中鋁粉為23%?50 %，原料中氧化鋁為26 %?60 %，碳酸鈣、鋁粉和氧化鋁質(zhì)量百分比之和為100 %。
[0007]更具體的，按質(zhì)量百分比計(jì)，原料中碳酸鈣為18%，原料中鋁粉為40%，原料中氧化招為42%。
[0008]再具體的，按質(zhì)量百分比計(jì)，原料中碳酸鈣為28%，原料中鋁粉為38%，原料中氧化招為34%。
[0009]還有，按質(zhì)量百分比計(jì)，原料中碳酸鈣為34%，原料中鋁粉為23%，原料中氧化鋁為 43%。
[0010]且，所述的碳酸鈣的純度多99.0%，所述的鋁粉的純度多99.0%，所述的氧化鋁的純度彡99.0%。
[0011]進(jìn)一步的，包括將碳酸鈣、鋁粉與氧化鋁按配比混勻后干壓成型得到試樣，通過(guò)引燃劑引發(fā)試樣進(jìn)行自蔓延高溫合成反應(yīng)，反應(yīng)后的試樣進(jìn)行粉碎研磨即得鋁酸鈣水泥。
[0012]更進(jìn)一步的，將碳酸鈣、鋁粉與氧化鋁按配比混勻后干壓成相對(duì)理論密度為50%、直徑為20_和高為15_的圓柱形試樣進(jìn)行自蔓延高溫合成反應(yīng)。
[0013]具體的，所述的引燃劑包括C-Ti引燃劑，所述的C-Ti引燃劑是將碳粉和鈦粉按摩爾比為1:1的用量混配制得。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為:
[0015](I)本發(fā)明提供了一種制備鋁酸鈣水泥的方法，該方法以碳酸鈣、氧化鋁和鋁粉為原料采用自蔓延高溫合成進(jìn)行鋁酸鈣水泥的制備，不僅制備過(guò)程簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，同時(shí)僅通過(guò)一步合成就制備了含有一鋁酸鈣、二鋁酸鈣和七鋁酸十二鈣的混合產(chǎn)物，符合商用要求；
[0016](2)本發(fā)明根據(jù)原位合成理論，通過(guò)自蔓延高溫合成方法制得的鋁酸鈣水泥活性高、晶粒細(xì)，且性能優(yōu)異，使用溫度和壽命性能也有了明顯的提高，長(zhǎng)久以來(lái)，人們通常采用傳統(tǒng)燒結(jié)法和電熔法生產(chǎn)鋁酸鈣水泥成本較高，開發(fā)這種自蔓延高溫合成的鋁酸鈣水泥，其設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本大大降低，不僅能耗低，性能好，而且更加節(jié)能環(huán)保。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明的制備工藝流程圖；
[0018]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備的鋁酸鈣水泥的XRD圖譜；
[0019]圖3是本發(fā)明實(shí)施例2制備的鋁酸鈣水泥的XRD圖譜；
[0020]圖4是本發(fā)明實(shí)施例3制備的鋁酸鈣水泥的XRD圖譜；
[0021]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0022]自蔓延高溫合成法是一種多用途，簡(jiǎn)單快速的工藝，本發(fā)明采用自蔓延高溫合成法制備的鋁酸鈣水泥具有活性高、晶粒細(xì)、節(jié)能、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，相比傳統(tǒng)方法制備的鋁酸鈣水泥性能將會(huì)有很大提高，又可降低澆注料的成本。
[0023]參見圖1，圖1給出了本發(fā)明采用耐火澆注料結(jié)合劑制備鋁酸鈣水泥的方法，利用自蔓延高溫合成方法，根據(jù)CaO-Al2O3二元相圖配料，在反應(yīng)過(guò)程當(dāng)中生成澆注料所需要的鋁酸鈣水泥的主要物相。以碳酸鈣(純度多99.0%)、鋁粉(純度多99.0%)和氧化鋁(純度多99.0% )為原料，按配比配料，將稱好的物料在研缽中混合，將混合均勻的物料倒入模具中，再對(duì)其干壓成型，壓制成相對(duì)理論密度為50%、直徑為20mm和高為15mm的圓柱形試樣，然后對(duì)試樣進(jìn)行脫模，再將脫模后的試樣放置在自蔓延高溫合成器，中，試樣上放置C-Ti引燃劑，本發(fā)明所說(shuō)的C-Ti引燃劑是將碳粉和鈦粉按摩爾比為1:1的用量混配制得，在真空度為0.1MPa的氬氣氣氛下，通過(guò)一根鎢絲引發(fā)C-Ti引燃劑，使得C與Ti發(fā)生反應(yīng)，C與Ti發(fā)生反應(yīng)放出的熱量引發(fā)試樣自蔓延燃燒反應(yīng)。而后待爐溫降至室溫后，關(guān)閉電源，卸壓，開啟爐門，將自蔓延燃燒反應(yīng)后的試樣取出，然后將自蔓延燃燒反應(yīng)后的試樣中的C-Ti引燃劑殘?jiān)c自蔓延燃燒試樣分離，進(jìn)行粉碎研磨，最終得到鋁酸鈣水泥。
[0024]上述反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)式為:
[0025]3CaC03+2Al+2Al203= 3CaAl 204+C0 ；
[0026]3CaC03+2Al+5Al203= 3CaAl 407+C0 ；
[0027]12CaC03+8AI+3A1203 = Ca 12A114033+C0 ；
[0028]18CaC03+12Al+10Al203= 3CaA1 204+3CaAl407+Ca12Al14033+3C0。
[0029]本發(fā)明采用自蔓延高溫合成鋁酸鈣水泥，其自蔓延反應(yīng)可在十幾秒內(nèi)完成，可分別得到一鋁酸鈣(CaAl2O4，簡(jiǎn)寫為CA)、二鋁酸鈣(CaAl4O7，簡(jiǎn)寫為CA2)和七鋁酸十二鈣(Ca12Al14O33，簡(jiǎn)寫SC12A7)粉體，產(chǎn)物中一鋁酸鈣占68%?72%，二鋁酸鈣占18%?25%，余量為七鋁酸十二鈣和微量雜質(zhì)。與目前商品鋁酸鈣水泥的物相組成相近。相比起傳統(tǒng)法制備的鋁酸鈣水泥，這種利用自蔓延高溫合成法制備鋁酸鈣水泥的設(shè)備簡(jiǎn)便，周期短，能耗低，同時(shí)，用此方法制備的鋁酸鈣水泥無(wú)需煅燒，活性高，晶粒細(xì)，礦物相分布更均勻。此種方