超低温制备活性合成耐火原料的工艺 本发明涉及一种耐火原料的制备方法。
高纯原料、高压成型和高温煅烧是优质耐火材料的主要技术特征。高纯可减少低熔物；高压可以获得致密的坯体；高温可以使材料充分烧结。采用上述技术后，一般有助于耐火材料获得优异的耐火性、高的致密度和稳定的结构。材料的使用寿命能由此可以得到显著的提高。
采取了上述“三高”，仍有很多材料难烧结。因此，二步煅烧和活化煅烧技术又被提出。
二步煅烧可以说是以提高煅烧料的灼烧基密度为特征的技术，材料的烧后密度由于应排除的气孔被减少，或者说是烧结负担被减轻，而明显提高。如将菱镁矿石轻烧后细磨再压球死烧。活化煅烧也是一种已有的耐火材料技术。这种技术是通过破坏原料的结合或增大其细度，使材料处于不稳定状态而增强其烧结能力。活化煅烧常与二步煅烧混合使用。如将白云石轻烧、水化后再行煅烧。
高纯要求使用昂贵地原料；高压伴随着巨大的设备投资；高温使材料丧失了活性和易磨性。然而，由于人们应用“三高”技术获得了丰硕的成果，它的缺点常被视而不见。
高纯原料的合成需要高温。一方面，高温明显增大了煅烧热能消耗和环境污染的程度；另一方面，高温使晶粒尺寸明显增大，使晶粒间的结合显著增强，材料的粉磨(特别是制备超细粉)需要大量耗电。这样，产品的制造成本和社会成本就明显增加了。
近年来，不定形耐火材料近年已得到快速的发展，在发达国家不定形材料已达耐火材料总量的50％左右。为改善性能，不定形材料希望具有水化能力物质最大限度地发挥胶凝力和激发作用；希望更多地由耐火微粉而不是由低熔物赋予其良好的烧结力。
由于原料缺乏活性、往往需要使用很多的水泥和微粉才能产生所需要的效果，而许多原料的售价往往又很高。这样，耐火材料的发展就受到制约。
本发明的目的是研制一种超低温制备活性合成耐火原料的工艺。这种工艺是以发挥低沸点矿化剂的作用为特征的新技术：在矿化剂具有低挥发率，但具有明显矿化作用的温度下完成原料的合成；然后，在矿化剂具有高挥发率，但原料的活性和易磨性尚未丧失的温度下，使矿化剂挥发，以除去绝大部分杂质。从而，可以制得高活性、高易磨性和纯度较高的优质耐火原料。
由于低沸点矿化剂应用技术与活化煅烧技术复合，可以用以前不可想象的超低温合成耐火原料。矿化作用的发挥使材料在很低的温度下能被合成；低沸点使矿化剂易被除去；超低温及适度的热处理将使原料获得良好的特性。
图1为实施例1合成的纯铝酸钙耐火水泥的X光衍射图。图中所示原料具有极好的活性和易磨性。
本发明提出的“超低温合成耐火原料技术”是一个崭新的概念。因而，本发明具有很大的创新性。
本发明的工艺过程如下：
使用低沸点矿化剂。先在生料中掺入掺量为0.2-10.0％的矿化剂，制备好待烧生料；其次，在800-1150℃的温度下煅烧焙烧料，合成所需矿物；再提高温度，在1150-1500℃的挥发温度下进一步煅烧焙烧料，使矿化剂充分挥发。
1)生料的制备：
要求产品具有高活性时，采用含有结晶水的物质(如Al(OH)3、Ca(OH)2)和分解温度≤800℃碳酸盐(如MgCO3)和高挥发矿化剂配制生料。但有时为简化工艺，也可以在非活化生料(如Al2O3与CaCO3的混合物)中添加高挥发率矿化剂。
CaCO3的分解温度为870℃。在分解温度下，大量CO2的排除将带走部分煅烧料表面的矿化剂。从而，可能影响矿化效果或合成产品的纯度。
上述粉状生料可以直接放入匣钵或坩埚中或棚板上烧成，也可以加入结合剂后成型、干燥后进行煅烧。
2)矿化剂为KCl或NCl或LiCl或MgCl或KBr或NaBr或KOH或NaOH或CuCl或其中的任意子组合。矿化剂掺量范围为0.2-10％。
矿化剂掺量过小，作用不明显；过大则杂质残留多，且挥发时间很长。矿化剂可以用粉状形式掺入或以其溶液的形式作为结合剂的组份掺入。
3)合成温度选择在矿化剂的蒸汽压≤104Pa，但矿化剂具有明显作用的温度为宜。对于上述矿化剂合成温度为800-1150℃。
4)挥发温度选择在矿化剂的蒸汽压≥104Pa，但原料活性和易磨性能够保持正常的温度为宜。对于上述矿化剂挥发温度为1150-1500℃。需要高活性时，取低值；活性过强，原料需水大时，取较高的数值。
5)可采用常规方式(用匣钵或棚板或棚板)煅烧或在保护性气氛(如将原料装入半密封的容器)下进行煅烧。
6)合成完成后可用常规粉磨方法制备粉状耐火原料，有些原料甚至也可直接使用。
实施例1：
CaCO3 27.6％
Al(OH)3 72.4％
将上述原料混合后磨细至＜0.088mm，再加入1％的KCl，以固体：液体=6∶4的比例，再加入2％的羟乙基纤维素的溶液混合，经压制、干燥后，放入炉内烧成。烧成制度为在1050℃保温6h；然后，在1200℃保温2h。最后，将所得产物制成水泥。X光检验表明：材料的主晶相为铝酸二钙CA2和铝酸一钙CA，未发现其他晶相；材料的K残量以K2O计为0.1％,7天养护后的耐压强度达72.5Mpa。
实施例2：
CaCO3 38.8％
Al(OH)3 61.2％
将上述原料混合后磨细至＜0.088mm，再加入4％的KCl，以固体∶液体=6∶4的比例，加入2％的羟乙基纤维素的溶液混合，经压制、干燥后，放入炉内烧成。烧成制度与实施例1相同。最后，将所得产物制成水泥。X光检验表明：材料的主晶相为铝酸一钙CA，同时含有铝酸二钙CA2和C12A7。材料的K残量以K2O计为0.2％，初凝时间为15min,7天养护后的耐压强度达54.3Mpa。
此材料适于制造速硬型耐火浇注料。
实施例3：
Mg(OH)24MgCO26H2O(碱式碳酸镁) 39.2％
Al(OH)3 60.8％
将上述原料混合后磨细至＜0.088mm，再加入4％的KCl，以固体∶液体=6∶4的比例，加入2％的羟乙基纤维素的溶液混合，经压制、干燥后，放入炉内烧成。烧成制度与实施例1相同。X光检验表明：所得材料的主晶相为镁铝尖晶石MA，同时含有少量待反应的MgO和Al2O3，材料的K残量以K2O计为0.2％。
经进一步完善后，此材料可用于制备镁铝尖晶石浇注料。