一種復(fù)合耐火材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐火度高、抗侵蝕性能優(yōu)異、抗熱震 性能好，燒結(jié)溫度范圍寬的復(fù)合耐火材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源的日益緊張，各國對高溫工業(yè)用節(jié)能材料的研制、生產(chǎn)和使用日益重視， 高溫窯爐需要大量使用具有優(yōu)異性能或特殊性狀的耐火材料。如為了延長使用壽命和提高 熱交換能力，玻璃窯蓄熱室需要具有優(yōu)異的抗侵蝕性、抗蠕變性以及具有特殊形狀尺寸的 格子體。還有，全氧燃燒玻璃熔窯的上部結(jié)構(gòu)也需要使用具有良好抗侵蝕、抗蠕變性，中間 填充隔熱材料的凹形耐火材料。
[0003] 中國專利公布號CN102557684A，公布日2012年7月11日，名稱為焦?fàn)t用硅磚， 所述硅磚包括原料和輔料，以重量配比表示，原料配方中硅石粗粉200-500份，硅石中粉 330-380份，硅石細(xì)粉80-130份，作為熟料粉的殘硅磚80-120份，輔料包括占原料總重量 1. 2%的礦化劑、8%的石灰乳和1%的紙漿，礦化劑由二氧化錳含量多25%的錳粉；氧化亞鐵 含量多65%的鐵磷粉按1:1的比例混合而成；將硅石粗粉、硅石中粉、硅石細(xì)粉和作為熟料 粉的殘硅磚加入濕碾內(nèi)，再加入礦化劑干混4-5分鐘，然后加入石灰乳，碾壓10-15分鐘后， 再加入紙漿，混煉至泥料均勻，碾壓，成型制坯。其不足之處在于，使用壽命低、消耗高，品種 少浪費(fèi)大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于為了解決現(xiàn)有耐火材料使用壽命低、消耗高，品種少浪費(fèi)大的 缺陷而提供一種耐火度高、抗侵蝕性能優(yōu)異、抗熱震性能好，燒結(jié)溫度范圍寬的復(fù)合耐火材 料。
[0005] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是為了提供該耐火材料的制備方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種復(fù)合耐火材料，所述復(fù)合耐火材料以不同粒徑的鎂鋁尖晶石為主原料，加入輔助 添加劑、納米氧化鉻、結(jié)合劑與納米氧化鋁而制成。在本技術(shù)方案中，鋁礬土基燒結(jié)鎂鋁尖 晶石采用Al2O3含量76%以上的優(yōu)質(zhì)礬土和MgO含量95%以上的優(yōu)質(zhì)輕燒鎂粉，經(jīng)過多級均 化工藝，在超高溫隧道窯中經(jīng)1800°C以上高溫?zé)Y(jié)而成，體積密度大，礦物相含量高，晶 粒發(fā)育良好，結(jié)構(gòu)均勻，質(zhì)量穩(wěn)定。鎂鋁尖晶石具有良好的抗侵蝕，腐蝕、剝落能力強(qiáng)，抗渣 性能好，抗磨蝕能力，熱震穩(wěn)定性好，耐高溫等性能特點(diǎn)，是生產(chǎn)水泥回轉(zhuǎn)窯高溫帶用鎂鋁 尖晶石磚、鋼包襯磚、鋼包澆注料等耐火產(chǎn)品的理想原料。具有良好的抗侵蝕能力、抗磨蝕 能力，熱震穩(wěn)定性好。其最主要的用途：一是代替鎂鉻砂制造鎂鋁尖晶石磚用于水泥回轉(zhuǎn) 窯，不但避免了鉻公害，而且具有良好的抗剝落性；二是用于制作鋼包澆注料，大大提高鋼 板襯的抗侵蝕能力。
[0007] 作為優(yōu)選，鎂鋁尖晶石的粒徑分別為0. 35-0. 88mm、0. 012-0. 3mm、0. 0125-1ym與 I. 75-10nm〇
[0008] 作為優(yōu)選，所述復(fù)合耐火材料各原料的質(zhì)量份數(shù)含量分別為：0. 35-0. 88mm的鎂 鋁尖晶石60-75份、0. 012-0. 3mm的鎂鋁尖晶石35-45份、0. 0125-1ym的鎂鋁尖晶石30-35 份、I. 75-10nm的鎂鋁尖晶石10-15份、輔助添加劑5-9份、納米氧化鉻1-4份、結(jié)合劑3-7 份與納米氧化鋁2-6份。
[0009] 作為優(yōu)選，輔助添加劑為硅藻泥、氮化硼、玻璃微珠與納米氧化鋅的混合物，硅藻 泥、氮化硼、玻璃微珠與納米氧化鋅的質(zhì)量比為5:3:4:7。在本技術(shù)方案中，玻璃微珠粒度合 適，流動(dòng)性好，分散度高，加入玻璃微珠，可以使耐火材料內(nèi)部高度均勻分散，促進(jìn)燒結(jié)，并 具有更均勻的組織結(jié)構(gòu)，提高制品的強(qiáng)度和抗熱震性能，納米氧化鋅的粒度細(xì)小，可以填充 微細(xì)氣孔，降低制品的氣孔率，提高體積密度。硅藻泥的加入可使得納米氧化鋁與與納米氧 化鉻轉(zhuǎn)變成活性的納米氧化鋁與與納米氧化鉻，使其性能更加突出。
[0010] 作為優(yōu)選，結(jié)合劑為麥芽糊精、磷酸氫二鈉、堿木質(zhì)素的混合物，麥芽糊精、磷酸氫 二鈉、堿木質(zhì)素的質(zhì)量比為3:1:2。在本技術(shù)方案中，鎂鋁尖晶石一般使用硅灰或純鋁酸鈣 水泥作為結(jié)合劑，但是水泥中的氧化鈣或硅灰中的二氧化硅會(huì)嚴(yán)重影響材料的性能，而本 發(fā)明采用麥芽糊精、磷酸氫二鈉與堿木質(zhì)素的混合物作為結(jié)合劑，可以讓鎂鋁尖晶石更好 的與納米氧化錯(cuò)、納米氧化絡(luò)形成結(jié)合相，使得制品的抗侵蝕、抗懦變性能更好。
[0011] 作為優(yōu)選，硅藻泥與氮化硼在乙醇中混合均勻后加入玻璃微珠與納米氧化鋅，在 水浴中超聲震蕩2h后，干燥得到輔助添加劑。
[0012] 作為優(yōu)選，將麥芽糊精溶于去離子水，加熱至60-75°C，加入磷酸氫二鈉與堿木質(zhì) 素通入氮?dú)?，氣流速?m/s。
[0013] -種復(fù)合耐火材料的制備方法，各原料按以上配比稱量，經(jīng)混合、成型、養(yǎng)護(hù)制得 坯體，經(jīng)234-256°C干燥12-16h，再經(jīng)1700-1850°C燒成、檢驗(yàn)工序制得復(fù)合耐火材料。
[0014] 作為優(yōu)選，經(jīng)1700-1850°C燒成后，將溫度降至1200-1350°C保溫2h，繼續(xù)降溫至 600-850 °C保溫3. 5h，然后降溫至240-280 °C保溫6h再降溫至室溫檢測。
[0015] 本發(fā)明的有益效果， 1) 本發(fā)明的制品具有更均勻的組織結(jié)構(gòu)，提高制品的強(qiáng)度和抗熱震性能，納米氧化鋅 的粒度細(xì)小，可以填充微細(xì)氣孔，降低制品的氣孔率，提高體積密度； 2) 本發(fā)明制品耐火度高、抗侵蝕性能優(yōu)異、抗熱震性能好，燒結(jié)溫度范圍寬。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋，并非對其保護(hù)范圍的限制。
[0017] 本發(fā)明所用方法，如非特指，均為常規(guī)手段。
[0018] 鎂鋁尖晶石的粒徑分別為 0? 35-0. 88mm、0. 012-0. 3mm、0. 0125-1ym與 I. 75-10nm〇
[0019] 輔助添加劑為硅藻泥、氮化硼、玻璃微珠與納米氧化鋅的混合物，硅藻泥、氮化硼、 玻璃微珠與納米氧化鋅的質(zhì)量比為5:3:4:7。硅藻泥與氮化硼在乙醇中混合均勻后加入玻 璃微珠與納米氧化鋅，在50°C水浴中超聲震蕩2h后，120°C干燥得到輔助添加劑。
[0020] 結(jié)合劑為麥芽糊精、磷酸氫二鈉、堿木質(zhì)素的混合物，麥芽糊精、磷酸氫二鈉、堿木 質(zhì)素的質(zhì)量比為3:1:2。將麥芽糊精溶于去離子水，加熱至60-75°C，加入磷酸氫二鈉與堿 木質(zhì)素通入氮?dú)?，氣流速?m/s。
[0021] 本發(fā)明所用原料可從市場購得。
[0022] 實(shí)施例1 復(fù)合耐火材料各原料的質(zhì)量份數(shù)含量分別為：〇. 35-0. 88mm的鎂鋁尖晶石60份、 0. 012-0. 3mm的鎂鋁尖晶石35份、0. 0125-1ym的鎂鋁尖晶石30份、I. 75-10nm的鎂鋁尖晶 石10份、輔助添加劑5份、納米氧化鉻1份、結(jié)合劑3份與納米氧化鋁2份。
[0023] -種復(fù)合耐火材料的制備方法，各原料按以上配比稱量，經(jīng)混合、成型、養(yǎng)護(hù)制得 坯體，經(jīng)234°C干燥12h，經(jīng)1700°C燒成后，將溫度降至1200°C保溫2h，繼續(xù)降溫至600°C保 溫3. 5h，然后降溫至240°C保溫6h再降溫至室溫檢測制得復(fù)合耐火材料。
[0024] 實(shí)施例2 復(fù)合耐火材料各原料的質(zhì)量份數(shù)含量分別為：〇. 35-0. 88mm的鎂鋁尖晶石70份、 0. 012-0. 3mm的鎂鋁尖晶石40份、0. 0125-1ym的鎂鋁尖晶石32份、I. 75-10nm的鎂鋁尖晶 石13份、輔助添加劑7份、納米氧化鉻3份、結(jié)合劑5份與納米氧化鋁4份。
[0025] -種復(fù)合耐火材料的制備方法，各原料按以上配比稱量，經(jīng)混合、成型、養(yǎng)護(hù)制得 坯體，經(jīng)243°C干燥14h，經(jīng)1800°C燒成后，將溫度降至1250°C保溫2h，繼續(xù)降溫至750°C保 溫3. 5h，然后降溫至255°C保溫6h再降溫至室溫檢測制得復(fù)合耐火材料。
[0026] 實(shí)施例3 復(fù)合耐火材料各原料的質(zhì)量份數(shù)含量分別為：〇. 35-0. 88mm的鎂鋁尖晶石75份、 0. 012-0. 3mm的鎂鋁尖晶石45份、0. 0125-1ym的鎂鋁尖晶石35份、I. 75-10nm的鎂鋁尖晶 石15份、輔助添加劑9份、納米氧化鉻4份、結(jié)合劑7份與納米氧化鋁6份。
[0027] -種復(fù)合耐火材料的制備方法，各原料按以上配比稱量，經(jīng)混合、成型、養(yǎng)護(hù)制得 坯體，經(jīng)256°C干燥16h，經(jīng)1850°C燒成后，將溫度降至1350°C保溫2h，繼續(xù)降溫至850°C保 溫3. 5h，然后降溫至280°C保溫6h再降溫至室溫檢測制得復(fù)合耐火材料。
[0028] 對比例1，市售的耐火材料。
[0029] 實(shí)施例1-3制備的耐火材料與對比例1的耐火材料的性能見表1。
[0030] 表1、性能
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種復(fù)合耐火材料，其特征在于，所述復(fù)合耐火材料以不同粒徑的鎂鋁尖晶石為主 原料，加入輔助添加劑、納米氧化鉻、結(jié)合劑與納米氧化鋁而制成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合耐火材料，其特征在于，鎂鋁尖晶石的粒徑分別為 0. 35-〇. 88mm.0. 012-0. 3mm、0. 0125-1y m 與 I. 75-lOnm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種復(fù)合耐火材料，其特征在于，所述復(fù)合耐火材料各原 料的質(zhì)量份數(shù)含量分別為：〇. 35-0. 88mm的鎂鋁尖晶石60-75份、0. 012-0. 3mm的鎂鋁尖晶 石35-45份、0. 0125-1 y m的鎂鋁尖晶石30-35份、I. 75-10nm的鎂鋁尖晶石10-15份、輔助 添加劑5-9份、納米氧化鉻1-4份、結(jié)合劑3-7份與納米氧化鋁2-6份。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種復(fù)合耐火材料，其特征在于，輔助添加劑為硅藻泥、 氮化硼、玻璃微珠與納米氧化鋅的混合物，硅藻泥、氮化硼、玻璃微珠與納米氧化鋅的質(zhì)量 比為 5:3:4:7。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種復(fù)合耐火材料，其特征在于，結(jié)合劑為麥芽糊精、磷 酸氫二鈉、堿木質(zhì)素的混合物，麥芽糊精、磷酸氫二鈉、堿木質(zhì)素的質(zhì)量比為3:1:2。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種復(fù)合耐火材料，其特征在于，硅藻泥與氮化硼在乙醇中 混合均勻后加入玻璃微珠與納米氧化鋅，在水浴中超聲震蕩2h后，干燥得到輔助添加劑。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種復(fù)合耐火材料，其特征在于，將麥芽糊精溶于去離子水， 加熱至60-75°C，加入磷酸氫二鈉與堿木質(zhì)素通入氮?dú)?，氣流速?m/s。8. -種如權(quán)利要求1所述的復(fù)合耐火材料的制備方法，其特征在于，各原料按以上配 比稱量，經(jīng)混合、成型、養(yǎng)護(hù)制得坯體，經(jīng)234-256°C干燥12-16h，再經(jīng)1700-1850°C燒成、檢 驗(yàn)工序制得復(fù)合耐火材料。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種復(fù)合耐火材料的制備方法其特征在于，經(jīng)1700-1850°C 燒成后，將溫度降至1200-1350°C保溫2h，繼續(xù)降溫至600-850°C保溫3. 5h，然后降溫至 240-280°C保溫6h再降溫至室溫檢測。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合耐火材料及其制備方法，所述復(fù)合耐火材料以不同粒徑的鎂鋁尖晶石為主原料，加入輔助添加劑、納米氧化鉻、結(jié)合劑與納米氧化鋁而制成。本發(fā)明的制品具有更均勻的組織結(jié)構(gòu)，提高制品的強(qiáng)度和抗熱震性能，納米氧化鋅的粒度細(xì)小，可以填充微細(xì)氣孔，降低制品的氣孔率，提高體積密度；耐火度高、抗侵蝕性能優(yōu)異、抗熱震性能好，燒結(jié)溫度范圍寬。
【IPC分類】C04B35/66
【公開號】CN105084915
【申請?zhí)枴緾N201510398670
【發(fā)明人】佘建鋒
【申請人】長興泓礦爐料有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月9日