本發(fā)明涉及一種耐火材料，特別涉及一種抗侵蝕的耐火材料。主要用作高溫窯爐內(nèi)襯材料。本發(fā)明還涉及所述耐火材料的制備方法。
背景技術(shù)：
由于節(jié)能的需要，各種窯爐的內(nèi)襯材料越來越輕質(zhì)化。目前國內(nèi)外一些耐火材料生產(chǎn)商相繼開發(fā)了一些輕質(zhì)耐火磚作為窯爐的耐火內(nèi)襯材料，其中鈣長石輕質(zhì)耐火磚是其中比較優(yōu)秀的代表。它具有耐熱溫度高、耐侵蝕性好、高溫導(dǎo)熱系數(shù)低的特點(diǎn)。如高鋁輕質(zhì)耐火磚體積密度最低為1.02～1.25g/cm3，導(dǎo)熱系數(shù)(800℃)為0.44～0.51W/m·K；粘土輕質(zhì)耐火磚體積密度最低為0.78～0.88g/cm3，導(dǎo)熱系數(shù)(800℃)為0.31～0.36W/m·K；鈣長石輕質(zhì)隔熱材料體積密度一般在0.4～0.6g/cm3，導(dǎo)熱系數(shù)(800℃)為0.19W/m·K，比較接近硅酸鋁纖維內(nèi)襯的導(dǎo)熱系數(shù)(800℃時0.14～0.16W/m·K)。
現(xiàn)有鈣長石輕質(zhì)耐火磚的成泡工藝有松香皂、骨膠打泡和聚輕球、鋸末燒失，生產(chǎn)的耐火磚或成本高，或氣孔形狀不規(guī)范、氣孔大，或體積密度大，或存在嚴(yán)重的環(huán)境污染。
另外，現(xiàn)有打泡法生產(chǎn)技術(shù)，由于制品體積密度小，在燒成之前強(qiáng)度很低，給后道工序的各種操作帶來了很大不便，主要是勞動效率低、破損率高。
CN 101781120B公開了一種鈣長石質(zhì)輕質(zhì)隔熱耐火材料的制備方法，其原料為：(1)基礎(chǔ)原料為：藍(lán)晶石10-30wt％，高鋁水泥25-45wt％，硅灰石6-20wt％，石英10-24wt％，煅燒高嶺石15-35wt％，且各種基礎(chǔ)原料自身細(xì)度或經(jīng)加工后的細(xì)度經(jīng)0.088mm方孔徑篩的篩余不大于5wt％；(2)泡沫穩(wěn)定劑0-0.3wt％，(3)膠粘劑0-0.3wt％，(4)有機(jī)纖維0-3wt％，(5)成泡劑適量，(6)水60-90wt％。制備得到的耐火材料具有較好的使用性能，其使用溫度在1250-1350℃，體積密度為0.4-0.65g/cm3，800℃導(dǎo)熱系數(shù)為0.19W/m·K左右，抗壓強(qiáng)度1.0MPa左右。但是，該使用溫度仍相對較低，不能滿足更高溫度條件下的使用，且抗壓強(qiáng)度也較低，不能滿足實(shí)際的應(yīng)用要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有更高的使用溫度且抗壓強(qiáng)度優(yōu)良的耐火材料及其制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
第一方面，本發(fā)明提供一種耐火材料，以質(zhì)量份數(shù)計包括以下原料組分：
所述藍(lán)晶石的重量份為40～50份，例如為40份、42份、44份、46份、47份或50份等。
所述高鋁水泥的重量份為5～10份，例如為5份、6份、7份、7.5份、8份、9份或10份等。
所述硅灰石的重量份為10～15份，例如為10份、11份、12份、13份、14份或15份等。
所述石英的質(zhì)量份為5～8份，例如為5份、6份、7份或8份等。
所述煅燒高嶺石的質(zhì)量份為8～12份，例如為8份、9份、10份、11份或12份等。
所述成泡劑的重量份為1～3份，例如為1份、1.5份、2份或3份等。
所述水的重量份為65～75份，例如為65份、68份、69份、70份、72份、73份或75份等。
所述聚氨酯乳液的重量份為0.02～0.1份，例如為0.02份、0.03份、0.04份、0.05份、0.06份、0.07份、0.08份、0.09份或0.1份等。
所述泡沫穩(wěn)定劑的重量份為0～0.3份，例如為0份、0.1份、0.2份或0.3份。
所述膠粘劑的重量份為0～0.3份，例如為0份、0.1份、0.2份或0.3份。
所述有機(jī)纖維的重量份為0～3份，例如為0份、0.5份、1份、2份、2.5份或3份等。
所述催化劑的重量份為0～0.3份，例如為0份、0.1份、0.2份或0.3份。
本發(fā)明中，所述0份指不添加。
優(yōu)選地，所述成泡劑為鋁粉和/或雙氧水。
優(yōu)選地，所述泡沫穩(wěn)定劑為拉開粉。
優(yōu)選地，所述膠粘劑為纖維素醚和/或聚丙烯酰胺。
優(yōu)選地，所述有機(jī)纖維為紙漿和/或棉纖維。
優(yōu)選地，所述催化劑為二氧化錳和/或高錳酸鉀。
優(yōu)選地，所述藍(lán)晶石的粒徑為5～10μm，例如為5μm、6μm、7μm、8μm或10μm等。
優(yōu)選地，所述高鋁水泥的粒徑為3～4μm，例如為3μm、3.2μm、3.5μm或4μm等。
優(yōu)選地，所述硅灰石、石英和煅燒高嶺石的粒徑均獨(dú)立地為1～2μm，例如1μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm或2μm等。
優(yōu)選地，所述藍(lán)晶石的組成中：Al2O3含量≥43wt.％，SiO2含量≤38wt.％。
優(yōu)選地，所述高鋁水泥的組成中：Al2O3含量≥48wt.％，SiO2含量6～9wt.％，CaO含量33～38wt.％。
優(yōu)選地，所述硅灰石的組成中：SiO2含量43～53wt.％，CaO含量40～48wt.％。
優(yōu)選地，所述石英的組成中：SiO2含量≥97wt.％。
優(yōu)選地，所述煅燒高嶺石為焦寶石，所述煅燒高嶺石的組成中：Al2O3含量42～50wt.％，SiO2含量≤55wt.％。
第二方面，本發(fā)明提供如第一方面所述的耐火材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：
(1)、按配方量將藍(lán)晶石、高鋁水泥、硅灰石、石英、煅燒高嶺土、膠粘劑和催化劑混合均勻；
(2)、加入水、聚氨酯乳液以及有機(jī)纖維，攪拌混合均勻；
(3)、加入成泡劑和泡沫穩(wěn)定劑，加入后的攪拌及注模時間不得超過10分鐘，得到泥料；
(4)、得到的泥料用澆注法成形或振動澆注法成形；
(5)、養(yǎng)護(hù)，制成干燥坯體；
(6)、將干燥坯體裝入窯中燒成，最終燒成溫度1550～1700℃，將燒成出窯冷卻后的坯體按要求尺寸進(jìn)行切割，即得到本發(fā)明的鈣長石質(zhì)輕質(zhì)隔熱耐火材料。
優(yōu)選地，步驟(5)所述養(yǎng)護(hù)采用下列兩
種方式之一：
第一種方式：成形后的濕坯在室溫下自然干燥養(yǎng)護(hù)24小時以上，然后在干燥窯中于100℃以下烘干；
第二種方式：成形后的濕坯在蒸壓釜內(nèi)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)壓力4MPa～8MPa，蒸壓養(yǎng)護(hù)12小時以上，然后在干燥窯中于100℃以下烘干。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
本發(fā)明通過引入聚氨酯乳液，并調(diào)整各組分的含量配合關(guān)系，進(jìn)一步優(yōu)化藍(lán)晶石、高鋁水泥、硅灰石、石英和煅燒高嶺土的粒徑分布，制備得到了性能優(yōu)異的耐火材料，所得的耐火材料不僅具有很高的使用溫度和良好的隔熱效果，還具有優(yōu)異的力學(xué)性能，使用溫度在1550℃以上，常溫抗壓強(qiáng)度在8.5MPa以上，800℃導(dǎo)熱系數(shù)在0.11W/m·K以下。本發(fā)明的制備方法操作非常方便，生產(chǎn)效率高，破損率低。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1
一種耐火材料，以質(zhì)量份計包括以下原料組分：
制備工藝：
(1)、按上述比例將藍(lán)晶石、高鋁水泥、硅灰石、石英和煅燒高嶺土混合均勻；
(2)、加入水、聚氨酯乳液以及紙纖維，攪拌混合均勻；
(3)、加入成泡劑和泡沫穩(wěn)定劑，加入后的攪拌及注模時間不得超過10分鐘，得到泥料；
(4)、得到的泥料澆注于成形模具中，用澆注法成形或振動澆注法成形；
(5)、養(yǎng)護(hù)，制成干燥坯體：成形后的濕坯在室溫下自然干燥24小時，然后在干燥窯中于100℃干燥至生坯的含水率≤3.0％。
(6)、燒成：將干燥坯體放入爐中燒成。燒成制度為：1550℃保溫4小時，1650℃保溫4小時，1700℃保溫8小時，制品隨爐子自然降溫。
(7)、加工、檢驗：將燒成后的坯體按要求尺寸進(jìn)行切割加工，即得到相應(yīng)的鈣長石質(zhì)微孔輕質(zhì)隔熱耐火材料。
所得制品的主要性能指標(biāo)如下：使用溫度1600℃，常溫抗壓強(qiáng)度1.21MPa，800℃導(dǎo)熱系數(shù)0.1W/m·K。
實(shí)施例2
一種耐火材料，以質(zhì)量份計包括以下原料組分：
制備工藝：
(1)、按上述比例將藍(lán)晶石、高鋁水泥、硅灰石、石英、煅燒高嶺土、膠粘劑和催化劑混合均勻；
(2)、加入水、聚氨酯乳液以及紙纖維，攪拌混合均勻；
(3)、加入成泡劑和泡沫穩(wěn)定劑，加入后的攪拌及注模時間不得超過10分鐘，得到泥料；
(4)、得到的泥料澆注于成形模具中，用澆注法成形或振動澆注法成形；
(5)、養(yǎng)護(hù)，制成干燥坯體：成形后的濕坯在室溫下自然干燥24小時，然后在干燥窯中于100℃干燥至生坯的含水率≤3.0％。
(6)、燒成：將干燥坯體放入爐中燒成。燒成制度為：1550℃保溫2小時，1600℃保溫4小時，1650℃保溫8小時，制品隨爐子自然降溫。
(7)、加工、檢驗：將燒成后的坯體按要求尺寸進(jìn)行切割加工，即得到相應(yīng)的鈣長石質(zhì)微孔輕質(zhì)隔熱耐火材料。
所得制品的主要性能指標(biāo)如下：使用溫度1550℃，常溫抗壓強(qiáng)度9.0MPa，800℃導(dǎo)熱系數(shù)0.11W/m·K。
實(shí)施例3
一種耐火材料，以質(zhì)量份計包括以下原料組分：
制備工藝：
(1)、按上述比例將藍(lán)晶石、高鋁水泥、硅灰石、石英、煅燒高嶺土、膠粘劑和催化劑混合均勻；
(2)、加入水、聚氨酯乳液以及紙纖維，攪拌混合均勻；
(3)、加入成泡劑和泡沫穩(wěn)定劑，加入后的攪拌及注模時間不得超過10分鐘，得到泥料；
(4)、得到的泥料澆注于成形模具中，用澆注法成形或振動澆注法成形；
(5)、養(yǎng)護(hù)，制成干燥坯體：成形后的濕坯在室溫下自然干燥24小時，然后在干燥窯中于100℃干燥至生坯的含水率≤3.0％。
(6)、燒成：將干燥坯體放入爐中燒成。燒成制度為：1550℃保溫4小時，1600℃保溫3小時，1700℃保溫6小時，制品隨爐子自然降溫。
(7)、加工、檢驗：將燒成后的坯體按要求尺寸進(jìn)行切割加工，即得到相應(yīng)的鈣長石質(zhì)微孔輕質(zhì)隔熱耐火材料。
所得制品的主要性能指標(biāo)如下：使用溫度1680℃，常溫抗壓強(qiáng)度10.2MPa，800℃導(dǎo)熱系數(shù)0.09W/m·K。
實(shí)施例4
一種耐火材料，以質(zhì)量份計包括以下原料組分：
制備工藝：
(1)、按上述比例將藍(lán)晶石、高鋁水泥、硅灰石、石英、煅燒高嶺土、膠粘劑和催化劑混合均勻；
(2)、加入水、聚氨酯乳液以及紙纖維，攪拌混合均勻；
(3)、加入成泡劑和泡沫穩(wěn)定劑，加入后的攪拌及注模時間不得超過10分鐘，得到泥料；
(4)、得到的泥料澆注于成形模具中，用澆注法成形或振動澆注法成形；
(5)、養(yǎng)護(hù)，制成干燥坯體：成形后的濕坯在室溫下自然干燥24小時，然后在干燥窯中于100℃干燥至生坯的含水率≤3.0％。
(6)、燒成：將干燥坯體放入爐中燒成。燒成制度為：1580℃保溫3小時，1620℃保溫4小時，1650℃保溫5小時，制品隨爐子自然降溫。
(7)、加工、檢驗：將燒成后的坯體按要求尺寸進(jìn)行切割加工，即得到相應(yīng)的鈣長石質(zhì)微孔輕質(zhì)隔熱耐火材料。
所得制品的主要性能指標(biāo)如下：使用溫度1620℃，常溫抗壓強(qiáng)度9.5MPa，800℃導(dǎo)熱系數(shù)0.10W/m·K。
對比例1
除耐火材料的原料組分中不包含聚氨酯乳液外，其他制備方法和條件與實(shí)施例1相同。
所得制品的主要性能指標(biāo)如下：使用溫度1200℃，常溫抗壓強(qiáng)度1.0MPa，800℃導(dǎo)熱系數(shù)0.24W/m·K。
對比例2
除藍(lán)晶石、高鋁水泥、硅灰石、石英和煅燒高嶺土的粒徑均為5μm外，其他原料組分的種類、含量及耐火材料的制備方法與實(shí)施例1相同。
所得制品的主要性能指標(biāo)如下：使用溫度1250℃，常溫抗壓強(qiáng)度1.0MPa，800℃導(dǎo)熱系數(shù)0.22W/m·K。
申請人聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。