本發(fā)明屬于高鋁質(zhì)耐火磚技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種燒成高鋁質(zhì)耐火磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
高鋁質(zhì)耐火磚是以al2o3為主要化學(xué)成分的定型耐火材料，由于氧化鋁不僅熔點(diǎn)高、耐磨損和強(qiáng)度大，且抗酸性和堿性熔渣侵蝕性均較好，因而被廣泛應(yīng)用于高爐、熱風(fēng)爐和回轉(zhuǎn)窯等高溫窯爐的襯體。
“一種低溫?zé)筛咪X質(zhì)耐火磚及其制備方法（cn200810049376.6）”專利技術(shù)，主要以高鋁礬土熟料、剛玉粉、干粉狀葉臘石和干粉狀耐火粘土為主要原料，采用傳統(tǒng)制磚工藝：混煉，機(jī)壓成型，坯體干燥，入窯燒成。該技術(shù)所制備的燒成高鋁質(zhì)耐火材料雖燒成溫度低、節(jié)能環(huán)保、原料來(lái)源廣泛和成本低廉，但該技術(shù)采用鈉鹽（三聚磷酸鈉、碳酸鈉和硅酸鈉）為結(jié)合劑，易與al2o3在高溫下形成低熔相，嚴(yán)重影響了燒成高鋁質(zhì)耐火材料的高溫強(qiáng)度與抗渣侵蝕性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單和成本低廉的燒成高鋁質(zhì)耐火磚的制備方法，用該方法制備的燒成高鋁質(zhì)耐火磚的致密度高、高溫抗折強(qiáng)度大和抗渣侵蝕性強(qiáng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的具體步驟是：
第一步、將高鋁礬土加入行星式強(qiáng)制混煉機(jī)中混煉3~5分鐘，篩分，制得粒度為3~5mm的物料a。
第二步、將鈦鐵渣加入行星式強(qiáng)制混煉機(jī)中混煉5~8分鐘，篩分，制得粒度為0.088~2.5mm的物料b。
第三步、按所述物料a︰所述物料b︰廣西白泥︰碳化硅︰ρ-氧化鋁的質(zhì)量比為1︰(0.75~0.80)︰(0.05~0.10)︰(0.25~0.30)︰(0.30~0.35)，將所述物料a、所述物料b、所述廣西白泥、所述碳化硅和所述ρ-氧化鋁加入攪拌機(jī)中，攪拌8~10分鐘，制得預(yù)混料。
第四步、向所述預(yù)混料中加入占所述預(yù)混料5~6wt%的硅溶膠，攪拌3~5分鐘，困料15~20分鐘，制得混合料。
第五步、將所述混合料加入模具中，在90~100mpa條件下壓制成型，脫模，在90~110℃條件干燥3~5小時(shí)；然后置于馬弗爐中，在空氣氣氛和1480~1500℃條件下保溫2~4小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，制得燒成高鋁質(zhì)耐火磚。
所述高鋁礬土的主要化學(xué)成分是：al2o3含量為75~80wt%，sio2含量為3~5wt%，fe2o3含量≤3wt%，cao含量≤1.5wt%。
所述鈦鐵渣為冶煉鈦鐵合金所產(chǎn)生的爐渣，鈦鐵渣的主要化學(xué)成分是：al2o3含量為75~80wt%，tio2含量為8~10wt%，cao含量為5~8wt%。
所述廣西白泥的主要化學(xué)成分是：al2o3含量為30~40wt%，sio2含量為45~50wt%，fe2o3含量≤2wt%；所述廣西白泥的粒度為40~60μm。
所述碳化硅的sic含量≥98wt%；所述碳化硅的粒度為40~60μm。
所述ρ-氧化鋁的al2o3含量≥98wt%；所述ρ-氧化鋁的粒度為40~60μm。
所述硅溶膠的sio2含量為15~20wt%。
由于采取上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
1、本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，僅需將高鋁礬土、鈦鐵渣等物料混合、困料和成型，無(wú)需特殊的制備設(shè)備和復(fù)雜的處理技術(shù)，工藝簡(jiǎn)單、節(jié)省勞動(dòng)力資源和能耗小。
2、本發(fā)明采用鈦鐵合金冶煉所產(chǎn)生的爐渣為原料，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物資源的回收再利用，進(jìn)一步降低了燒成高鋁質(zhì)耐火磚的制備成本。
3、本發(fā)明利用溶膠結(jié)合，提升原料組分的結(jié)合性能，有利于提高燒成高鋁質(zhì)耐火磚的致密度。
4、本發(fā)明通過(guò)燒成過(guò)程中原料組分的原位莫來(lái)石化反應(yīng)和碳化硅的氧化形成陶瓷相結(jié)合，促進(jìn)燒結(jié)，有利于提高燒成高鋁質(zhì)耐火磚的高溫強(qiáng)度和抗渣侵蝕性能。
本發(fā)明制備的燒成高鋁質(zhì)耐火磚經(jīng)測(cè)定：體積密度為3.3~3.4g/cm3；高溫抗折強(qiáng)度(1400℃×0.5h)為6~8mpa；1400℃×3h靜態(tài)坩堝法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為2~4%。
因此，本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單和成本低廉的特點(diǎn)；所制備的燒成高鋁質(zhì)耐火磚的致密度高、高溫抗折強(qiáng)度大和抗渣侵蝕性強(qiáng)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。
為避免重復(fù)，先將本具體實(shí)施方式所涉及的物料統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中不再贅述：
所述高鋁礬土的主要化學(xué)成分是：al2o3含量為75~80wt%，sio2含量為3~5wt%，fe2o3含量≤3wt%，cao含量≤1.5wt%。
所述鈦鐵渣為冶煉鈦鐵合金所產(chǎn)生的爐渣，鈦鐵渣的主要化學(xué)成分是：al2o3含量為75~80wt%，tio2含量為8~10wt%，cao含量為5~8wt%。
所述廣西白泥的主要化學(xué)成分是：al2o3含量為30~40wt%，sio2含量為45~50wt%，fe2o3含量≤2wt%；所述廣西白泥的粒度為40~60μm。
所述碳化硅的sic含量≥98wt%；所述碳化硅的粒度為40~60μm。
所述ρ-氧化鋁的al2o3含量≥98wt%；所述ρ-氧化鋁的粒度為40~60μm。
所述硅溶膠的sio2含量為15~20wt%。
實(shí)施例1
一種燒成高鋁質(zhì)耐火磚及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的步驟是：
第一步、將高鋁礬土加入行星式強(qiáng)制混煉機(jī)中混煉3~5分鐘，篩分，制得粒度為3~5mm的物料a。
第二步、將鈦鐵渣加入行星式強(qiáng)制混煉機(jī)中混煉5~8分鐘，篩分，制得粒度為0.088~2.5mm的物料b。
第三步、按所述物料a︰所述物料b︰廣西白泥︰碳化硅︰ρ-氧化鋁的質(zhì)量比為1︰(0.75~0.77)︰(0.05~0.07)︰(0.25~0.27)︰(0.30~0.32)，將所述物料a、所述物料b、所述廣西白泥、所述碳化硅和所述ρ-氧化鋁加入攪拌機(jī)中，攪拌8~10分鐘，制得預(yù)混料。
第四步、向所述預(yù)混料中加入占所述預(yù)混料5~5.4wt%的硅溶膠，攪拌3~5分鐘，困料15~20分鐘，制得混合料。
第五步、將所述混合料加入模具中，在90~100mpa條件下壓制成型，脫模，在90~110℃條件干燥3~5小時(shí)；然后置于馬弗爐中，在空氣氣氛和1480~1495℃條件下保溫2~4小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，制得燒成高鋁質(zhì)耐火磚。
本實(shí)施例制備的燒成高鋁質(zhì)耐火磚經(jīng)測(cè)定：體積密度為3.3~3.34g/cm3；高溫抗折強(qiáng)度(1400℃×0.5h)為6~6.8mpa；1400℃×3h靜態(tài)坩堝法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為2~2.8%。
實(shí)施例2
一種燒成高鋁質(zhì)耐火磚及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的步驟是：
第一步、將高鋁礬土加入行星式強(qiáng)制混煉機(jī)中混煉3~5分鐘，篩分，制得粒度為3~5mm的物料a。
第二步、將鈦鐵渣加入行星式強(qiáng)制混煉機(jī)中混煉5~8分鐘，篩分，制得粒度為0.088~2.5mm的物料b。
第三步、按所述物料a︰所述物料b︰廣西白泥︰碳化硅︰ρ-氧化鋁的質(zhì)量比為1︰(0.76~0.78)︰(0.06~0.08)︰(0.26~0.28)︰(0.31~0.33)，將所述物料a、所述物料b、所述廣西白泥、所述碳化硅和所述ρ-氧化鋁加入攪拌機(jī)中，攪拌8~10分鐘，制得預(yù)混料。
第四步、向所述預(yù)混料中加入占所述預(yù)混料5.2~5.6wt%的硅溶膠，攪拌3~5分鐘，困料15~20分鐘，制得混合料。
第五步、將所述混合料加入模具中，在90~100mpa條件下壓制成型，脫模，在90~110℃條件干燥3~5小時(shí)；然后置于馬弗爐中，在空氣氣氛和1480~1495℃條件下保溫2~4小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，制得燒成高鋁質(zhì)耐火磚。
本實(shí)施例制備的燒成高鋁質(zhì)耐火磚經(jīng)測(cè)定：體積密度為3.32~3.36g/cm3；高溫抗折強(qiáng)度(1400℃×0.5h)為6.4~7.2mpa；1400℃×3h靜態(tài)坩堝法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為2.4~3.2%。
實(shí)施例3
一種燒成高鋁質(zhì)耐火磚及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的步驟是：
第一步、將高鋁礬土加入行星式強(qiáng)制混煉機(jī)中混煉3~5分鐘，篩分，制得粒度為3~5mm的物料a。
第二步、將鈦鐵渣加入行星式強(qiáng)制混煉機(jī)中混煉5~8分鐘，篩分，制得粒度為0.088~2.5mm的物料b。
第三步、按所述物料a︰所述物料b︰廣西白泥︰碳化硅︰ρ-氧化鋁的質(zhì)量比為1︰(0.77~0.79)︰(0.07~0.09)︰(0.27~0.29)︰(0.32~0.34)，將所述物料a、所述物料b、所述廣西白泥、所述碳化硅和所述ρ-氧化鋁加入攪拌機(jī)中，攪拌8~10分鐘，制得預(yù)混料。
第四步、向所述預(yù)混料中加入占所述預(yù)混料5.4~5.8wt%的硅溶膠，攪拌3~5分鐘，困料15~20分鐘，制得混合料。
第五步、將所述混合料加入模具中，在90~100mpa條件下壓制成型，脫模，在90~110℃條件干燥3~5小時(shí)；然后置于馬弗爐中，在空氣氣氛和1485~1500℃條件下保溫2~4小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，制得燒成高鋁質(zhì)耐火磚。
本實(shí)施例制備的燒成高鋁質(zhì)耐火磚經(jīng)測(cè)定：體積密度為3.34~3.38g/cm3；高溫抗折強(qiáng)度(1400℃×0.5h)為6.8~7.6mpa；1400℃×3h靜態(tài)坩堝法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為2.8~3.6%。
實(shí)施例4
一種燒成高鋁質(zhì)耐火磚及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的步驟是：
第一步、將高鋁礬土加入行星式強(qiáng)制混煉機(jī)中混煉3~5分鐘，篩分，制得粒度為3~5mm的物料a。
第二步、將鈦鐵渣加入行星式強(qiáng)制混煉機(jī)中混煉5~8分鐘，篩分，制得粒度為0.088~2.5mm的物料b。
第三步、按所述物料a︰所述物料b︰廣西白泥︰碳化硅︰ρ-氧化鋁的質(zhì)量比為1︰(0.78~0.80)︰(0.08~0.10)︰(0.28~0.30)︰(0.33~0.35)，將所述物料a、所述物料b、所述廣西白泥、所述碳化硅和所述ρ-氧化鋁加入攪拌機(jī)中，攪拌8~10分鐘，制得預(yù)混料。
第四步、向所述預(yù)混料中加入占所述預(yù)混料5.6~6wt%的硅溶膠，攪拌3~5分鐘，困料15~20分鐘，制得混合料。
第五步、將所述混合料加入模具中，在90~100mpa條件下壓制成型，脫模，在90~110℃條件干燥3~5小時(shí)；然后置于馬弗爐中，在空氣氣氛和1485~1500℃條件下保溫2~4小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，制得燒成高鋁質(zhì)耐火磚。
本實(shí)施例制備的燒成高鋁質(zhì)耐火磚經(jīng)測(cè)定：體積密度為3.36~3.4g/cm3；高溫抗折強(qiáng)度(1400℃×0.5h)為7.2~8mpa；1400℃×3h靜態(tài)坩堝法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為3.2~4%。
本具體實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
1、本具體實(shí)施方式制備工藝簡(jiǎn)單，僅需將高鋁礬土、鈦鐵渣等物料混合、困料和成型，無(wú)需特殊的制備設(shè)備和復(fù)雜的處理技術(shù)，工藝簡(jiǎn)單、節(jié)省勞動(dòng)力資源和能耗小。
2、本具體實(shí)施方式采用鈦鐵合金冶煉所產(chǎn)生的爐渣為原料，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物資源的回收再利用，進(jìn)一步降低了燒成高鋁質(zhì)耐火磚的制備成本。
3、本具體實(shí)施方式利用溶膠結(jié)合，提升原料組分的結(jié)合性能，有利于提高燒成高鋁質(zhì)耐火磚的致密度。
4、本具體實(shí)施方式通過(guò)燒成過(guò)程中原料組分的原位莫來(lái)石化反應(yīng)和碳化硅的氧化形成陶瓷相結(jié)合，促進(jìn)燒結(jié)，有利于提高燒成高鋁質(zhì)耐火磚的高溫強(qiáng)度和抗渣侵蝕性能。
本具體實(shí)施方式制備的燒成高鋁質(zhì)耐火磚經(jīng)測(cè)定：體積密度為3.3~3.4g/cm3；高溫抗折強(qiáng)度(1400℃×0.5h)為6~8mpa；1400℃×3h靜態(tài)坩堝法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為2~4%。
因此，本具體實(shí)施方式具有工藝簡(jiǎn)單和成本低廉的特點(diǎn)；所制備的燒成高鋁質(zhì)耐火磚的致密度高、高溫抗折強(qiáng)度大和抗渣侵蝕性強(qiáng)。