一種高強抗熱震型輕質隔熱耐火磚及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及新型耐火材料技術領域，具體的說是一種長期熱沖擊侵蝕、高溫工業(yè)爐襯用的抗熱震隔熱耐火磚。
【背景技術】
[0002]目前，高溫工業(yè)窯爐日益追求大型化、長壽命和節(jié)能環(huán)保技術。而陶瓷輥道窯冷卻帶(前端)爐頂、高溫隧道窯窯車等這些工業(yè)爐爐襯特殊部位因長期承受熱沖擊侵蝕及溫度急劇變化，不僅需要良好的隔熱性能，而且需要良好的抗急冷急熱的熱震穩(wěn)定性能。顯然國內現有的輕質粘土磚或輕質高鋁磚無法滿足技術需求。雖然現有技術中已經出現有抗熱震型的耐火磚出現，但其由于自身配料的一些缺陷，造成產品的抗熱震穩(wěn)定性未及最優(yōu)。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是，研制一種高強抗熱震型輕質隔熱耐火磚，解決隔熱耐火磚抗震性能差、使用壽命短的技術問題。
[0004]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采取的技術方案為:一種高強抗熱震型輕質隔熱耐火磚，按重量份數計，其原料組成為:莫來石輕質骨料50-55份、a -AL2O3微粉8_10份、電恪莫來石粉12-15份、滑石粉18-22份、尚嶺土粉5-8份、納米3;102粉2-2.5份以及重量為上述組分總重0.5-1 %的結合劑；
所述的莫來石輕質骨料是由AL203、S12, T12, Fe2O3和水混合后燒制而成的粒徑為0.5-3.0mm的球狀顆粒，且其自然堆積容重為0.6-0.7g/cm3，其中各組分的質量百分含量為AL2O3 50-53 %、S12 42-46 %、T121-L 5 %、Fe2O30.8-1.0%o
[0005]所述a -AL2O3 微粉的化學成分中 -AL2O3多 99%,S12^ 0.25%,Fe2O3彡 0.05%,且其粒徑彡325目，所述電熔莫來石粉的化學成分中:AL203彡71 %，Si0 320-22Fe2O3彡0.5%, R2O ^ 0.3%，且其粒徑彡220目；所述滑石粉的化學成分中:Si02> 61%,MgO ^ 31%,AL2O3^ 1.0%，1?20彡0.4%，卩6203彡0.3%，且其粒徑彡220目;所述高嶺土粉的化學成分中:AL20342-48%，Si0244-50% , Fe2O3^ 0.6% , T12^ 1% , R2O ^ 0.8%,且其粒徑彡260目；所述納米3丨02粉的化學成分中:Si02> 99.95%，且其粒徑彡60 nm，比表面積為650-680 Hl2 /g,自然堆積密度< 0.12 g/cm3，羥基含量多30%。
[0006]所述結合劑為聚乙烯醇。
[0007]一種高強抗熱震型輕質隔熱耐火磚的制備方法，包括以下步驟:
(1)、按所述重量份數取莫來石輕質骨料、Q-AL2O3微粉、電熔莫來石粉、滑石粉、高嶺土粉和納米3102粉，在攪拌混合過程中，向其中加入結合劑和3-4份水，充分攪拌均勻后，備用;
(2)、把攪拌好的物料進行振動成型；
(3)、將成型后的磚坯送入隧道式干燥器中，在40-120°C條件下勻速烘干；
(4)、將烘干的磚坯送入1550±10°C的高溫隧道窯中燒制，自然降溫后即得成品。
[0008]有益效果:
本發(fā)明的一種高強抗熱震型輕質隔熱耐火磚，含有納米復合堇青石-莫來石共同晶相成分，可有效解決隔熱耐火磚抗震性能差、使用壽命短的問題，成品抗熱震性能好，耐高溫性能穩(wěn)定，抗高溫蠕變，在使用中有效防止掉磚、碎裂，使用壽命長，生產效率高，避免因停爐維修給企業(yè)造成的極大經濟損失。
【具體實施方式】
[0009]一種高強抗熱震型輕質隔熱耐火磚，按重量份數計，其原料組成為:莫來石輕質骨料50-55份、a -AL2O3微粉8_10份、電熔莫來石粉12-15份、滑石粉18-22份、高嶺土粉5_8份、納米3102粉2-2.5份以及重量為上述組分總重0.5-1%的結合劑；
所述的莫來石輕質骨料是由AL203、S12, T12, Fe2O3和水混合后燒制而成的粒徑為0.5-3.0mm的球狀顆粒，且其自然堆積容重為0.6-0.7g/cm3，其中各組分的質量百分含量為AL2O3 50-53 %、S12 42-46 %、T121-L 5 %、Fe2O30.8-1.0%o
[0010]所述a-AL2O3 微粉的化學成分中 -AL2O3彡 99%，S1 0.25%，Fe 203彡 0.05%，且其粒徑彡325目，所述電熔莫來石粉的化學成分中:AL203彡71 %，Si0 320-22Fe2O3彡0.5%, R2O ^ 0.3%，且其粒徑彡220目；所述滑石粉的化學成分中:Si02> 61%,MgO ^ 31%,AL2O3^ 1.0%，1?20彡0.4%，卩6203彡0.3%，且其粒徑彡220目;所述高嶺土粉的化學成分中:AL20342-48%，Si0244-50% , Fe2O3^ 0.6% , T12^ 1% , R2O ^ 0.8%,且其粒徑彡260目；所述納米3丨02粉的化學成分中:Si02> 99.95%，且其粒徑彡60 nm，比表面積為650-680 Hl2 /g,自然堆積密度< 0.12 g/cm3，羥基含量多30%。
[0011]所述結合劑為聚乙烯醇，其平均聚合度DP1700-1800 ;酸值:彡3.0% ;粘度:21-26map.s ;堿化度:86-89 ;細度 200 目。
[0012]一種高強抗熱震型輕質隔熱耐火磚的制備方法，包括以下步驟:
(1)、按所述重量份數取莫來石輕質骨料、Q-AL2O3微粉、電熔莫來石粉、滑石粉、高嶺土粉，然后向其中加入納米S12粉，把配比好的原材料投入臥式攪拌機攪拌，攪拌過程中加入3-4份水和結合劑，充分攪拌均勻后，備用；
(2)、把攪拌好的物料通過160T數控振動成型機進行成型；
(3)、將成型后的磚坯送入隧道式干燥器中，在40-120°C條件下勻速烘干；
(4)、將烘干的磚坯成柱裝在窯車上送入1550±10°C的智能高溫隧道窯中燒制，自然降溫后即得成品。
[0013]本發(fā)明采用自主創(chuàng)新的技術路線、科學的顆粒級配和優(yōu)化的原料配位，制備了一種含有納米復合堇青石-莫來石的高強抗熱震型輕質隔熱耐火磚。該技術具有兩個技術關鍵點:1、是充分利用堇青石晶相熱膨脹系數小和莫來石晶相耐高溫性能穩(wěn)定，晶相組成趨優(yōu)特性，科學控制其晶相組成。堇青石(2Mg0.2AL203.5Si02):莫來石(3AL203.2Si02) =3:7，促使其熱震穩(wěn)定性達到最優(yōu)。2、是引入納米技術，微量加入納米S12，進一步提高產品的韌性，改善耐高溫性能，以提高其熱震穩(wěn)定性和抗高溫蠕變性。
[0014]本發(fā)明技術創(chuàng)新點在于產品燒制成型后的成品中為堇青石-莫來石共同晶相組成，減少伴生玻璃晶相和方石英晶相。堇青石具有熱膨脹系數小、熱震穩(wěn)定性好、但耐高溫性能偏低的特性，而莫來石具有耐高溫性能優(yōu)、耐壓抗折強度大、但熱膨脹系數大的特性。如何使二晶相優(yōu)勢互補共生存在，研宄表明當晶相組成為:堇青石(2Mg0.2AL203.5Si02):莫來石(3AL203.2Si02) =3:7時，產品性能綜合最優(yōu)。以常規(guī)的高嶺土礦為研宄對象，針對其礦物特性，選用高嶺土、Q-AL2O3微粉、滑石、輕質莫來石骨料、電熔莫來石粉基本工藝配比，以晶相組成3份堇青石和7份莫來石為技術標準科學配比。試驗證明，產品在高溫煅燒過程中由于礦物雜質的影響，或多或少伴生有玻璃相及游離方石英晶相，不但降低了產品的耐高溫性能，而且熱膨脹系數明顯增加，故適量加入納米S1Jt產品性能顯著提高。納米S12粒徑小(60nm)表面能高，表面原子配位不足，具有高活性、強吸附配位特性，很容易與其它原子結合反應。納米S12作為微量添加劑引入，改善了產品的燒結性和顯微結構，從而強烈影響產品的力學性能。納米3102粉分布于骨料顆粒間或顆粒內，使晶粒、晶格發(fā)生畸變，促進燒結。同時，晶粒內形成很多次界面，在產品受熱應力作用時，可引起裂紋偏續(xù)或裂紋被釘孔，提高產品的斷裂強度和韌性，改善耐高溫性能，提高抗熱震性和高溫蠕變性。試驗表明，適量加入納米3102粉(1-2%)，可大幅提高產品的力學性能，其耐壓強度與未加入納米S1Jg比增加1.5倍，熱震穩(wěn)定性增加2.2倍(產品試驗數據為1100°C空冷達^ 80次)。同時，為了確保堇青石-莫來石晶體發(fā)育完全，需粉料經球磨機共磨，細度超微，防止高嶺土、滑石中R20、Fe203雜質影響，需揀選分級，深加工，高梯度磁選機除去雜質，抑制硅玻璃相形成。
[0015]實施例1
一種高強抗熱震型輕質隔熱耐火磚，按重量份數計，其原料組成為:莫來石輕質骨料50份、a -AL2O3微粉8份、電熔莫來石粉12份、滑石粉18份、高嶺土粉5份、納米S1 2粉2份以及重量為上述組分總重0.5%的聚乙烯醇；
所述的莫來石輕質骨料是由AL203、S12, T12, Fe2O3和水混合后燒制而成的粒徑為0.5mm的球狀顆粒，且其自然堆積容重為0.6g/cm3，其中各組分的質量百分含量為AL2O350%, S12 42%、T12I%、Fe2O30.8%。
[0016]所述a-AL2O3 微粉的化學成分中:AL203^ 99%, S12^ 0.25%,Fe 203^ 0.05%,且其粒徑彡325目，所述電熔莫來石粉的化學成分中:AL203彡71 %，Si0 320-22Fe2O3彡0.5%, R2O ^ 0.3%，且其粒徑彡220目；所述滑石粉的化學成分中:Si02&