本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域，尤其是一種涂層彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚的制備方法。

背景技術(shù)：

鎂鋁鋯耐火磚是一種堿性耐火材料，上世紀80年代末就被用做煉鋼轉(zhuǎn)爐的爐襯材料，便得到了長足的發(fā)展。進入本世紀以來，隨我國不銹鋼和潔凈鋼生產(chǎn)的快速發(fā)展，尤其是鋼鐵價格的下滑，鎂鋁鋯耐火磚以其低廉價格、優(yōu)良的品質(zhì)得到了廣泛的應(yīng)用。

鎂鋁鋯耐火磚耐火度1920℃，荷重軟化溫度大于1500℃，抗熱震性1100℃冷水大于25次，抗堿性好，最高使用溫度大于1600℃。目前對于鎂鋁鋯耐火磚的制作與使用上不但強調(diào)高導(dǎo)熱耐火材料的制備，也從其用途上進行設(shè)計。將高導(dǎo)熱、中等導(dǎo)熱材料相結(jié)合的爐襯設(shè)計思想從爐底擴展到爐缸、爐腰、爐腹和爐身部分，使高爐爐缸、爐底等部分得到了一個特定的等溫線分布，保證了冶煉正常進行。如果采用單一溫度等級的高溫耐火作為爐襯，既浪費了材料，又由于高溫耐火磚的售價往往較高，從而導(dǎo)致企業(yè)使用成本上升，減少了市場競爭力。然而，目前所制備的燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚多為灰土色，在高爐爐缸的施工過程中，往往辨識度不足，易造成施工誤操作而影響冶煉正常進行，也浪費資源。因此，如何提高燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚的辨識度，提高施工效率，降低耐火磚的使用成本，保證冶煉正常進行具有重要的意義。

此外，燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚過程中多使用有機結(jié)合劑，在高溫燒結(jié)的過程中會碳化。碳素具有熱膨脹率低的特點，將碳素作為填料在熔融體系中分散，使與碳結(jié)合的基體部分形成柔性結(jié)構(gòu)化、韌性化，從而使該耐火材料的宏觀特性被改善，抑制耐火材料破裂的產(chǎn)生。然而，另一個問題隨之出現(xiàn)，即碳容易受到氧化侵蝕，反而使耐火材料的結(jié)構(gòu)遭受破壞。因此，提供一種燒結(jié)鎂鋁鋯的抗氧化方法是非常重要的研究。

對于提高耐火材料的抗氧化性能主要是通過在制備過程中加入抗氧化劑的方式實現(xiàn)。專利CN102295464B公開了一種碳復(fù)合耐火材料及其制備方法，先將石墨烯、氧化物微粉和抗氧化劑共磨，得到預(yù)制混合粉，再進行燒結(jié)成型。然而采用共混的方法加入抗氧化劑難以使耐火材料表層免受氧化作用侵襲，空氣中的氧化組分的逐層侵入會大大減少耐火材料的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚辨識度及抗氧化能力不足的問題，本發(fā)明提供一種涂層彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚的制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)實現(xiàn)的：

一種涂層彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚的制備方法，涂層彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚由混合料、結(jié)合劑和涂層劑燒結(jié)而成，所述混合料由鋁鎂尖晶石、水菱鎂白、鎂砂、鋯石、磷釔礦、鈦鐵礦以及著色物質(zhì)組成，所述結(jié)合劑為聚乙烯醇水溶液、羧甲基纖維素水溶液和聚甲基丙烯酸甲酯水溶液中的一種或幾種，所述著色物質(zhì)為三氧化二鐵、氧化亞鐵、氧化亞銅、五氧化二釩和三氧化二鉻中的一種或幾種，步驟如下：

1）混合料準備：按質(zhì)量配比稱取鋁鎂尖晶石、水菱鎂白、鎂砂、鋯石、磷釔礦、鈦鐵礦以及著色物質(zhì)在800～1000℃下保溫3～4小時，保溫完畢，碾碎至60～170目得到混合料；

2）混合漿準備：取混合料與結(jié)合劑混合，并加水攪拌均勻后陳化2～3天得到混合漿；

3）待燒磚：利用制磚模具對混合漿進行制磚，于90～105℃下烘焙4～5小時得到待燒磚；

4）彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚：將待燒磚分段保溫燒結(jié)成型得到彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚；

5）整理磚：將彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚浸沒于涂層整理液中，時間為10～60分鐘，得到整理磚；

6）涂層磚坯：將整理磚在60～80℃溫度下烘焙6～8小時得到涂層磚坯；

7）涂層彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚：將涂層磚坯于300～500℃條件下保溫2～4小時后，以升溫速度為30～50℃/分升溫至1600～1700℃，保溫1～3小時得到涂層彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚。

本發(fā)明所制備的是一種可在高溫下長期穩(wěn)定使用的燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚，具有優(yōu)良抗侵蝕性能、抗?jié)B透性、抗剝落性能和優(yōu)良的熱震穩(wěn)定性能，使用溫度為1600～1800℃。本說明書中，在原料配比上并未直接加入碳素材料，然而結(jié)合劑為有機化合物，該有機化合物的加入正是為碳素的形成提供原料，在彩色鎂鋁鋯耐火磚的高溫燒結(jié)過程中，有機化合物受到高溫的作用而碳化形成碳素。與碳結(jié)合的基體部分形成柔性結(jié)構(gòu)化、韌性化，使該耐火材料的宏觀特性被改善，抑制導(dǎo)致耐火材料破裂的產(chǎn)生，甚至可以減少裂紋的產(chǎn)生。

在本說明書中，為克服燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚辨識度的不足，發(fā)明人采用對燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚進行染色，所使用的著色物質(zhì)多為價格低廉、健康環(huán)保的金屬氧化物。

在原料中加入著色物質(zhì)實現(xiàn)對燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚的著色是本發(fā)明的發(fā)明點之一。經(jīng)本發(fā)明人實踐表明，無著色物質(zhì)的加入，所制備的燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚呈現(xiàn)的是一種淺灰色，而加入2%～5%的著色物質(zhì)，制得的燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚則表現(xiàn)出了著色物質(zhì)的本色。其中三氧化二鐵、五氧化二釩的加入可獲黃色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚，氧化亞銅可得紅色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚，氧化亞鐵、三氧化二鉻可得綠色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚。本發(fā)明對燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚進行著色，這對于傳統(tǒng)意義上無彩色的燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚是一個重要的補充。

對所制得的彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚進行涂層整理方法是本發(fā)明的另一個重要發(fā)明點。本發(fā)明首先配備涂層整理液，以水鎂石和鋁土礦為涂層劑。水鎂石的主體成分為氫氧化鎂，氫氧化鎂在350℃下熔融并分解成氧化鎂和水，1700～1800℃時會完全脫水。鋁土礦的主體成分氫氧化鋁，氫氧化鋁在300℃下熔融并分解成氧化鋁和水。1500～1600℃時會完全脫水。將400～600目涂層劑在分散劑的作用下與水形成具有一定粘度的懸浮體系，即為涂層整理液。將彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚浸入涂層整理液中，涂層粘附至耐火磚的表面。將表面粘附有涂層的耐火磚（即為整理磚）于60～80℃溫度下烘焙6～8小時，其目的是去除耐火磚所吸附的水分。發(fā)明人經(jīng)反復(fù)實驗表明，在去除水分過程的溫度不宜過高，較低的溫度利于涂層劑在耐火磚表面的均勻分布。將烘焙完畢所得的涂層磚坯于300～500℃條件下保溫，可使涂層劑在耐火磚的表面熔融、均勻擴散。隨著將保溫溫度迅速提升至1600～1800℃，使均勻擴散的涂層劑發(fā)生完全脫水，形成氧化鎂或氧化鋁物質(zhì)層，氧化鎂或氧化鋁的熔點較高，分別為2800℃和2054℃，可知，在彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚表面形成涂層并不會影響耐火磚的使用溫度，且該涂層可以起到將耐火磚中的碳素與空氣中氧化組分相隔離的作用，以避免碳素受到氧化作用以影響耐火磚的使用壽命。此外，經(jīng)測試，涂層燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚表面的涂層厚度為1～2微米，不會對耐火磚的表面色產(chǎn)生較大影響。

優(yōu)選地，所述混合料的質(zhì)量配比為鋁鎂尖晶石30%～45%，水菱鎂白25%～30%，鎂砂15%～25%，鋯石 5%～15%，磷釔礦5%～10%，鈦鐵礦5%～15%，著色物質(zhì) 2%～5%，總量為100%。

優(yōu)選地，所述混合漿中，混合料的含量為85wt%～90wt%，結(jié)合劑的含量為3wt%～8wt%，水的含量為5wt%～10wt%，總量為100wt%。

優(yōu)選地，所述涂層整理液中，涂層劑的含量為20wt%～30wt%，分散劑的含量為5wt%～10wt%，水的含量為60wt%～75wt%，總量為100wt%。

優(yōu)選地，所述涂層劑為水鎂石粉末和鋁土礦粉末中的一種或兩種，粒徑為400～600目。

優(yōu)選地，所述聚乙烯醇水溶液的濃度為3wt%～5wt%，所述羧甲基纖維素水溶液的濃度為2wt%～8wt%，所述聚甲基丙烯酸甲酯水溶液的濃度為2wt%～5wt%。

優(yōu)選地，分段保溫燒結(jié)成型是在工業(yè)氮氣的氣氛中完成。

優(yōu)選地，分段保溫燒結(jié)成型是在1000～1200℃條件下保溫8～16小時，然而以升溫速度10～20℃/分升溫至1700～1850℃并保溫9～15小時。

優(yōu)選地，所述涂層彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚的顏色為紅色、綠色和黃色中的一種。

優(yōu)選地，所述分散劑為水玻璃、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉和焦磷酸鈉中的一種或幾種。

本發(fā)明的有益效果在于：（1）對燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚進行著色，是對無彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚的一個重要補充；（2）通過表面涂層的方法實現(xiàn)涂層彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚的制備，將耐火磚中的碳素與空氣中氧化組分相隔離，具有耐久性的抗氧化效果；（3）所得涂層彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有較高的抗熱震性、抗渣性以及優(yōu)良的熱震穩(wěn)定性能。

具體實施方式

實施例1

稱取鋁鎂尖晶石40.3 wt%、水菱鎂白21.3 wt%、鎂砂16.3 wt%、鋯石 8.6 wt%、磷釔礦7.2 wt%、鈦鐵礦2.4 wt%以及氧化亞銅3.9 wt%，800℃下保溫3小時后，保溫完畢，碾碎至60目，得到混合料。稱取混合料85 wt%，羧甲基纖維素水溶液（濃度為5%）10 wt%，水5 wt%，攪拌混合均勻并陳化2天得到混合漿。利用制磚模具對混合漿進行制磚，并于80℃下烘焙5小時得到待燒磚。將待燒磚在工業(yè)氮氣氛圍下，于1000℃條件下保溫6小時，然而升溫速度以10℃/分升溫至1700℃并保溫9小時得到彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚。稱取水鎂石粉末（400目）25wt%，水玻璃8wt%和水67wt%，混合并攪拌得到涂層整理液。將彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚浸入涂層整理液中，15分鐘后取出并置于65℃溫度下烘焙6小時得到涂層磚坯。將涂層磚坯于350℃條件下保溫3小時后，以升溫速度為50℃/分升溫至1700℃，保溫2小時后即得涂層彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚。

利用Datacolor SF600X測色儀對涂層彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚進行測色，其色度指標為L^* 33.6，a^* 41.7，b^* 6.7，由色度指標可知，本實施例所得涂層彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚的顏色為紅色。

實施例2

取稱鋁鎂尖晶石36.5 wt%、水菱鎂白20.1 wt%、鎂砂15.7 wt%、鋯石 13.6 wt%、磷釔礦5.7 wt%、鈦鐵礦3.6 wt%以及氧化亞鐵4.8 wt%，850℃下保溫3.5小時后，保溫完畢，碾碎至100目，得到混合料。稱取混合料90 wt%，聚乙烯醇水溶液（濃度為4%）5 wt%，水5 wt%，攪拌混合均勻并陳化2.5天得到混合漿。利用制磚模具對混合漿進行制磚，并于82℃下烘焙5.5小時得到待燒磚。將待燒磚在工業(yè)氮氣氛圍下，于1100℃條件下保溫8小時，然而升溫速度以15℃/分升溫至1750℃并保溫8小時得到彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚。稱取鋁土礦粉末（500目）30wt%，三聚磷酸鈉10 wt%和水60wt%，混合并攪拌得到涂層整理液。將彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚浸入涂層整理液中，30分鐘后取出并置于80℃溫度下烘焙7小時得到涂層磚坯。將涂層磚坯于300℃條件下保溫4小時后，以升溫速度為30℃/分升溫至1600℃，保溫3小時后即得涂層彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚。

利用Datacolor SF600X測色儀對涂層彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚。進行測色，其色度指標為L^* 46.7，a^* -43.5，b^* 8.3，由色度指標可知，本實施例所得涂層彩色燒結(jié)鎂鋁鋯耐火磚的顏色為綠色。