一種高強(qiáng)抗熱震型輕質(zhì)隔熱耐火磚及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新型耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種長(zhǎng)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(shù)】
[0002]目前，高溫工業(yè)窯爐日益追求大型化、長(zhǎng)壽命和節(jié)能環(huán)保技術(shù)。而陶瓷輥道窯冷卻帶(前端)爐頂、高溫隧道窯窯車(chē)等這些工業(yè)爐爐襯特殊部位因長(zhǎng)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(guó)內(nèi)現(xiàn)有的輕質(zhì)粘土磚或輕質(zhì)高鋁磚無(wú)法滿足技術(shù)需求。雖然現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)出現(xiàn)有抗熱震型的耐火磚出現(xiàn)，但其由于自身配料的一些缺陷，造成產(chǎn)品的抗熱震穩(wěn)定性未及最優(yōu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是，研制一種高強(qiáng)抗熱震型輕質(zhì)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(shù)問(wèn)題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種高強(qiáng)抗熱震型輕質(zhì)隔熱耐火磚，按重量份數(shù)計(jì)，其原料組成為:莫來(lái)石輕質(zhì)骨料50-55份、a -AL2O3微粉8_10份、電恪莫來(lái)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(jié)合劑；
所述的莫來(lái)石輕質(zhì)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(zhì)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(xué)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(lái)石粉的化學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(jié)合劑為聚乙烯醇。
[0007]一種高強(qiáng)抗熱震型輕質(zhì)隔熱耐火磚的制備方法，包括以下步驟:
(1)、按所述重量份數(shù)取莫來(lái)石輕質(zhì)骨料、Q-AL2O3微粉、電熔莫來(lái)石粉、滑石粉、高嶺土粉和納米3102粉，在攪拌混合過(guò)程中，向其中加入結(jié)合劑和3-4份水，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，備?
(2)、把攪拌好的物料進(jìn)行振動(dòng)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(qiáng)抗熱震型輕質(zhì)隔熱耐火磚，含有納米復(fù)合堇青石-莫來(lái)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(wèn)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(zhǎng)，生產(chǎn)效率高，避免因停爐維修給企業(yè)造成的極大經(jīng)濟(jì)損失。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種高強(qiáng)抗熱震型輕質(zhì)隔熱耐火磚，按重量份數(shù)計(jì)，其原料組成為:莫來(lái)石輕質(zhì)骨料50-55份、a -AL2O3微粉8_10份、電熔莫來(lái)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(jié)合劑；
所述的莫來(lái)石輕質(zhì)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(zhì)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(xué)成分中 -AL2O3彡 99%，S1 0.25%，F(xiàn)e 203彡 0.05%，且其粒徑彡325目，所述電熔莫來(lái)石粉的化學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(jié)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(xì)度 200 目。
[0012]一種高強(qiáng)抗熱震型輕質(zhì)隔熱耐火磚的制備方法，包括以下步驟:
(1)、按所述重量份數(shù)取莫來(lái)石輕質(zhì)骨料、Q-AL2O3微粉、電熔莫來(lái)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(jī)攪拌，攪拌過(guò)程中加入3-4份水和結(jié)合劑，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，備用?br> (2)、把攪拌好的物料通過(guò)160T數(shù)控振動(dòng)成型機(jī)進(jìn)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(chē)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(shù)路線、科學(xué)的顆粒級(jí)配和優(yōu)化的原料配位，制備了一種含有納米復(fù)合堇青石-莫來(lái)石的高強(qiáng)抗熱震型輕質(zhì)隔熱耐火磚。該技術(shù)具有兩個(gè)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn):1、是充分利用堇青石晶相熱膨脹系數(shù)小和莫來(lái)石晶相耐高溫性能穩(wěn)定，晶相組成趨優(yōu)特性，科學(xué)控制其晶相組成。堇青石(2Mg0.2AL203.5Si02):莫來(lái)石(3AL203.2Si02) =3:7，促使其熱震穩(wěn)定性達(dá)到最優(yōu)。2、是引入納米技術(shù)，微量加入納米S12，進(jìn)一步提高產(chǎn)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(shù)創(chuàng)新點(diǎn)在于產(chǎn)品燒制成型后的成品中為堇青石-莫來(lái)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(shù)小、熱震穩(wěn)定性好、但耐高溫性能偏低的特性，而莫來(lái)石具有耐高溫性能優(yōu)、耐壓抗折強(qiáng)度大、但熱膨脹系數(shù)大的特性。如何使二晶相優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)共生存在，研宄表明當(dāng)晶相組成為:堇青石(2Mg0.2AL203.5Si02):莫來(lái)石(3AL203.2Si02) =3:7時(shí)，產(chǎn)品性能綜合最優(yōu)。以常規(guī)的高嶺土礦為研宄對(duì)象，針對(duì)其礦物特性，選用高嶺土、Q-AL2O3微粉、滑石、輕質(zhì)莫來(lái)石骨料、電熔莫來(lái)石粉基本工藝配比，以晶相組成3份堇青石和7份莫來(lái)石為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)配比。試驗(yàn)證明，產(chǎn)品在高溫煅燒過(guò)程中由于礦物雜質(zhì)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(chǎn)品的耐高溫性能，而且熱膨脹系數(shù)明顯增加，故適量加入納米S1Jt產(chǎn)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(qiáng)吸附配位特性，很容易與其它原子結(jié)合反應(yīng)。納米S12作為微量添加劑引入，改善了產(chǎn)品的燒結(jié)性和顯微結(jié)構(gòu)，從而強(qiáng)烈影響產(chǎn)品的力學(xué)性能。納米3102粉分布于骨料顆粒間或顆粒內(nèi)，使晶粒、晶格發(fā)生畸變，促進(jìn)燒結(jié)。同時(shí)，晶粒內(nèi)形成很多次界面，在產(chǎn)品受熱應(yīng)力作用時(shí)，可引起裂紋偏續(xù)或裂紋被釘孔，提高產(chǎn)品的斷裂強(qiáng)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(yàn)表明，適量加入納米3102粉(1-2%)，可大幅提高產(chǎn)品的力學(xué)性能，其耐壓強(qiáng)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(chǎn)品試驗(yàn)數(shù)據(jù)為1100°C空冷達(dá)^ 80次)。同時(shí)，為了確保堇青石-莫來(lái)石晶體發(fā)育完全，需粉料經(jīng)球磨機(jī)共磨，細(xì)度超微，防止高嶺土、滑石中R20、Fe203雜質(zhì)影響，需揀選分級(jí)，深加工，高梯度磁選機(jī)除去雜質(zhì)，抑制硅玻璃相形成。
[0015]實(shí)施例1
一種高強(qiáng)抗熱震型輕質(zhì)隔熱耐火磚，按重量份數(shù)計(jì)，其原料組成為:莫來(lái)石輕質(zhì)骨料50份、a -AL2O3微粉8份、電熔莫來(lái)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(lái)石輕質(zhì)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(zhì)量百分含量為AL2O350%, S12 42%、T12I%、Fe2O30.8%。
[0016]所述a-AL2O3 微粉的化學(xué)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(lái)石粉的化學(xué)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(xué)成分中:Si02&