一種環保型耐火材料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種環保型耐火材料，由以下質量份數的物質組成：鎂砂顆粒60～80份、鎂砂細粉10～20份、碳化硅顆粒10～30份、硅粉10～30份、鐵酸鎂10～20份、膨脹珍珠巖14～20份、氧化鉻細粉10～22份、硅酸鋁纖維10～20份、氮化鋁12～24份、鉀長石10～24份、莫來石12～20份、碳黑14～20份、氧化鉻微粉16～20份、板狀剛玉粉12～20份、抗氧化劑1～10份、有機結合劑4～10份。本發明產品強度高，抗熱震性、抗氧化性能好，耐磨損、耐侵蝕、耐高溫，且使用壽命長。
【專利說明】
一種環保型耐火材料及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種環保型耐火材料及其制備方法，屬于耐火材料制備技術領域。
【背景技術】
[0002]耐火材料應用于鋼鐵、有色金屬、玻璃、水泥、陶瓷、石化、機械、鍋爐、輕工、電力、軍工等國民經濟的各個領域，是保證上述產業生產運行和技術發展必不可少的基本材料，在高溫工業生產發展中起著不可替代的重要作用。耐火度不低于1580°C的一類無機非金屬材料。耐火度是指耐火材料錐形體試樣在沒有荷重情況下，抵抗高溫作用而不軟化熔倒的攝氏溫度。但僅以耐火度來定義已不能全面描述耐火材料了，1580°C并不是絕對的。現定義為凡物理化學性質允許其在高溫環境下使用的材料稱為耐火材料。耐火材料廣泛用于冶金、化工、石油、機械制造、硅酸鹽、動力等工業領域，在冶金工業中用量最大，占總產量的50%?60%。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種環保型耐火材料及其制備方法，以便更好地改善耐火材料的制備效果，方便改善耐火材料的使用性能，便于根據需要使用。
[0004]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下。
[0005]—種環保型耐火材料，由以下質量份數的物質組成:鎂砂顆粒60?80份、鎂砂細粉10?20份、碳化硅顆粒10?30份、硅粉10?30份、鐵酸鎂10?20份、膨脹珍珠巖14?20份、氧化鉻細粉10?22份、硅酸鋁纖維10?20份、氮化鋁12?24份、鉀長石10?24份、莫來石12?20份、碳黑14?20份、氧化鉻微粉16?20份、板狀剛玉粉12?20份、抗氧化劑I?10份、有機結合劑4?1份。
[0006]進一步地，上述鎂砂顆粒的MgO含量為90?94wt.%、粒度為0.08?3mm，鎂砂細粉的MgO含量為92?94wt.%、粒度小于0.08mm。
[0007]進一步地，上述碳化娃顆粒中，由粒徑在300?350μηι的碳化娃顆粒、粒徑在100?120μηι的碳化娃顆粒、粒徑在80?ΙΟΟμπι的碳化娃顆粒組成，其質量份數的比例為2?5: 3?6:1。
[0008]進一步地，上述娃粉中，由粒徑在10?30μηι的娃粉顆粒、粒徑在30?50μηι的娃粉顆粒、粒徑在50?80μπι的硅粉顆粒組成，其質量份數的比例為2?6:3?5:1。
[0009]進一步地，上述抗氧化劑為Al粉或Mg粉。
[0010]進一步地，上述有機結合劑為煤焦油瀝青、固體粉狀酚醛樹脂、熱固型液體酚醛樹脂或者熱塑型液體酚醛樹脂。
[0011 ] 一種環保型耐火材料的制備方法，包括以下步驟:
[0012]I)制備預制混合粉:將鎂砂細粉10?20份、碳化硅顆粒10?30份、硅粉10?30份、抗氧化劑I?10份放入快速研磨機中研磨5?1min，使粉料混合均勾得到預制混合粉；
[0013]2)將鎂砂顆粒60?80份、有機結合劑4?1份混合均勻；
[0014]3)將預制混合粉加入到混合均勻的鎂砂顆粒和有機結合劑中，并將其它物料磨成粒徑小于50微米予以加入，充分混合均勻，并進行出料、成型，壓力為80?lOOMPa，然后用冷等靜壓機將樣品在120?140MPa下壓實，保壓時間I?3min;
[0015]4)將成型后的耐火材料再經110?120 °C干燥10?20h后，埋于裝有5?I Omm粒度焦炭的匣缽中分別在1400?1600°C保溫3?5h。
[0016]進一步地，所述步驟(2)中，采用超聲高速分散混合，超聲波頻率為20?35KHz，分散速度4800?5200r/min，混合分散時間為30?50min。
[0017]進一步地，所述步驟(3)中，針對其他物料的磨粉采用以下方式進行:
[0018]I)針對氮化鋁在80?100°C條件下干燥后，利用超細微磨粉機進行磨粉處理，并進行分級處理后，獲得粒徑小于50微米的粉料；
[0019]2)針對鉀長石在60?80°C條件下干燥后，利用超細微磨粉機進行磨粉處理，并進行分級處理后，獲得粒徑小于50微米的粉料；
[0020]3)針對莫來石在70?90°C條件下干燥后，利用超細微磨粉機進行磨粉處理，并進行分級處理后，獲得粒徑小于50微米的粉料。
[0021]該發明的有益效果在于:本發明選用粒度直徑范圍較大的鎂砂顆粒與粒度直徑較小的鎂砂細粉配合使用，可使該耐火材料即具有宏觀結構，又能存在氣孔或裂紋等微觀缺陷，有利于延緩或終止裂紋擴展，保證耐火材料的抗熱震性能;本發明抗氧化劑采用多種，即可以為其中一種，也可為多種混合物，通過多種抗氧化劑的組合，并選用合適的成分，可得到最佳的高溫抗折強度和常溫耐壓強度，從而大大延長本發明耐火材料的使用壽命;本發明產品強度高，抗熱震性、抗氧化性能好，耐磨損、耐侵蝕、耐高溫，且使用壽命長。
【具體實施方式】
[0022]下面結合實施例對本發明的【具體實施方式】進行描述，以便更好的理解本發明。
[0023]實施例1
[0024]本實施例中的環保型耐火材料，由以下質量份數的物質組成:鎂砂顆粒60份、鎂砂細粉1份、碳化硅顆粒1份、硅粉1份、鐵酸鎂1份、膨脹珍珠巖14份、氧化鉻細粉1份、硅酸鋁纖維10份、氮化鋁12份、鉀長石10份、莫來石12份、碳黑14份、氧化鉻微粉16份、板狀剛玉粉12份、抗氧化劑I份、有機結合劑4份。
[0025]上述鎂砂顆粒的MgO含量為90wt.%、粒度為0.08mm，鎂砂細粉的MgO含量為92wt.%、粒度小于0.08mm。上述碳化娃顆粒中，由粒徑在300?350μηι的碳化娃顆粒、粒徑在100?120μηι的碳化娃顆粒、粒徑在80?ΙΟΟμπι的碳化娃顆粒組成，其質量份數的比例為2:3:1 ο上述娃粉中，由粒徑在1?30μηι的娃粉顆粒、粒徑在30?50μηι的娃粉顆粒、粒徑在50?80μπι的硅粉顆粒組成，其質量份數的比例為2:3:1。上述抗氧化劑為Al粉。上述有機結合劑為煤焦油瀝青。
[0026]本實施例中的環保型耐火材料的制備方法，包括以下步驟:
[0027]I)制備預制混合粉:將鎂砂細粉10份、碳化硅顆粒10份、硅粉10份、抗氧化劑I份放入快速研磨機中研磨5min，使粉料混合均勾得到預制混合粉；
[0028]2)將鎂砂顆粒60份、有機結合劑4份混合均勻；
[0029]3)將預制混合粉加入到混合均勻的鎂砂顆粒和有機結合劑中，并將其它物料磨成粒徑小于50微米予以加入，充分混合均勻，并進行出料、成型，壓力為80MPa，然后用冷等靜壓機將樣品在120MPa下壓實，保壓時間Imin;
[0030]4)將成型后的耐火材料再經110°C干燥20h后，埋于裝有5mm粒度焦炭的匣缽中分別在1400°C保溫3h。
[0031]所述步驟(2)中，采用超聲高速分散混合，超聲波頻率為20KHz，分散速度4800r/min，混合分散時間為30min。
[0032]所述步驟(3)中，針對其他物料的磨粉采用以下方式進行:
[0033]I)針對氮化鋁在80°C條件下干燥后，利用超細微磨粉機進行磨粉處理，并進行分級處理后，獲得粒徑小于50微米的粉料；
[0034]2)針對鉀長石在60°C條件下干燥后，利用超細微磨粉機進行磨粉處理，并進行分級處理后，獲得粒徑小于50微米的粉料；
[0035]3)針對莫來石在70 °C條件下干燥后，利用超細微磨粉機進行磨粉處理，并進行分級處理后，獲得粒徑小于50微米的粉料。
[0036]實施例2
[0037]本實施例中的環保型耐火材料，由以下質量份數的物質組成:鎂砂顆粒80份、鎂砂細粉20份、碳化硅顆粒30份、硅粉30份、鐵酸鎂15份、膨脹珍珠巖17份、氧化鉻細粉16份、硅酸鋁纖維15份、氮化鋁18份、鉀長石17份、莫來石16份、碳黑17份、氧化鉻微粉18份、板狀剛玉粉16份、抗氧化劑1份、有機結合劑1份。
[0038]上述鎂砂顆粒的MgO含量為94wt.%、粒度為3mm，鎂砂細粉的MgO含量為94wt.%、粒度小于0.08mm。上述碳化娃顆粒中，由粒徑在300?350μηι的碳化娃顆粒、粒徑在100?120Mi的碳化娃顆粒、粒徑在80?ΙΟΟμπι的碳化娃顆粒組成，其質量份數的比例為5:6:1。上述娃粉中，由粒徑在10?30μηι的娃粉顆粒、粒徑在30?50μηι的娃粉顆粒、粒徑在50?80μηι的娃粉顆粒組成，其質量份數的比例為6:5:1。上述抗氧化劑為Mg粉。上述有機結合劑為固體粉狀酚醛樹脂。
[0039]本實施例中的環保型耐火材料的制備方法，包括以下步驟:
[0040]I)制備預制混合粉:將鎂砂細粉20份、碳化硅顆粒30份、硅粉30份、抗氧化劑10份放入快速研磨機中研磨1min，使粉料混合均勾得到預制混合粉；
[0041 ] 2)將鎂砂顆粒80份、有機結合劑10份混合均勻；
[0042]3)將預制混合粉加入到混合均勻的鎂砂顆粒和有機結合劑中，并將其它物料磨成粒徑小于50微米予以加入，充分混合均勻，并進行出料、成型，壓力為lOOMPa，然后用冷等靜壓機將樣品在HOMPa下壓實，保壓時間3min;
[0043]4)將成型后的耐火材料再經120°C干燥1h后，埋于裝有1mm粒度焦炭的匣缽中分別在1600°C保溫3h。
[0044]所述步驟(2)中，采用超聲高速分散混合，超聲波頻率為30KHz，分散速度5000r/min，混合分散時間為40min。
[0045]所述步驟(3)中，針對其他物料的磨粉采用以下方式進行:
[0046]I)針對氮化鋁在90°C條件下干燥后，利用超細微磨粉機進行磨粉處理，并進行分級處理后，獲得粒徑小于50微米的粉料；
[0047]2)針對鉀長石在70°C條件下干燥后，利用超細微磨粉機進行磨粉處理，并進行分級處理后，獲得粒徑小于50微米的粉料；
[0048]3)針對莫來石在80 °C條件下干燥后，利用超細微磨粉機進行磨粉處理，并進行分級處理后，獲得粒徑小于50微米的粉料。
[0049]實施例3
[0050]本實施例中的環保型耐火材料，由以下質量份數的物質組成:鎂砂顆粒70份、鎂砂細粉15份、碳化硅顆粒20份、硅粉20份、鐵酸鎂20份、膨脹珍珠巖20份、氧化鉻細粉22份、硅酸鋁纖維20份、氮化鋁24份、鉀長石24份、莫來石20份、碳黑20份、氧化鉻微粉20份、板狀剛玉粉20份、抗氧化劑6份、有機結合劑7份。
[0051 ] 上述鎂砂顆粒的MgO含量為92wt.%、粒度為1.5mm，鎂砂細粉的MgO含量為93wt.%、粒度小于0.08mm。上述碳化娃顆粒中，由粒徑在300?350μηι的碳化娃顆粒、粒徑在100?120μηι的碳化娃顆粒、粒徑在80?ΙΟΟμπι的碳化娃顆粒組成，其質量份數的比例為3:5:1。上述娃粉中，由粒徑在10?30μηι的碳化娃顆粒、粒徑在30?50μηι的碳化娃顆粒、粒徑在50?80μηι的碳化娃顆粒組成，其質量份數的比例為4:4:1。上述抗氧化劑為Mg粉。上述有機結合劑為熱固型液體酚醛樹脂。
[0052]本實施例中的環保型耐火材料的制備方法，包括以下步驟:
[0053]I)制備預制混合粉:將鎂砂細粉15份、碳化硅顆粒20份、硅粉20份、抗氧化劑5份放入快速研磨機中研磨8min，使粉料混合均勾得到預制混合粉；
[0054]2)將鎂砂顆粒70份、有機結合劑7份混合均勻；
[0055]3)將預制混合粉加入到混合均勻的鎂砂顆粒和有機結合劑中，并將其它物料磨成粒徑小于50微米予以加入，充分混合均勻，并進行出料、成型，壓力為90MPa，然后用冷等靜壓機將樣品在130MPa下壓實，保壓時間2min;
[0056]4)將成型后的耐火材料再經115°C干燥15h后，埋于裝有8mm粒度焦炭的匣缽中分別在1500°C保溫4h。
[0057]所述步驟(2)中，采用超聲高速分散混合，超聲波頻率為35KHz，分散速度4800r/min，混合分散時間為30min。
[0058]所述步驟(3)中，針對其他物料的磨粉采用以下方式進行:
[0059]I)針對氮化鋁在100°C條件下干燥后，利用超細微磨粉機進行磨粉處理，并進行分級處理后，獲得粒徑小于50微米的粉料；
[0060]2)針對鉀長石在80°C條件下干燥后，利用超細微磨粉機進行磨粉處理，并進行分級處理后，獲得粒徑小于50微米的粉料；
[0061]3)針對莫來石在90°C條件下干燥后，利用超細微磨粉機進行磨粉處理，并進行分級處理后，獲得粒徑小于50微米的粉料。
[0062]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種環保型耐火材料，其特征在于:由以下質量份數的物質組成:鎂砂顆粒60?80份、鎂砂細粉10?20份、碳化硅顆粒10?30份、硅粉10?30份、鐵酸鎂10?20份、膨脹珍珠巖14?20份、氧化鉻細粉10?22份、硅酸鋁纖維10?20份、氮化鋁12?24份、鉀長石10?24份、莫來石12?20份、碳黑14?20份、氧化鉻微粉16?20份、板狀剛玉粉12?20份、抗氧化劑I?1份、有機結合劑4?1份。2.根據權利要求1所述的環保型耐火材料，其特征在于:所述鎂砂顆粒的MgO含量為90?94wt.%、粒度為0.08?3mm，鎂砂細粉的MgO含量為92?94wt.%、粒度小于0.08mm。3.根據權利要求1所述的環保型耐火材料，其特征在于:所述碳化硅顆粒中，由粒徑在300?350μηι的碳化娃顆粒、粒徑在100?120μηι的碳化娃顆粒、粒徑在80?ΙΟΟμπι的碳化娃顆粒組成，其質量份數的比例為2?5:3?6:1。4.根據權利要求1所述的環保型耐火材料，其特征在于:所述硅粉中，由粒徑在10?30μm的娃粉顆粒、粒徑在30?50μηι的娃粉顆粒、粒徑在50?80μηι的娃粉顆粒組成，其質量份數的比例為2?6:3?5:1。5.根據權利要求1所述的環保型耐火材料，其特征在于:所述抗氧化劑為Al粉或Mg粉。6.根據權利要求1所述的環保型耐火材料，其特征在于:所述有機結合劑為煤焦油瀝青、固體粉狀酚醛樹脂、熱固型液體酚醛樹脂或者熱塑型液體酚醛樹脂。7.一種環保型耐火材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)制備預制混合粉:將鎂砂細粉1?20份、碳化硅顆粒1?30份、硅粉1?30份、抗氧化劑I?10份放入快速研磨機中研磨5?1min，使粉料混合均勾得到預制混合粉； 2)將鎂砂顆粒60?80份、有機結合劑4?10份混合均勻； 3)將預制混合粉加入到混合均勻的鎂砂顆粒和有機結合劑中，并將其它物料磨成粒徑小于50微米予以加入，充分混合均勻，并進行出料、成型，壓力為80?lOOMPa，然后用冷等靜壓機將樣品在120?140MPa下壓實，保壓時間I?3min; 4)將成型后的耐火材料再經110?120°C干燥10?20h后，埋于裝有5?1mm粒度焦炭的匣缽中分別在1400?1600°C保溫3?5h。8.根據權利要求7所述的環保型耐火材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中，采用超聲高速分散混合，超聲波頻率為20?35KHz，分散速度4800?5200r/min，混合分散時間為30?50min。9.根據權利要求7所述的環保型耐火材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中，針對其他物料的磨粉采用以下方式進行: 1)針對氮化鋁在80?100°C條件下干燥后，利用超細微磨粉機進行磨粉處理，并進行分級處理后，獲得粒徑小于50微米的粉料； 2)針對鉀長石在60?80°C條件下干燥后，利用超細微磨粉機進行磨粉處理，并進行分級處理后，獲得粒徑小于50微米的粉料； 3)針對莫來石在70?90°C條件下干燥后，利用超細微磨粉機進行磨粉處理，并進行分級處理后，獲得粒徑小于50微米的粉料。
【文檔編號】C04B35/047GK105967657SQ201610291804
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月4日
【發明人】郭艷芹, 王永偉, 崔磊磊, 肖保輝, 趙亮, 趙翔, 鄭智飛
【申請人】黃河科技學院