CN100503516C

CN100503516C - 一种含轻质多孔骨料的铝镁质耐火砖及其制备方法

Info

Publication number: CN100503516C
Application number: CNB2007100524740A
Authority: CN
Inventors: 李楠; 彭从华
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2027-06-14
Also published as: CN101066879A

Abstract

本发明涉及一种含轻质多孔骨料的铝镁质耐火砖及其制备方法。其技术方案是将30～70wt%的Al₂O₃-MgO系轻质多孔耐火材料、0～35wt%的Al₂O₃-MgO系致密耐火材料、5～30wt%的镁砂细粉、3～10wt%的α-Al₂O₃微粉、0～25wt%的刚玉细粉、0～25wt%的尖晶石细粉混和，外加3～7wt%的纸浆废液为结合剂，搅拌均匀，经压力机压制成型；或成型后的素坯在100～150℃条件下干燥12～48小时，或成型后的素坯在100～150℃条件下干燥12～48小时，经1400℃～1600℃条件下烧成，保温时间为2～5小时，自然冷却。本发明所制备的耐火砖具有显气孔率高、平均孔径小、热导率低和抗介质侵蚀能力较好特点。可用在高温窑炉或容器的永久层或工作层。

Description

一种含轻质多孔骨料的铝镁质耐火砖及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域。具体涉及一种含轻质多孔骨料的铝镁质耐火砖及其制备方法。

背景技术

随着世界对降低能耗和节约能源的要求日益提高，对轻质保温材料的要求越来越高。但传统的轻质保温材料如硅藻土砖、石棉砖、蛭石砖、轻质粘土砖、轻质莫来石与轻质刚玉砖等不能使用在与液态或其他介质直接接触的部位。因为其易受到工作介质的侵蚀和冲刷(徐平坤，董应榜.刚玉耐火材料.北京：冶金工业出版社，1999；王维邦.耐火材料工艺学.北京：冶金工业出版社，1994)，影响使用寿命，甚至影响到高温窑炉或容器的安全生产。另一方面，在传统耐火材料中人们常以致密的材料为骨料，致密的骨料要求高温烧成，消耗大量的能源，而耐火材料在使用过程中，渣等溶剂首先侵蚀基质，基质包围着骨料，当基质被侵蚀成变质层，骨料就与基质一起从耐火材料剥落到熔渣中(W.E.Lee and S.Zhang，“Melt corrosion of oxide andoxide-carbon refractories”International Materials Reviews 1999 Vol.44 No.377.)，因而致密骨料的

优势作用并不明显，还会造成一定的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种显气孔率高、平均孔径小、热导率低和抗中性或碱性介质侵蚀能力强的含轻质多孔骨料的铝镁质耐火砖及其制备方法。该耐火砖既可以使用在高温窑炉或容器的永久层、又可以使用在高温窑炉或容器的工作层。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：将30～70wt％的Al₂O₃-MgO系轻质多孔耐火材料、0～35wt％的Al₂O₃-MgO系致密耐火材料、5～30wt％的镁砂细粉、3～10wt％的α-Al₂O₃微粉、0～25wt％的刚玉细粉、0～25wt％的尖晶石细粉混和，外加3～7wt％的纸浆废液为结合剂，搅拌均匀，经压力机压制成型；或成型后的素坯在100～150℃条件下干燥12～48小时。或成型后的素坯在100～150℃条件下干燥12～48小时，经1400℃～1600℃条件下烧成，保温时间为2～5小时，自然冷却。

所述的Al₂O₃-MgO系轻质多孔耐火材料是轻质多孔刚玉—尖晶石、轻质多孔尖晶石、轻质多孔方镁石—尖晶石中的一种或一种以上。Al₂O₃-MgO系轻质多孔耐火材料颗粒级配是，5～3mm为15～35wt％、3～1mm为15～35wt％。Al₂O₃-MgO系轻质多孔耐火材料的显气孔率大于20％，平均孔径<30μm。其中：轻质多孔刚玉—尖晶石、轻质多孔尖晶石、轻质多孔方镁石—尖晶石的MgO含量为10～90wt％。

所述的Al₂O₃-MgO系致密耐火材料是镁砂、尖晶石、刚玉中的一种或一种以上，其粒径均为0～1mm。其中：镁砂的MgO含量≥95wt％、尖晶石的Al₂O₃含量为65～90wt％、刚玉的Al₂O₃的含量≥95wt％。

所述的镁砂细粉的MgO含量≥95wt％、尖晶石细粉的Al₂O₃含量为65～90wt％、刚玉细粉的Al₂O₃的含量≥95wt％，其粒径均<88μm；α-Al₂O₃微粉的Al₂O₃的含量≥97wt％，粒径<5μm。

所述的成型压力为100～150Mpa。

由于采用上述技术方案，本发明所制备的含轻质多孔骨料的耐火砖，其骨料部分主要由轻质多孔耐火材料组成，基质主要由镁砂细粉、刚玉细粉、尖晶石细粉、α-Al₂O₃微粉组成；它不同于传统的轻质耐火材料(全部由多孔材料构成)，也不同于传统的致密耐火材料(骨料部分全部由显气孔率较低的耐火材料组成)，它含有轻质多孔骨料。其中，轻质多孔骨料是借鉴“一种多孔尖晶石陶瓷材料及其制造方法”(CN 200610019551.8)生产的，其具有气孔率高、平均孔径小、孔径分布均匀和强度高的特点。

由于本发明的产品是以Al₂O₃-MgO系轻质多孔材料为骨料，全部或部分取代致密骨料，并控制基质的组成与结构以获得较好的保温性能与抗渣侵蚀的性能。因此，采用其制备的含轻质多孔骨料的耐火砖具有比传统致密耐火材料有较好的保温隔热性能，比传统轻质耐火材料有较好的抗渣等介质的侵蚀与冲刷的能力，可用在与熔渣等介质直接接触的部位，既可以使用在高温窑炉或容器的永久层、又可以使用在高温窑炉或容器的工作层。

本发明生产的产品化学成分主要是MgO与Al₂O₃，相应的主晶相为刚玉—尖晶石、或尖晶石、或方镁石—尖晶石、或方镁石—刚玉；本发明生产的产品是一种显气孔率高、体积密度小、平均孔径小、热导率小、抗中性或碱性介质侵蚀能力强的含轻质多孔骨料的耐火制品。

四、具体实施方式

实施例1

一种含轻质多孔骨料的铝镁质耐火砖及其制备方法：将粒径为5～3mm的轻质多孔刚玉—尖晶石(MgO含量为10wt％)、粒径为3～1mm的轻质多孔刚玉—尖晶石(MgO含量为10wt％)、粒径为1～0mm的刚玉(Al₂O₃含量≥95wt％)、粒径<88μm的镁砂细粉(MgO含量≥95wt％)、尖晶石细粉(Al₂O₃含量为90wt％)和粒径<5μm的α-Al₂O₃微粉(Al₂O₃含量≥97wt％)分别按15～20wt％、15～20wt％、30～35wt％、5～6wt％、20～25wt％、和3～5wt％混和；其中，轻质多孔刚玉—尖晶石的显气孔率大于20％、平均孔径<30μm。再外加上述混合料的3～5wt％的纸浆废液为结合剂，搅拌均匀后机压成型，成型压力为130～150Mpa，成型后的坯体在110～150℃下干燥24～48小时，可得到显气孔率为30～35％、体积密度在2.50～2.60g/cm³、抗折强度为5.5～9.5Mpa的含轻质骨料的铝镁质不烧耐火砖。

实施例2

一种含轻质多孔骨料的耐火砖及其制备方法：将粒径为5～3mm的轻质多孔尖晶石(MgO含量为12wt％)、粒径为3～1mm的轻质多孔尖晶石(MgO含量为40wt％)、粒径为1～0mm的尖晶石(Al₂O₃含量为90wt％)、粒径<88μm的镁砂细粉(MgO含量≥95wt％)、刚玉细粉(Al₂O₃含量≥95wt％)和粒径<5μm的α-Al₂O₃微粉(Al₂O₃含量≥97wt％)分别按15～20wt％、25～30wt％、25～30wt％、5～6wt％、20～25wt％和3～5wt％混和；其中，轻质多孔尖晶石的显气孔率均大于20％、平均孔径<30μm。再外加上述混合料的3～5wt％的纸浆废液为结合剂，搅拌均匀后机压成型，成型压力为130～140Mpa，成型后的坯体在110～150℃下干燥24～48小时，可得到显气孔率为28～32％、体积密度在2.55～2.65g/cm³、抗折强度为6.5～12.5Mpa的含轻质骨料的铝镁质不烧耐火砖。

实施例3

一种含轻质多孔骨料的耐火砖及其制备方法：将粒径为5～3mm的轻质多孔方镁石—尖晶石(MgO含量为78wt％)、粒径为3～1mm的轻质多孔方镁石—尖晶石(MgO含量为88wt％)、粒径<88μm的镁砂细粉(MgO含量≥95wt％)、尖晶石细粉(Al₂O₃含量为65wt％)和粒径<5μm的α-Al₂O₃微粉(Al₂O₃含量≥97wt％)分别按30～35wt％、30～35wt％、20～25wt％、8～12wt％和3～5wt％混和；其中，轻质多孔方镁石—尖晶石的显气孔率均大于20％、平均孔径<30μm。再外加上述混合料的3～5wt％的纸浆废液为结合剂，搅拌均匀后机压成型，成型压力为100～120Mpa，成型后的坯体在130～150℃下干燥16～24小时，可得到显气孔率为28～30％、体积密度在2.58～2.62g/cm³、抗折强度为6.5～11.5Mpa的含轻质骨料的铝镁质不烧耐火砖。

实施例4

一种含轻质多孔骨料的耐火砖及其制备方法：将粒径为5～3mm的轻质多孔方镁石—尖晶石(MgO含量为88wt％)、粒径为3～1mm的轻质多孔方镁石—尖晶石(MgO含量为88wt％)、粒径为1～0mm的尖晶石(Al₂O含量为90wt％)、粒径<88μm的镁砂细粉(MgO含量≥95wt％)和粒径<5μm的α-Al₂O₃微粉(Al₂O₃含量≥97wt％)分别按25～30wt％、20～25wt％、10～20wt％、26～30wt％和5～7wt％混和；其中，轻质多孔方镁石—尖晶石的显气孔率大于20％、平均孔径<30μm。再外加上述混合料的3～7wt％的纸浆废液为结合剂，搅拌均匀后机压成型，成型压力为100～120Mpa，成型后的坯体在130～150℃下干燥16～24小时，可得到显气孔率为26～28％、体积密度在2.60～2.65g/cm³、抗折强度为7.5～8Mpa的含轻质骨料的铝镁质不烧耐火砖。

实施例5

一种含轻质多孔骨料的耐火砖及其制备方法：将粒径为5～3mm的轻质多孔尖晶石(MgO含量为12wt％)、粒径为3～1mm的轻质多孔尖晶石(MgO含量为12wt％)、粒径<88μm的镁砂细粉(MgO含量≥95wt％)、尖晶石细粉(Al₂O₃含量为65wt％)、刚玉细粉(Al₂O₃含量≥95wt％)和粒径<5μm的α-Al₂O₃微粉(Al₂O₃含量≥97wt％)分别按30～35wt％、25～30wt％、5～6wt％、20～25wt％、5～7wt％和5～6wt％混和；其中，轻质多孔尖晶石的显气孔率大于20％、平均孔径<30μm。再外加上述混合料的3～7wt％的纸浆废液为结合剂，搅拌均匀后机压成型，成型压力为120～150Mpa，成型后的坯体在100～130℃下干燥24～48小时，可得到显气孔率为28～32％、体积密度在2.56～2.60g/cm³、抗折强度为4.5～7Mpa的含轻质骨料的铝镁质不烧耐火砖。

实施例6

一种含轻质多孔骨料的铝镁质耐火砖及其制备方法：将粒径为5～3mm的轻质多孔尖晶石(MgO含量为12wt％)、粒径为3～1mm的轻质多孔尖晶石(MgO含量为12wt％)、粒径为1～0mm的刚玉(Al₂O₃含量≥95wt％)、粒径<88μm的镁砂细粉(MgO含量≥95wt％)、尖晶石细粉(Al₂O₃含量为90wt％)和粒径<5μm的α-Al₂O₃微粉(Al₂O₃含量≥97wt％)分别按15～20wt％、15～20wt％、30～35wt％、5～6wt％、20～25wt％、和3～5wt％混和；其中，轻质多孔尖晶石的显气孔率大于20％、平均孔径<30μm。再外加上述混合料的3～5wt％的纸浆废液为结合剂，搅拌均匀后机压成型，成型压力为130～150Mpa，成型后的坯体在100～140℃下干燥24～48小时，再经1400℃～1600℃烧成，保温时间为3～5小时，自然冷却。可得到显气孔率为35～40％、体积密度在2.40～2.55g/cm³、抗折强度为7.5～9.8Mpa的含轻质骨料的铝镁质烧成耐火砖。

实施例7

一种含轻质多孔骨料的耐火砖及其制备方法：将粒径为5～3mm的轻质多孔尖晶石(MgO含量为12wt％)、粒径为3～1mm的轻质多孔尖晶石(MgO含量为40wt％)、粒径为1～0mm的尖晶石(Al₂O₃含量为90wt％)、粒径<88μm的镁砂细粉(MgO含量≥95wt％)、刚玉细粉(Al₂O₃含量≥95wt％)和粒径<5μm的α-Al₂O₃微粉(Al₂O₃含量≥97wt％)分别按15～20wt％、25～30wt％、5～6wt％、20～25wt％和3～5wt％混和；其中，轻质多孔尖晶石的显气孔率均大于20％、平均孔径<30μm。再外加上述混合料的3～5wt％的纸浆废液为结合剂，搅拌均匀后机压成型，成型压力为130～140Mpa，成型后的坯体在110～150℃下干燥24～48小时，再经1400℃～1600℃烧成，保温时间为2～5小时，自然冷却。可得到显气孔率为33～37％、体积密度在2.45～2.50g/cm³、抗折强度为8.5～14.5Mpa的含轻质骨料的铝镁质烧成耐火砖。

实施例8

一种含轻质多孔骨料的耐火砖及其制备方法：将粒径为5～3mm的轻质多孔方镁石—尖晶石(MgO含量为78wt％)、粒径为3～1mm的轻质多孔方镁石—尖晶石(MgO含量为88wt％)、粒径<88μm的镁砂细粉(MgO含量≥95wt％)、尖晶石细粉(Al₂O₃含量为65wt％)和粒径<5μm的α-Al₂O₃微粉(Al₂O₃含量≥97wt％)分别按30～35wt％、30～35wt％、20～25wt％、8～12wt％和3～5wt％混和；其中，轻质多孔方镁石—尖晶石的显气孔率均大于20％、平均孔径<30μm。再外加上述混合料的3～5wt％的纸浆废液为结合剂，搅拌均匀后机压成型，成型压力为100～120Mpa，成型后的坯体在130～150℃下干燥16～24小时，再经1450℃～1600℃烧成，保温时间为2～4小时，自然冷却。可得到显气孔率为33～35％、体积密度在2.40～2.49g/cm³、抗折强度为9.5～11.5Mpa的含轻质骨料的铝镁质烧成耐火砖。

实施例9

一种含轻质多孔骨料的耐火砖及其制备方法：将粒径为5～3mm的轻质多孔方镁石—尖晶石(MgO含量为88wt％)、粒径为3～1mm的轻质多孔方镁石—尖晶石(MgO含量为88wt％)、粒径为1～0mm的尖晶石(Al₂O₃含量为90wt％)、粒径<88μm的镁砂细粉(MgO含量≥95wt％)和粒径<5μm的α-Al₂O₃微粉(Al₂O₃含量≥97wt％)分别按25～30wt％、20～25wt％、10～20wt％、26～30wt％和5～7wt％混和；其中，轻质多孔方镁石—尖晶石的显气孔率大于20％、平均孔径<30μm。再外加上述混合料的3～6wt％的纸浆废液为结合剂，搅拌均匀后机压成型，成型压力为100～120Mpa，成型后的坯体在130～150℃下干燥16～24小时，再经1500℃～1600℃烧成，保温时间为3～5小时，自然冷却。可得到显气孔率为30～34％、体积密度在2.50～2.55g/cm³、抗折强度为5.5～7.6Mpa的含轻质骨料的铝镁质烧成耐火砖。

实施例10

一种含轻质多孔骨料的耐火砖及其制备方法：将粒径为5～3mm的轻质多孔尖晶石(MgO含量为12wt％)、粒径为3～1mm的轻质多孔尖晶石(MgO含量为12wt％)、粒径<88μm的镁砂细粉(MgO含量≥95wt％)、尖晶石细粉(Al₂O₃含量为65wt％)、刚玉细粉(Al₂O₃含量≥95wt％)和粒径<5μm的α-Al₂O₃微粉(Al₂O₃含量≥97wt％)分别按30～35wt％、25～30wt％、5～6wt％、20～25wt％、5～7wt％和5～6wt％混和；其中，轻质多孔尖晶石的显气孔率大于20％、平均孔径<30μm。再外加上述混合料的3～7wt％的纸浆废液为结合剂，搅拌均匀后机压成型，成型压力为120～150Mpa，成型后的坯体在100～130℃下干燥24～48小时，再经1400℃～1600℃烧成，保温时间为2～5小时，自然冷却。可得到显气孔率为32～38％、体积密度在2.49～2.54g/cm³、抗折强度为6.2～7.3Mpa的含轻质骨料的铝镁质烧成耐火砖。

Claims

1、一种含轻质多孔骨料的铝镁质耐火砖的制备方法，其特征在于将30～70wt％的Al₂O₃-MgO系轻质多孔耐火材料、0～35wt％的Al₂O₃-MgO系致密耐火材料、5～30wt％的镁砂细粉、3～10wt％的α-Al₂O₃微粉、0～25wt％的刚玉细粉、0～25wt％的尖晶石细粉混和，外加3～7wt％的纸浆废液为结合剂，搅拌均匀，经压力机压制成型；或成型后的素坯在100～150℃条件下干燥12～48小时，或成型后的素坯在100～150℃条件下干燥12～48小时，经1400℃～1600℃条件下烧成，保温时间为2～5小时，自然冷却。

2、根据权利要求1所述的含轻质多孔骨料的铝镁质耐火砖的制备方法，其特征在于所述的A1₂O₃-MgO系轻质多孔耐火材料是轻质多孔刚玉—尖晶石、轻质多孔尖晶石、轻质多孔方镁石—尖晶石中的一种或一种以上；Al₂O₃-MgO系轻质多孔耐火材料颗粒级配是，5～3mm为15～35wt％、3～1mm为15～35wt％；Al₂O₃-MgO系轻质多孔耐火材料的显气孔率大于20％，平均孔径<30μm。

3、根据权利要求2所述的含轻质多孔骨料的铝镁质耐火砖的制备方法，其特征在于所述的轻质多孔刚玉—尖晶石、轻质多孔尖晶石、轻质多孔方镁石—尖晶石的MgO含量为10～90wt％。

4、根据权利要求1所述的含轻质多孔骨料的铝镁质耐火砖的制备方法，其特征在于所述的Al₂O₃-MgO系致密耐火材料是镁砂、尖晶石、刚玉中的一种或一种以上，其粒径均为0～1mm。

5、根据权利要求4所述的含轻质多孔骨料的铝镁质耐火砖的制备方法，其特征在于所述的镁砂的MgO含量≥95wt％、尖晶石的Al₂O₃含量为65～90wt％、刚玉的Al₂O₃的含量≥95wt％。

6、根据权利要求1所述的含轻质多孔骨料的铝镁质耐火砖的制备方法，其特征在于所述的镁砂细粉的MgO含量≥95wt％、尖晶石细粉的Al₂O₃含量为65～90wt％、刚玉细粉的Al₂O₃的含量≥95wt％，其粒径均<88μm；α-Al₂O₃微粉的Al₂O₃的含量≥97wt％，粒径<5μm。

7、根据权利要求1所述的含轻质多孔骨料的铝镁质耐火砖的制备方法，其特征在于所述的成型压力为100～150Mpa。

8、根据权利要求1、2、4、6、7中任一项所述的含轻质多孔骨料的铝镁质耐火砖的制备方法所制备的含轻质多孔骨料的铝镁质耐火砖。