CN102765955A - 一种耐火材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐火材料及其制备方法，该耐火材料包括以下重量比的成分：碳化硅20%-50%；氧化铝40%-75%；白泥2%-18%；硅微粉1%-10%；硅溶胶溶液1%-20%；硫酸钠0.5%-15%。该制备方法包括以下步骤：按所述耐火材料成分的重量配比称取各种材料，在容器内将碳化硅、氧化铝、白泥、硅微粉混合均匀，再加入硫酸钠和硅溶胶溶液搅拌均匀；将搅拌均匀后的材料放入高速混碾机中进行进一步混合；将高速混碾机中混合后的材料压制成型、干燥；接着将成型、干燥后的毛坯放入窑内烧结。本发明提供的耐火材料耐高温、耐腐蚀、抗氧化、抗热震性好。

Description

一种耐火材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐火材料，尤其涉及一种用于工业窑炉中蓄热体的耐火材料，还涉及该耐火材料的制备方法。

背景技术

蓄热式换热技术是21世纪节能和环保最具有发展潜力的技术之一。是国家重点推广的节能环保项目。工业窑炉是我国耗能大户，约占全国能耗的26%，节能潜力巨大，高温热处理工业窑炉中二次能源的有效利用备受关注和重视。当烟气温度为900-1300℃时，烟气余热占炉子总能耗的50%-70%，因此在生产过程中最大限度地利用能源可以充分节约人力和物力资源，从而获得极大的经济效益。

在工业窑炉燃烧系统中安装蓄热体将烟气的余热回收用来预热助燃空气减小空气体污染物的排放，降低环境负荷。高温空气燃烧亦称为无焰燃烧技术（Flameless Combuation）是90年代以来发达国家开始推广应用的一种新的燃烧技术.它是将高温空气喷入炉膛维持低氧状态，同时将燃料输送到气流中产生的燃烧.空气温度遇热到800-1100℃以上，燃烧区空气含氧量在2%—21%与传统燃烧过程相比高温空气燃烧的最大特点是节省燃料减少CO₂和NO_x的排放，降低燃烧噪音和成本，被誉为21世纪关键技术之一。在蓄热式高温空气燃烧技术（HTAC）技术中，一般选用陶瓷材料作蓄热体。蓄热体是高温空气燃烧技术中最关键的部件，也是最具有技术含量和体现工业制造水平的部件。

现有技术中，用作蓄热体的材料，主要有粘土质、刚玉质、莫来石质、锆英石质、钛酸铝质、碳化硅质和堇青石质等材料，都存在很大的缺陷。刚玉、莫来石质其抗热震性差价格较贵热导率低，使用效果部好。粘土质、堇青石质具有抗热震性好和价格低廉等优点，但是在高温（1250℃）烟气（尤其是含钠等碱金属蒸气的烟气和含SO₂等酸性气体的烟气）对他们的腐蚀性特强，使粘土质、堇青石质蓄热体发生熔融粘结和挥发，从而阻塞空气流。最后使蓄热体受损。

因此，提供一种耐高温、耐腐蚀、抗氧化、抗热震性好的耐火材料及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的一个目的是提供一种耐火材料，其耐高温、耐腐蚀、抗氧化、抗热震性好，本发明的另一个目的是提供该耐火材料的制备方法。

为了实现上述第一个目的，本发明提供一种耐火材料，该耐火材料包括以下重量比的成分：

碳化硅 20%-50%；氧化铝 40%-75%；白泥 2%-18%；硅微粉 1%-10%；硅溶胶溶液 1%-20%；硫酸钠 0.5%-15%。

优选地，该耐火材料包括以下重量比的成分：

碳化硅 23%-36%；氧化铝 44%-63%；白泥 7%-17%；硅微粉 2%-7%；硅溶胶溶液 3%-12%；硫酸钠 0.5%-15%。

相应的，为实现上述第二个目的，本发明还提供的一种制备耐火材料的方法，包括以下步骤：按所述耐火材料成分的重量配比称取各种材料，在容器内将碳化硅、氧化铝、白泥、硅微粉混合均匀，再加入硫酸钠和硅溶胶溶液搅拌均匀；将搅拌均匀后的材料放入高速混碾机中进行进一步混合；将高速混碾机中混合后的材料压制成型、干燥；接着将成型、干燥后的毛坯放入窑内烧结。

优选地，所述毛坯烧结是按照如下烧结温度进行的：常温→1460℃，其中在900℃下的烧结保持5-6.5小时；常温到900℃升温时间为6-9小时；900℃到1460℃升温时间为3-6小时。

优选地，将搅拌均匀后的材料放入高速混碾机中进行进一步混合的时间为25-32分钟。

优选地，材料压制成型是使用摩擦压力机进行压制成型，材料干燥是微波干燥。

与现有技术相比，本发明通过对成分的调整，尤其是添加硫酸钠和硅溶胶溶液，以及对烧结过程中相变的控制，既提高了耐高温性、热震稳定性、热导率、耐腐蚀性，又降低了密度。由于降低了密度，大大减少了蓄热换热器的体积，同时，提高了耐高温性、热震稳定性、热导率、耐腐蚀性，使得该耐火材料能够在高温下长期使用，能够提高二次空气的预热冷度，降低了材料单耗，具有节能效果。实验结果表明，本发明制备的耐火材料的耐火度为1750℃，体积密度为0.8 g/cm3，热导率为1.3 W/（mk）-1，热震性为1100℃水冷96次。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例中含量均为重量百分比。

实施例1

称取下列重量的原料；

碳化硅 27%；氧化铝 48%；白泥 11%；硅微粉 4%；硅溶胶溶液 9%；硫酸钠 1%；

将碳化硅、氧化铝、白泥、硅微粉加入容器中进行混合，混合均匀后，将硫酸钠和硅溶胶溶液加入容器中搅拌均匀；

搅拌均匀后加入高速混碾机中混合30分钟后，通过400吨摩擦压力机压制成型并微波干燥；

将成型、干燥后所得毛坯放入窑内，从常温开始升温，7小时升温至900℃，在900℃下保温6小时，然后，5小时升温至1460℃继续烧结，得到耐火材料。

对本实施例制备的耐火材料进行测定，经测试，该耐火材料的耐火度为1750℃，体积密度为0.8g/cm³，热导率为1.3 W/（mk）^-1，热震性为1100℃水冷96次。

实施例2

碳化硅 23%；氧化铝 62%；白泥 2%；硅微粉 2%；硅溶胶溶液 8%；硫酸钠 3%；

将碳化硅、氧化铝、白泥、硅微粉加入容器中进行混合，混合均匀后，将硫酸钠和硅溶胶溶液加入容器中搅拌均匀；

搅拌均匀后加入高速混碾机中混合27分钟后，通过400吨摩擦压力机压制成型并微波干燥；

将成型、干燥后所得毛坯放入窑内，从常温开始升温，9小时升温至900℃，在900℃下保温5小时，然后，3小时升温至1460℃继续烧结，得到耐火材料。

对本实施例制备的耐火材料进行测定，经测试，该耐火材料的耐火度为1800℃，体积密度为0.78g/cm³，热导率为1.2 W/（mk）^-1，热震性为1100℃水冷87次。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种耐火材料，其特征在于，该耐火材料包括以下重量比的成分：

碳化硅 20%-50%；氧化铝 40%-75%；白泥 2%-18%；硅微粉 1%-10%；硅溶胶溶液 1%-20%；硫酸钠 0.5%-15%。

2.根据权利要求1所述的耐火材料，其特征在于，该耐火材料包括以下重量比的成分：

碳化硅 23%-36%；氧化铝 44%-63%；白泥 7%-17%；硅微粉 2%-7%；硅溶胶溶液 3%-12%；硫酸钠 0.5%-15%。

3.一种根据权利要求1或2所述的耐火材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：按所述耐火材料成分的重量配比称取各种材料，在容器内将碳化硅、氧化铝、白泥、硅微粉混合均匀，再加入硫酸钠和硅溶胶溶液搅拌均匀；将搅拌均匀后的材料放入高速混碾机中进行进一步混合；将高速混碾机中混合后的材料压制成型、干燥；接着将成型、干燥后的毛坯放入窑内烧结。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，毛坯烧结是按照如下烧结温度进行的：常温→1460℃，其中在900℃下的烧结保持5-6.5小时；常温到900℃升温时间为6-9小时；900℃到1460℃升温时间为3-6小时。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，将搅拌均匀后的材料放入高速混碾机中进行进一步混合的时间为,25-32分钟。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，材料压制成型是使用摩擦压力机进行压制成型，材料干燥是微波干燥。