CN104628399B - 一种耐崩裂零膨胀熔融石英硅砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐崩裂零膨胀熔融石英硅砖及其制备方法，硅砖按重量百分比包括如下组分：熔融石英70‑90％，超细硅微粉8‑20％，羧甲基纤维素0.1‑5％，硅溶胶0.5‑5％。优点为硅砖对玻璃窑炉中的燃烧气氛具有良好的耐侵蚀和抗蠕变性，在1500℃及以上高温中不开裂、不变形，长期使用无剥落现象，砌筑的砖体更为密实，不会影响玻璃产品的产品质量，适用于玻璃窑大碹的热补热修、隔墙更换、热电偶孔砖的调整；同时，本发明的硅砖还适用于砌筑焦炉炉门，保温节能，不仅能大大降低炉门重量，且砖块不粘焦，能减轻劳动强度，减少劳动力的损耗，还能增加焦炉焦碳容积，提高炼焦产量，为焦化企业降本增效创造了有力条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐火材料及其制备方法，尤其涉及一种耐崩裂零膨胀熔融石英硅砖及其制备方法。
背景技术
目前，玻璃超白线、光伏线、玻纤等窑炉大碹使用的耐火砖块在1500℃的高温条件下容易发生膨胀、崩裂、甚至炸裂等现象，如果砖块炸裂，其碎片很容易落入玻璃窑炉内，通常该碎片与窑炉内生产产品的成分不同，一旦产品掺入了碎片杂质，就会影响产品的纯度及质量。与此同时，焦炉行业的炉门通常非常厚重，需要多位操作工共同完成炉门的推开与关闭；炉门所用砖块质量高、还很容易粘胶，所以炉门使用一段时间就需要铲胶，费时费力。
故，亟待解决上述技术难题。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的是提供一种能热膨胀系数小、受高温不发生膨胀、崩裂、甚至炸裂的硅砖；
本发明的第二目的是提供上述硅砖的制备方法。
技术方案：本发明所述的硅砖，按重量百分比包括如下组分：熔融石英70-90％，超细硅微粉8-20％，羧甲基纤维素0.1-5％，硅溶胶0.5-5％。
其中，上述熔融石英的纯度为99.99％以上，超细硅微粉的纯度为99％以上。
进一步地，所述熔融石英75-85％，超细硅微粉10-17％，羧甲基纤维素1-4％，硅溶胶1-4％。
本发明所述熔融石英零膨胀硅砖的制备方法，包括将所述原料混合后依次进行压制成型、干燥、烧结以及保温，即得到所述的熔融石英零膨胀硅砖。
其中，所述烧结的温度为1230-1300℃，烧结的时间为48-60h，保温的时间为5-6h。
进一步说，所述烧结的温度为1230-1250℃，烧结的时间为50-55h，保温的时间为5-6h。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明的硅砖对玻璃窑炉中的燃烧气氛具有良好的耐侵蚀和抗蠕变性，在1500℃及以上高温中不开裂、不变形，长期使用无剥落现象，砌筑的砖体更为密实，不会影响玻璃产品的产品质量，适用于玻璃窑大碹的热补热修、隔墙更换、热电偶孔砖的调整；同时，本发明的硅砖还适用于砌筑焦炉炉门，保温、节能、环保，不仅能大大降低炉门重量，且砖块不粘焦，能减轻劳动强度，减少劳动力的损耗，还能增加焦炉焦碳容积，提高炼焦产量，为焦化企业降本增效创造了有力条件。此外，本发明硅砖的制备方法简单易行，容易实现，实用性强。
具体实施方式
本发明的硅砖按重量百分比包括如下组分：熔融石英70-90％，超细硅微粉8-20％，羧甲基纤维素0.1-5％，硅溶胶0.5-5％。其中，上述硅砖的主要成分为熔融石英，它的纯度最好在99.99％以上，而其它三种成分在制备过程中基本上都会挥发掉，故制备的硅砖纯度很高(接近99.9％)，非常接近玻璃，将该硅砖与玻璃产品融合在一起，对产品的质量几乎没有影响。其次，超细硅微粉的纯度为99％以上，其与羧甲基纤维素以及硅溶胶三者共同其粘结作用，有利于硅砖的成型，而三者的重量配比都是经过数次试验总结而来。进一步说，本发明硅砖的优选配比为：熔融石英75-85％，超细硅微粉10-17％，羧甲基纤维素1-4％，硅溶胶1-4％，如此得到的硅砖性能更佳。
表1为本发明熔融石英零膨胀硅砖的理化指标
| 理化性能 | 指标 |
| 化学成分SiO2(％) | ≧99.9 |
| 体积密度(g/cm3) | ≧1.85-1.90 |
| 显气孔率(％) | ≦13.5-17.0 |
| 常温耐压强度(MPa)110℃*24h | ≧45-50 |
| 荷重软化温度(℃) | ≧1650-1690 |
| 热震稳定性1100℃水冷/次 | ≧80 |
| 热膨胀系数1100℃ | ≦0.016 |
由表1可知，本发明硅砖的化学成分基本上为SiO2，非常接近纯玻璃，所以即使它与玻璃掺杂在一起，也不会影响玻璃制品的质量。同时，该硅砖具有很低的显气孔率，较高的体积密度、常温耐压强度、荷重软化温度和热震稳定性，这说明该砖块的孔隙小，致密性非常好，机械强度高，能有效抵制燃料燃烧气氛的进入，保持砖块组织结构的完整性。最为重要的是，该硅砖耐1500℃及以上高温，不开裂、不变形，长期使用无剥落现象，砌筑的砖体更为密实，可用于玻璃窑炉多种部位的修缮，例如大碹的热修热补，隔墙的更换，热电偶孔砖的调整等；同时，该硅砖还可用于砌筑焦炉炉门。
实施例1
(一)原料：
纯度为99.99％的熔融石英，85％；纯度为99.0％的超细硅微粉，10％；羧甲基纤维素4％，硅溶胶1％。
上述原料中均可外购获得。
(二)制备方法：
将上述原料混合后依次进行压制成型、干燥、烧结以及保温，其中，烧结的温度为1230℃，烧结的时间为55h，保温的时间为6h，即得到所述的熔融石英零膨胀硅砖。
(三)性能检测
经测，该砖块的SiO2含量为99.9％，显气孔率为13.5％，体积密度为1.90g/cm3，常温耐压强度为50MPa，荷重软化温度为1690℃，热震稳定性为1100℃水冷80次，热膨胀系数1100℃测试为0.0015。
对比例1
原料与制备方法与实施例1基本相同，不同之处为：加入纯度为99％％熔融石英，经检测，所得砖块的SiO2含量有所降低，显气孔率提高至14％，体积密度下降至1.85g/cm3，其它性能指标与实施例1接近。
对比例2：
原料与制备方法与实施例1基本相同，不同之处为：熔融石英的加入量65％，经检测，所得砖块的显气孔率提高至19％、体积密度下降至1.80g/cm3，常温耐压强度降为42MPa，荷重软化温度为1600℃，热震稳定性为1100℃水冷75次，热膨胀系数1100℃测试为0.0017。
对比例3：
原料与制备方法与实施例1基本相同，不同之处为：熔融石英的加入量95％，经检测，所得砖块的显气孔率和体积密度与实施例1接近，但是常温耐压强度降为40MPa，荷重软化温度为1610℃，热震稳定性为1100℃水冷78次，热膨胀系数1100℃测试为0.0016。
对比例4：
原料与制备方法与实施例1基本相同，不同之处为：硅微粉的加入量6％，经检测，所得砖块的显气孔率提高至18％、体积密度下降至1.82g/cm3，常温耐压强度降为43MPa，荷重软化温度为1620℃，热震稳定性为1100℃水冷76次，热膨胀系数1100℃测试为0.0017。
对比例5：
原料与制备方法与实施例1基本相同，不同之处为：羧甲基纤维素的加入量0.06％，经检测，所得砖块的显气孔率提高至17.6％、体积密度下降至1.80g/cm3，常温耐压强度降为42MPa，荷重软化温度为1610℃，热震稳定性为1100℃水冷77次，热膨胀系数1100℃测试为0.0018。
对比例6：
原料与制备方法与实施例1基本相同，不同之处为：硅溶胶的加入量0.3％，经检测，所得砖块的显气孔率为14％、体积密度为1.85g/cm3，常温耐压强度降为40MPa，荷重软化温度为1600℃，热震稳定性为1100℃水冷75次，热膨胀系数1100℃测试为0.0016。
实施例2
(一)原料：
纯度为99.99％的熔融石英，70％；纯度为99.0％的超细硅微粉，20％；羧甲基纤维素1％，硅溶胶0.5％。
(二)制备方法：
与实施例1基本相同，不同之处为：烧结的温度为1300℃，烧结的时间为60h，保温的时间为5h。
(三)性能检测
经测，该砖块的SiO2含量为99.5％，显气孔率为15％，体积密度为1.85g/cm3，常温耐压强度为47MPa，荷重软化温度为1660℃，热震稳定性为1100℃水冷80次，热膨胀系数1100℃测试为0.0016。
实施例3
(二)原料：
纯度为99.99％的熔融石英，75％；纯度为99.0％的超细硅微粉，17％；羧甲基纤维素0.1％，硅溶胶4％。
(二)制备方法：
与实施例1基本相同，不同之处为：烧结的温度为1270℃，烧结的时间为48h，保温的时间为5h。
(三)性能检测
经测，该砖块的SiO2含量为99.6％，显气孔率为14％，体积密度为1.88g/cm3，常温耐压强度为45MPa，荷重软化温度为1650℃，热震稳定性为1100℃水冷78次，热膨胀系数1100℃测试为0.0016。
实施例4
(一)原料：
纯度为99.99％的熔融石英，90％；纯度为99.0％的超细硅微粉，8％；羧甲基纤维素5％，硅溶胶5％。
(二)制备方法：
与实施例1基本相同。
(三)性能检测
经测，该砖块的SiO2含量为99.8％，显气孔率为13.8％，体积密度为1.90g/cm3，常温耐压强度为49MPa，荷重软化温度为1690℃，热震稳定性为1100℃水冷80次，热膨胀系数1100℃测试为0.0015。
Claims (4)
1.一种耐崩裂零膨胀熔融石英硅砖，其特征在于按重量百分比包括如下组分：熔融石英75-85％，超细硅微粉10-17％，羧甲基纤维素1-4％，硅溶胶1-4％；所述熔融石英的纯度为99.99％以上，超细硅微粉的纯度为99％以上。
2.一种制备权利要求1所述耐崩裂零膨胀熔融石英硅砖，其特征在于包括将所述原料混合后依次进行压制成型、干燥、烧结以及保温，即得到所述的熔融石英零膨胀硅砖。
3.根据权利要求2所述制备耐崩裂零膨胀熔融石英硅砖的方法，其特征在于：所述烧结的温度为1230-1300℃，烧结的时间为48-60h，保温的时间为5-6h。
4.根据权利要求2所述制备耐崩裂零膨胀熔融石英硅砖的方法，其特征在于：所述烧结的温度为1230-1250℃，烧结的时间为50-55h，保温的时间为5-6h。
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