CN104961474A - 一种低成本粉煤灰耐火材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低成本粉煤灰耐火材料，它是由下述重量份的原料组成的：剑麻纤维10-12、氟化镁0.5-1.2、正硅酸乙酯26-30、粉煤灰80-93、氧化铝30-42、模数2-3的水玻璃6-10、磷酸锌1-2、酚醛树脂6-7、10-13mol/l的硝酸溶液3-4、冰醋酸2-3、单乙醇胺0.1-0.13、偏硼酸铵0.4-2，本发明的正硅酸乙酯在催化剂冰醋酸加入的条件下水解为硅烷醇溶胶，将硅烷醇溶胶与纤维乳液混合，通过蒸发溶剂，得到含碳、硅的杂合物，最后经过高温碳化，纤维乳液提供碳源，得到碳硅复合助剂，该碳硅复合助剂的化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐热震、重量轻、强度高。

Description

一种低成本粉煤灰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，尤其涉及一种低成本粉煤灰耐火材料及其制备方法。

背景技术

耐火材料是指耐火度不低于1580℃的一类无机非金属材料。耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。但仅以耐火度来定义已不能全面描述耐火材料了，1580℃并不是绝对的。现定义为凡物理化学性质允许其在高温环境下使用的材料称为耐火材料。耐火材料广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域，在冶金工业中用量最大，占总产量的50%-60%。

碳复合耐火材料是由两种或是两种以上不同性质的耐火氧化物和碳素材料及非氧化物材料为原料，含碳有机物作为结合剂而制成的一种多相复合耐火材料。采用的氧化物主要有MgO、Al2O3、ZrO2 和MgAl2O4, 碳主要是天然石墨，非氧化物主要为Al、Si、Mg 等金属，AlSi、AlMg 类的合金以及SiC、B4C 一类的化合物，然后通过添加树脂或沥青等结合剂加以成型，即可得到由氧化物、碳、非氧化合物以及结合剂组成的复合耐火材料。

发明内容

本发明目的就是提供一种低成本粉煤灰耐火材料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种低成本粉煤灰耐火材料，它是由下述重量份的原料组成的：

剑麻纤维10-12、氟化镁0.5-1.2、正硅酸乙酯26-30、粉煤灰80-93、氧化铝30-42、模数2-3的水玻璃6-10、磷酸锌1-2、酚醛树脂6-7、10-13mol/l的硝酸溶液3-4、冰醋酸2-3、单乙醇胺0.1-0.13、偏硼酸铵0.4-2。

一种低成本粉煤灰耐火材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将粉煤灰与氟化镁混合，磨成细粉，送入马弗炉中，700-750℃下煅烧1-2小时，冷却后加入到6-10mol/l的硫酸溶液中，浸泡2-3小时，过滤，将滤渣水洗3-4次，加入模数2-3的水玻璃，搅拌均匀，得混合硅液；

（2）将剑麻纤维加入到浓度为5-7%的亚硫酸氢钾溶液中浸润3-4小时，取出后烘干，加入硝酸溶液，搅拌混合20-30分钟，加入食用碱，调节PH为中性，得纤维液；

（3）将上述正硅酸乙酯加入到8-10倍的无水乙醇中，搅拌溶解，将溶解液滴加到上述纤维液中，滴加完毕后，加入上述混合硅液、冰醋酸，搅拌均匀，滴加10-15mol/l的硫酸溶液，滴加完毕后在40-45℃下反应10-12小时，依次用无水乙醇和蒸馏水对产物进行洗涤，过滤，真空煅烧：真空度为8-10Pa，升温速率为80-100℃/min，升温到1260-1300℃后保温焙烧 10-12 h，得碳硅复合助剂；

（4）将酚醛树脂与单乙醇胺混合，60-65℃下保温搅拌3-7分钟，加入偏硼酸铵，搅拌至常温，得树脂粘结剂；

（5）将氧化铝、磷酸锌混合，混辗3-10 分钟，加入树脂粘结剂，混辗6-10分钟，加入剩余各原料，调整温度为100-110℃，混辗26-30分钟，静压成型，成型压力为120-130MPa，在埋炭气氛下于1200-1400℃条件下烧成。

一种低成本粉煤灰耐火材料的制备方法，步骤（3）中所述的10-15mol/l的硫酸溶液的加入量为混合硅液重量的1.6-2%。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明的正硅酸乙酯在催化剂冰醋酸加入的条件下水解为硅烷醇溶胶，将硅烷醇溶胶与纤维乳液混合，通过蒸发溶剂，得到含碳、硅的杂合物，最后经过高温碳化，纤维乳液提供碳源，得到碳硅复合助剂，该碳硅复合助剂的化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐热震、重量轻、强度高。

本发明的耐火材料采用低成本的粉煤灰为主料，经过与氟化镁混合煅烧活化后，有效的提高了硅的浸出率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1：

一种低成本粉煤灰耐火材料，它是由下述重量份的原料组成的：

剑麻纤维10、氟化镁0.5、正硅酸乙酯30、粉煤灰93、氧化铝42、模数3的水玻璃10、磷酸锌1、酚醛树脂7、13mol/l的硝酸溶液4、冰醋酸2、单乙醇胺0.13、偏硼酸铵0.4。

一种低成本粉煤灰耐火材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将粉煤灰与氟化镁混合，磨成细粉，送入马弗炉中，750℃下煅烧2小时，冷却后加入到10mol/l的硫酸溶液中，浸泡2小时，过滤，将滤渣水洗3次，加入模数3的水玻璃，搅拌均匀，得混合硅液；

（2）将剑麻纤维加入到浓度为5%的亚硫酸氢钾溶液中浸润3小时，取出后烘干，加入硝酸溶液，搅拌混合30分钟，加入食用碱，调节PH为中性，得纤维液；

（3）将上述正硅酸乙酯加入到10倍的无水乙醇中，搅拌溶解，将溶解液滴加到上述纤维液中，滴加完毕后，加入上述混合硅液、冰醋酸，搅拌均匀，滴加15mol/l的硫酸溶液，滴加完毕后在45℃下反应12小时，依次用无水乙醇和蒸馏水对产物进行洗涤，过滤，真空煅烧：真空度为10Pa，升温速率为100℃/min，升温到1260-1300℃后保温焙烧 12 h，得碳硅复合助剂；

（4）将酚醛树脂与单乙醇胺混合，65℃下保温搅拌7分钟，加入偏硼酸铵，搅拌至常温，得树脂粘结剂；

（5）将氧化铝、磷酸锌混合，混辗10 分钟，加入树脂粘结剂，混辗10分钟，加入剩余各原料，调整温度为110℃，混辗30分钟，静压成型，成型压力为130MPa，在埋炭气氛下于1400℃条件下烧成。

一种低成本粉煤灰耐火材料的制备方法，步骤（3）中所述的15mol/l的硫酸溶液的加入量为混合硅液重量的1.6%。。

性能测试：

将本发明的耐火材料按GB/T13244 检测抗氧化性（1000℃×3h），脱碳层厚度为4.4mm；按YB/T376.1 检测1100℃水冷的抗热震性，试样可以经受8次的试验不出现裂纹；高温抗折强度为7.8MPa。

Claims (3)

1.一种低成本粉煤灰耐火材料，其特征在于它是由下述重量份的原料组成的：

剑麻纤维10-12、氟化镁0.5-1.2、正硅酸乙酯26-30、粉煤灰80-93、氧化铝30-42、模数2-3的水玻璃6-10、磷酸锌1-2、酚醛树脂6-7、10-13mol/l的硝酸溶液3-4、冰醋酸2-3、单乙醇胺0.1-0.13、偏硼酸铵0.4-2。

2.一种如权利要求1所述的低成本粉煤灰耐火材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将粉煤灰与氟化镁混合，磨成细粉，送入马弗炉中，700-750℃下煅烧1-2小时，冷却后加入到6-10mol/l的硫酸溶液中，浸泡2-3小时，过滤，将滤渣水洗3-4次，加入模数2-3的水玻璃，搅拌均匀，得混合硅液；

（2）将剑麻纤维加入到浓度为5-7%的亚硫酸氢钾溶液中浸润3-4小时，取出后烘干，加入硝酸溶液，搅拌混合20-30分钟，加入食用碱，调节PH为中性，得纤维液；

（3）将上述正硅酸乙酯加入到8-10倍的无水乙醇中，搅拌溶解，将溶解液滴加到上述纤维液中，滴加完毕后，加入上述混合硅液、冰醋酸，搅拌均匀，滴加10-15mol/l的硫酸溶液，滴加完毕后在40-45℃下反应10-12小时，依次用无水乙醇和蒸馏水对产物进行洗涤，过滤，真空煅烧：真空度为8-10Pa，升温速率为80-100℃/min，升温到1260-1300℃后保温焙烧 10-12 h，得碳硅复合助剂；

（4）将酚醛树脂与单乙醇胺混合，60-65℃下保温搅拌3-7分钟，加入偏硼酸铵，搅拌至常温，得树脂粘结剂；

（5）将氧化铝、磷酸锌混合，混辗3-10 分钟，加入树脂粘结剂，混辗6-10分钟，加入剩余各原料，调整温度为100-110℃，混辗26-30分钟，静压成型，成型压力为120-130MPa，在埋炭气氛下于1200-1400℃条件下烧成。

3.根据权利要求2所述的一种低成本粉煤灰耐火材料的制备方法，其特征在于步骤（3）中所述的10-15mol/l的硫酸溶液的加入量为混合硅液重量的1.6-2%。