CN105237003A - 一种环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖 - Google Patents

一种环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖的生产方法：配备多种颗粒，按照特定组分混合，放入混辗机中，加入结合剂进行混合均匀，将混好的物料振动浇注成坯；室温养护12-15小时后烘干，将干燥后的坯体放置在高温电炉中1100-1200℃烧制，保温时间为3-4小时。本发明的工艺可以大大减少α-Al2O3纳米粉的用量，同时降低烧成温度，大幅度提高高纯刚玉砖的高温耐折强度。

Description

一种环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖。
背景技术
纳米技术，作为一门崭新的技术，将广泛应用于各个领域。材料工作者设想将加入量很少的结合剂和添加剂以纳米级粉体引入某些特殊耐火材料中，通过纳米级粉体的表面和界面效应及其奇异的特性，改善耐火材料的性能。已有文献研究表明加入1%的-氧化铝纳米粉能降低刚玉砖的烧结温度200℃，并能提高其烧后性能。随着-氧化铝纳米粉加入量的逐渐增加，刚玉砖的体积密度、常温抗折强度及高温抗折强度先增大后减小，当氧化铝纳米粉加入量为1%时，三者均达到最大值。综合氧化铝纳米粉复合高纯刚玉砖基质的流变性及其烧后性能的研究，确定基质中纳米粉含量为1％，微粉含量为8％，细粉为31％，但是此工艺的缺陷在于，纳米粉的含量较高，导致成本比较高，烧成温度高达1500℃，并且在1400℃下耐折强度不超过6Mpa。
本发明旨在提供一种高纯刚玉砖，其在保持刚玉砖的高纯的基础上，通过改进配方和工艺，使得其烧结温度进一步降低，并且高温抗折强度大大提高的环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖。
发明内容
本发明针对现有技术中的缺点，提供一种高纯刚玉砖，其在保持刚玉砖的高纯的基础上，通过改进配方和工艺，使得其烧结温度进一步降低，并且高温抗折强度大大提高的环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖的生产方法：
（1）原料制备：
A颗粒：粒度为3mm的电熔刚玉颗粒；
B颗粒：粒度为1-2mm的电熔刚玉颗粒；
C颗粒：粒度为5-9μm的二氧化钛微粉；
D颗粒：粒径D50＝2.5μm、质量分数为99.65%的α-Al2O3微粉；
E颗粒：平均粒径为200-250nm，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉；
F颗粒：粒度为8-10μm的礌石微粉；
（2）配料砖体成型：
按重量份数计，将50份～52份颗粒A、8份～12份颗粒B、0.1份颗粒C、5份-6份颗粒D、0.2份颗粒E、0.4份-0.5份颗粒F混合配料，放入混辗机中，加入结合剂进行混合均匀，将混好的物料振动浇注成坯；
（3）干燥及烧成：
室温养护12-15小时后烘干，将干燥后的坯体放置在高温电炉中1100-1200℃烧制，保温时间为3-4小时。
现有技术已经发现不同粒径的Al2O3会给刚玉砖带来性能上很大的改变，本发明人在大量实验的基础上，在保持纯度大于99%的刚玉砖的基础上，意外发现，特定粒径和比例的二氧化钛微粉和礌石微粉的加入，可以大大减少α-Al2O3纳米粉的用量，同时降低烧成温度，大幅度提高高温耐折强度。
本发明的有益之处在于：
（1）本发明的高纯刚玉砖制备过程简单，易于工业化生产，并且烧制温度低，保温时间短节能环保。
（2）本发明制备得到的本发明的高纯刚玉砖具有令人惊讶的高温抗折性能。
（3）本发明的工艺大大减少了α-Al2O3纳米粉的用量，降低了成本。
具体实施方式
实施例1：
环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖的生产方法：
（1）原料制备：
A颗粒：粒度为3mm的电熔刚玉颗粒；
B颗粒：粒度为1mm的电熔刚玉颗粒；
C颗粒：粒度为9μm的二氧化钛微粉；
D颗粒：粒径D50＝2.5μm、质量分数为99.65%的α-Al2O3微粉；
E颗粒：平均粒径为200nm，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉；
F颗粒：粒度为10μm的礌石微粉；
（2）配料砖体成型：
按重量份数计，将50份颗粒A、12份颗粒B、0.1份颗粒C、5份颗粒D、0.2份颗粒E、0.5份颗粒F混合配料，放入混辗机中，加入结合剂进行混合均匀，将混好的物料振动浇注成坯；
（3）干燥及烧成：
室温养护12小时后烘干，将干燥后的坯体放置在高温电炉中1200℃烧制，保温时间为3小时。
在步骤（2）中振动浇注成试样，以检测性能。所述试样的大小为25mm×25mm×125mm。
该实施例工艺下，试样的常温耐折强度为46Mpa，1400℃下耐折强度为15Mpa。
实施例2：
环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖的生产方法：
（1）原料制备：
A颗粒：粒度为3mm的电熔刚玉颗粒；
B颗粒：粒度为2mm的电熔刚玉颗粒；
C颗粒：粒度为5μm的二氧化钛微粉；
D颗粒：粒径D50＝2.5μm、质量分数为99.65%的α-Al2O3微粉；
E颗粒：平均粒径为250nm，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉；
F颗粒：粒度为8μm的礌石微粉；
（2）配料砖体成型：
按重量份数计，将52份颗粒A、8份颗粒B、0.1份颗粒C、6份颗粒D、0.2份颗粒E、0.4份颗粒F混合配料，放入混辗机中，加入结合剂进行混合均匀，将混好的物料振动浇注成坯；
（3）干燥及烧成：
室温养护15小时后烘干，将干燥后的坯体放置在高温电炉中1100℃烧制，保温时间为4小时。
在步骤（2）中振动浇注成试样，以检测性能。所述试样的大小为25mm×25mm×125mm。
该实施例工艺下，试样的常温耐折强度为38Mpa，1400℃下耐折强度为7Mpa。
实施例3：
环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖的生产方法：
（1）原料制备：
A颗粒：粒度为3mm的电熔刚玉颗粒；
B颗粒：粒度为1mm的电熔刚玉颗粒；
C颗粒：粒度为8μm的二氧化钛微粉；
D颗粒：粒径D50＝2.5μm、质量分数为99.65%的α-Al2O3微粉；
E颗粒：平均粒径为210nm，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉；
F颗粒：粒度为9μm的礌石微粉；
（2）配料砖体成型：
按重量份数计，将51份颗粒A、11份颗粒B、0.1份颗粒C、5份颗粒D、0.2份颗粒E、0.5份颗粒F混合配料，放入混辗机中，加入结合剂进行混合均匀，将混好的物料振动浇注成坯；
（3）干燥及烧成：
室温养护13小时后烘干，将干燥后的坯体放置在高温电炉中1198℃烧制，保温时间为3小时。
在步骤（2）中振动浇注成试样，以检测性能。所述试样的大小为25mm×25mm×125mm。
该实施例工艺下，试样的常温耐折强度为43Mpa，1400℃下耐折强度为15Mpa。
实施例4：
环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖的生产方法：
（1）原料制备：
A颗粒：粒度为3mm的电熔刚玉颗粒；
B颗粒：粒度为2mm的电熔刚玉颗粒；
C颗粒：粒度为6μm的二氧化钛微粉；
D颗粒：粒径D50＝2.5μm、质量分数为99.65%的α-Al2O3微粉；
E颗粒：平均粒径为240nm，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉；
F颗粒：粒度为10μm的礌石微粉；
（2）配料砖体成型：
按重量份数计，将50份颗粒A、9份颗粒B、0.1份颗粒C、6份颗粒D、0.2份颗粒E、0.4份颗粒F混合配料，放入混辗机中，加入结合剂进行混合均匀，将混好的物料振动浇注成坯；
（3）干燥及烧成：
室温养护14小时后烘干，将干燥后的坯体放置在高温电炉中1108℃烧制，保温时间为4小时。
在步骤（2）中振动浇注成试样，以检测性能。所述试样的大小为25mm×25mm×125mm。
该实施例工艺下，试样的常温耐折强度为40Mpa，1400℃下耐折强度为10Mpa。
实施例5：
对比例1：
环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖的生产方法：
（1）原料制备：
A颗粒：粒度为3mm的电熔刚玉颗粒；
B颗粒：粒度为1mm的电熔刚玉颗粒；
C颗粒：粒度为50μm的二氧化钛微粉；
D颗粒：粒径D50＝2.5μm、质量分数为99.65%的α-Al2O3微粉；
E颗粒：平均粒径为220nm，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉；
F颗粒：粒度为20μm的礌石微粉；
（2）配料砖体成型：
按重量份数计，将52份颗粒A、10份颗粒B、0.5份颗粒C、5份颗粒D、1份颗粒E、1份颗粒F混合配料，放入混辗机中，加入结合剂进行混合均匀，将混好的物料振动浇注成坯；
（3）干燥及烧成：
室温养护12小时后烘干，将干燥后的坯体放置在高温电炉中1150℃烧制，保温时间为3小时。
在步骤（2）中振动浇注成试样，以检测性能。所述试样的大小为25mm×25mm×125mm。
该实施例工艺下，试样的常温耐折强度为32Mpa，1400℃下耐折强度为5Mpa。
实施例6：
对比例2：
环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖的生产方法：
（1）原料制备：
A颗粒：粒度为3mm的电熔刚玉颗粒；
B颗粒：粒度为2mm的电熔刚玉颗粒；
C颗粒：粒度为1mm的二氧化钛微粉；
D颗粒：粒径D50＝2.5μm、质量分数为99.65%的α-Al2O3微粉；
E颗粒：平均粒径为230nm，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉；
F颗粒：粒度为35μm的礌石微粉；
（2）配料砖体成型：
按重量份数计，将51份颗粒A、12份颗粒B、0.8份颗粒C、6份颗粒D、1份颗粒E、0.2份颗粒F混合配料，放入混辗机中，加入结合剂进行混合均匀，将混好的物料振动浇注成坯；
（3）干燥及烧成：
室温养护15小时后烘干，将干燥后的坯体放置在高温电炉中1123℃烧制，保温时间为4小时。
在步骤（2）中振动浇注成试样，以检测性能。所述试样的大小为25mm×25mm×125mm。
该实施例工艺下，试样的常温耐折强度为32Mpa，1400℃下耐折强度为5Mpa。
本发明对比例均为示范性例举，事实上，组分的选择，从粒径的选择，加入量的具体配比，烧结工艺的选择等多种因素都至关重要，稍有改变都难以达到本发明的效果。者更进一步充分证明了，本发明配方的独特性以及出人意料的技术效果。尤其是实施例1的高温耐折强度更是非常高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖的生产方法：
（1）原料制备：
A颗粒：粒度为3mm的电熔刚玉颗粒；
B颗粒：粒度为1-2mm的电熔刚玉颗粒；
C颗粒：粒度为5-9μm的二氧化钛微粉；
D颗粒：粒径D50＝2.5μm、质量分数为99.65%的α-Al2O3微粉；
E颗粒：平均粒径为200-250nm，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉；
F颗粒：粒度为8-10μm的礌石微粉；
（2）配料砖体成型：
按重量份数计，将50份～52份颗粒A、8份～12份颗粒B、0.1份颗粒C、5份-6份颗粒D、0.2份颗粒E、0.4份-0.5份颗粒F混合配料，放入混辗机中，加入结合剂进行混合均匀，将混好的物料振动浇注成坯；
（3）干燥及烧成：
室温养护12-15小时后烘干，将干燥后的坯体放置在高温电炉中1100-1200℃烧制，保温时间为3-4小时。
2.权利要求1所述的环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖的生产方法，其特征在于：
（1）原料制备：
A颗粒：粒度为3mm的电熔刚玉颗粒；
B颗粒：粒度为1mm的电熔刚玉颗粒；
C颗粒：粒度为9μm的二氧化钛微粉；
D颗粒：粒径D50＝2.5μm、质量分数为99.65%的α-Al2O3微粉；
E颗粒：平均粒径为200nm，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉；
F颗粒：粒度为10μm的礌石微粉；
（2）配料砖体成型：
按重量份数计，将50份颗粒A、12份颗粒B、0.1份颗粒C、5份颗粒D、0.2份颗粒E、0.5份颗粒F混合配料，放入混辗机中，加入结合剂进行混合均匀，将混好的物料振动浇注成坯；
（3）干燥及烧成：
室温养护12小时后烘干，将干燥后的坯体放置在高温电炉中1200℃烧制，保温时间为3小时。
3.权利要求1～2所述的生产方法生产得到的环保高温耐折强度高的高纯刚玉砖。
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