CN105439580A - 一种高性能耐火材料 - Google Patents

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闫海玲
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Bengbu Haiming Die Casting Machine Co Ltd
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Abstract

发明公开了一种高性能耐火材料，由以下成分制成，硅粉、珍珠岩、酚醛树脂、高铝矾土、碳化硅粉末、红柱石粉末、氧化镁、氧化钙、高岭石、石英砂、金红石。本发明耐火材料，制作工艺简单，成本低，适于大规模推广；本发明耐火材料通过对酚醛树脂进行综合改性再与硅粉和纳米铝颗粒结合，极大的提高了耐火材料的抗水化性，并且有效的起到了应力缓冲的作用；本发明耐火材料通过对添加的高铝矾土、红柱石、碳化硅进行预处理，能够极大的提高耐火材料的抗热震性，使得耐火材料在高温下具有更好的高温体积稳定性；本发明耐火材料具有极高的抗折强度和抗侵蚀性；通过对高岭石进行碱浸泡后高温煅烧，改善结构，提高耐火材料的寿命。

Description

一种高性能耐火材料
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，特别是涉及一种高性能耐火材料。
背景技术
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69%～60%。耐火材料应用于钢铁、有色金属、玻璃、水泥、陶瓷、石化、机械、锅炉、轻工、电力、军工等国民经济的各个领域，是保证上述产业生产运行和技术发展必不可少的基本材料，在高温工业生产发展中起着不可替代的重要作用，现有的耐火材料抗水化性低，抗热震性、抗侵蚀性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能耐火材料。
本发明通过以下技术方案实现：
一种高性能耐火材料，按重量份计由以下成分制成，硅粉80份、珍珠岩20份、酚醛树脂50份、氧化镁15份、高铝矾土40份、碳化硅粉末30份、红柱石粉末15份、石英砂30份、金红石5份、氧化钙15份、高岭石5份。
进一步地，所述酚醛树脂经过改性处理：将酚醛树脂与重量份为10份的十二烷基三甲氧基硅烷在碱性环境下均匀混合，初始温度加热至300℃，持续20分钟后，添加重量份为5份的硼酸，继续缓慢加热，在2小时内温度升高至500℃为止，开始缓慢冷却，当冷却至187℃时，保持20分钟后，继续冷却至132℃，保持20分钟，最后冷却到室温为止。
进一步地，将经过改性处理的酚醛树脂与硅粉一起加热至能均匀混合到一起，再添加重量份为10份的纳米铝颗粒，混合均匀，即可；所述纳米铝颗粒的粒度为8-10nm。
进一步地，所述氧化镁与氧化钙经过350℃高温煅烧1小时后，研磨成粉末。
进一步地，所述高岭石采用5%浓度的氢氧化钠浸泡30分钟后，放入到250℃温度下煅烧30分钟，即可。
进一步地，所述红柱石粉末的粒度为50-60nm，所述碳化硅粉末的粒度为120-135nm。
进一步地，所述高铝矾土经过预处理：将高铝矾土与重量份为15份的煤矸石和重量份为1份的氧化铝粉末混合到一起，先进行混合研磨，再放入到1700℃温度下煅烧1小时。
进一步地，所述红柱石粉末与碳化硅粉末混合重量份为1.5份的氧化铁经过800℃、20MPa的高温高压下煅烧处理2小时。
进一步地，所述石英砂、珍珠岩与金红石经过预处理：将石英砂、珍珠岩与金红石混合到一起，在1800℃温度下，添加重量份为10份的焦炭，持续通入氮气，反应4小时。
本发明的有益效果是，与现有技术相比：
本发明耐火材料，制作工艺简单，成本低，适于大规模推广；本发明耐火材料通过对酚醛树脂进行综合改性再与硅粉和纳米铝颗粒结合，极大的提高了耐火材料的抗水化性，并且有效的起到了应力缓冲的作用；本发明耐火材料通过对添加的高铝矾土、红柱石、碳化硅进行预处理，能够极大的提高耐火材料的抗热震性，使得耐火材料在高温下具有更好的高温体积稳定性；本发明耐火材料通过对石英砂、珍珠岩和金红石进行焦炭热还原氮化工艺，使得制成的耐火材料具有极高的抗折强度和抗侵蚀性；通过对高岭石进行碱浸泡后高温煅烧，改善结构，提高耐火材料的寿命。
具体实施方式
一种高性能耐火材料，按重量份计由以下成分制成，硅粉80份、珍珠岩20份、酚醛树脂50份、氧化镁15份、高铝矾土40份、碳化硅粉末30份、红柱石粉末15份、石英砂30份、金红石5份、氧化钙15份、高岭石5份。
进一步地，所述酚醛树脂经过改性处理：将酚醛树脂与重量份为10份的十二烷基三甲氧基硅烷在碱性环境下均匀混合，初始温度加热至300℃，持续20分钟后，添加重量份为5份的硼酸，继续缓慢加热，在2小时内温度升高至500℃为止，开始缓慢冷却，当冷却至187℃时，保持20分钟后，继续冷却至132℃，保持20分钟，最后冷却到室温为止。
进一步地，将经过改性处理的酚醛树脂与硅粉一起加热至能均匀混合到一起，再添加重量份为10份的纳米铝颗粒，混合均匀，即可；所述纳米铝颗粒的粒度为8-10nm。
进一步地，所述氧化镁与氧化钙经过350℃高温煅烧1小时后，研磨成粉末。
进一步地，所述高岭石采用5%浓度的氢氧化钠浸泡30分钟后，放入到250℃温度下煅烧30分钟，即可。
进一步地，所述红柱石粉末的粒度为50-60nm，所述碳化硅粉末的粒度为120-135nm。
进一步地，所述高铝矾土经过预处理：将高铝矾土与重量份为15份的煤矸石和重量份为1份的氧化铝粉末混合到一起，先进行混合研磨，再放入到1700℃温度下煅烧1小时。
进一步地，所述红柱石粉末与碳化硅粉末混合重量份为1.5份的氧化铁经过800℃、20MPa的高温高压下煅烧处理2小时。
进一步地，所述石英砂、珍珠岩与金红石经过预处理：将石英砂、珍珠岩与金红石混合到一起，在1800℃温度下，添加重量份为10份的焦炭，持续通入氮气，反应4小时。
本发明耐火材料的性能指标为：
指标，单位 本发明耐火材料
体积密度g/cm3 3.62
耐压强度MPa 171-185
抗折强度MPa 10-14
表1
由表1可以看出，本发明耐火材料性能优越，适用范围广。
对本发明耐火材料与一般发明耐火材料在1100℃下，进行冷热循环，对比抗折强度保持率：
冷热循环3次 冷热循环6次 冷热循环9次 冷热循环12次
本发明耐火材料 98.8% 98.4% 97.8% 97.2%
一般耐火材料 98% 97.1% 96% 94.8%
表2
由表2可以看出，本发明耐火材料比一般耐火材料的抗热震性优越。
将本发明耐火材料与一般耐火材料在30℃、湿度70%RH、常压下的粉化率对比：
15天 30天 45天 60天
本发明耐火材料 0.12% 0.35% 0.61% 0.92%
一般耐火材料 0.5% 0.9% 1.4% 2%
表3
由表3可以看出，本发明耐火材料的抗水化性明显比一般耐火材料优越。

Claims (9)

1.一种高性能耐火材料，其特征在于，按重量份计由以下成分制成，硅粉80份、珍珠岩20份、酚醛树脂50份、氧化镁15份、高铝矾土40份、碳化硅粉末30份、红柱石粉末15份、石英砂30份、金红石5份、氧化钙15份、高岭石5份。
2.根据权利要求1所述的一种高性能耐火材料，其特征在于，所述酚醛树脂经过改性处理：将酚醛树脂与重量份为10份的十二烷基三甲氧基硅烷在碱性环境下均匀混合，初始温度加热至300℃，持续20分钟后，添加重量份为5份的硼酸，继续缓慢加热，在2小时内温度升高至500℃为止，开始缓慢冷却，当冷却至187℃时，保持20分钟后，继续冷却至132℃，保持20分钟，最后冷却到室温为止。
3.根据权利要求1或2所述的一种高性能耐火材料，其特征在于，将经过改性处理的酚醛树脂与硅粉一起加热至能均匀混合到一起，再添加重量份为10份的纳米铝颗粒，混合均匀，即可；所述纳米铝颗粒的粒度为8-10nm。
4.根据权利要求1所述的一种高性能耐火材料，其特征在于，所述氧化镁与氧化钙经过350℃高温煅烧1小时后，研磨成粉末。
5.根据权利要求1所述的一种高性能耐火材料，其特征在于，所述高岭石采用5%浓度的氢氧化钠浸泡30分钟后，放入到250℃温度下煅烧30分钟，即可。
6.根据权利要求1所述的一种高性能耐火材料，其特征在于，所述红柱石粉末的粒度为50-60nm，所述碳化硅粉末的粒度为120-135nm。
7.根据权利要求1所述的一种高性能耐火材料，其特征在于，所述高铝矾土经过预处理：将高铝矾土与重量份为15份的煤矸石和重量份为1份的氧化铝粉末混合到一起，先进行混合研磨，再放入到1700℃温度下煅烧1小时。
8.根据权利要求1所述的一种高性能耐火材料，其特征在于，所述红柱石粉末与碳化硅粉末混合重量份为1.5份的氧化铁经过800、20MPa的高温高压下煅烧处理2小时。
9.根据权利要求1所述的一种高性能耐火材料，其特征在于，所述石英砂、珍珠岩与金红石经过预处理：将石英砂、珍珠岩与金红石混合到一起，在1800℃温度下，添加重量份为10份的焦炭，持续通入氮气，反应4小时。
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