CN105967657A - 一种环保型耐火材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环保型耐火材料，由以下质量份数的物质组成：镁砂颗粒60～80份、镁砂细粉10～20份、碳化硅颗粒10～30份、硅粉10～30份、铁酸镁10～20份、膨胀珍珠岩14～20份、氧化铬细粉10～22份、硅酸铝纤维10～20份、氮化铝12～24份、钾长石10～24份、莫来石12～20份、碳黑14～20份、氧化铬微粉16～20份、板状刚玉粉12～20份、抗氧化剂1～10份、有机结合剂4～10份。本发明产品强度高，抗热震性、抗氧化性能好，耐磨损、耐侵蚀、耐高温，且使用寿命长。

Description

一种环保型耐火材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种环保型耐火材料及其制备方法，属于耐火材料制备技术领域。
背景技术
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。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％。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保型耐火材料及其制备方法，以便更好地改善耐火材料的制备效果，方便改善耐火材料的使用性能，便于根据需要使用。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种环保型耐火材料，由以下质量份数的物质组成：镁砂颗粒60～80份、镁砂细粉10～20份、碳化硅颗粒10～30份、硅粉10～30份、铁酸镁10～20份、膨胀珍珠岩14～20份、氧化铬细粉10～22份、硅酸铝纤维10～20份、氮化铝12～24份、钾长石10～24份、莫来石12～20份、碳黑14～20份、氧化铬微粉16～20份、板状刚玉粉12～20份、抗氧化剂1～10份、有机结合剂4～10份。
进一步地，上述镁砂颗粒的MgO含量为90～94wt.％、粒度为0.08～3mm，镁砂细粉的MgO含量为92～94wt.％、粒度小于0.08mm。
进一步地，上述碳化硅颗粒中，由粒径在300～350μm的碳化硅颗粒、粒径在100～120μm的碳化硅颗粒、粒径在80～100μm的碳化硅颗粒组成，其质量份数的比例为2～5:3～6:1。
进一步地，上述硅粉中，由粒径在10～30μm的硅粉颗粒、粒径在30～50μm的硅粉颗粒、粒径在50～80μm的硅粉颗粒组成，其质量份数的比例为2～6:3～5:1。
进一步地，上述抗氧化剂为Al粉或Mg粉。
进一步地，上述有机结合剂为煤焦油沥青、固体粉状酚醛树脂、热固型液体酚醛树脂或者热塑型液体酚醛树脂。
一种环保型耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备预制混合粉：将镁砂细粉10～20份、碳化硅颗粒10～30份、硅粉10～30份、抗氧化剂1～10份放入快速研磨机中研磨5～10min，使粉料混合均匀得到预制混合粉；
2)将镁砂颗粒60～80份、有机结合剂4～10份混合均匀；
3)将预制混合粉加入到混合均匀的镁砂颗粒和有机结合剂中，并将其它物料磨成粒径小于50微米予以加入，充分混合均匀，并进行出料、成型，压力为80～100MPa，然后用冷等静压机将样品在120～140MPa下压实，保压时间1～3min；
4)将成型后的耐火材料再经110～120℃干燥10～20h后，埋于装有5～10mm粒度焦炭的匣钵中分别在1400～1600℃保温3～5h。
进一步地，所述步骤(2)中，采用超声高速分散混合，超声波频率为20～35KHz，分散速度4800～5200r/min，混合分散时间为30～50min。
进一步地，所述步骤(3)中，针对其他物料的磨粉采用以下方式进行：
1)针对氮化铝在80～100℃条件下干燥后，利用超细微磨粉机进行磨粉处理，并进行分级处理后，获得粒径小于50微米的粉料；
2)针对钾长石在60～80℃条件下干燥后，利用超细微磨粉机进行磨粉处理，并进行分级处理后，获得粒径小于50微米的粉料；
3)针对莫来石在70～90℃条件下干燥后，利用超细微磨粉机进行磨粉处理，并进行分级处理后，获得粒径小于50微米的粉料。
该发明的有益效果在于：本发明选用粒度直径范围较大的镁砂颗粒与粒度直径较小的镁砂细粉配合使用，可使该耐火材料即具有宏观结构，又能存在气孔或裂纹等微观缺陷，有利于延缓或终止裂纹扩展，保证耐火材料的抗热震性能；本发明抗氧化剂采用多种，即可以为其中一种，也可为多种混合物，通过多种抗氧化剂的组合，并选用合适的成分，可得到最佳的高温抗折强度和常温耐压强度，从而大大延长本发明耐火材料的使用寿命；本发明产品强度高，抗热震性、抗氧化性能好，耐磨损、耐侵蚀、耐高温，且使用寿命长。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。
实施例1
本实施例中的环保型耐火材料，由以下质量份数的物质组成：镁砂颗粒60份、镁砂细粉10份、碳化硅颗粒10份、硅粉10份、铁酸镁10份、膨胀珍珠岩14份、氧化铬细粉10份、硅酸铝纤维10份、氮化铝12份、钾长石10份、莫来石12份、碳黑14份、氧化铬微粉16份、板状刚玉粉12份、抗氧化剂1份、有机结合剂4份。
上述镁砂颗粒的MgO含量为90wt.％、粒度为0.08mm，镁砂细粉的MgO含量为92wt.％、粒度小于0.08mm。上述碳化硅颗粒中，由粒径在300～350μm的碳化硅颗粒、粒径在100～120μm的碳化硅颗粒、粒径在80～100μm的碳化硅颗粒组成，其质量份数的比例为2:3:1。上述硅粉中，由粒径在10～30μm的硅粉颗粒、粒径在30～50μm的硅粉颗粒、粒径在50～80μm的硅粉颗粒组成，其质量份数的比例为2:3:1。上述抗氧化剂为Al粉。上述有机结合剂为煤焦油沥青。
本实施例中的环保型耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备预制混合粉：将镁砂细粉10份、碳化硅颗粒10份、硅粉10份、抗氧化剂1份放入快速研磨机中研磨5min，使粉料混合均匀得到预制混合粉；
2)将镁砂颗粒60份、有机结合剂4份混合均匀；
3)将预制混合粉加入到混合均匀的镁砂颗粒和有机结合剂中，并将其它物料磨成粒径小于50微米予以加入，充分混合均匀，并进行出料、成型，压力为80MPa，然后用冷等静压机将样品在120MPa下压实，保压时间1min；
4)将成型后的耐火材料再经110℃干燥20h后，埋于装有5mm粒度焦炭的匣钵中分别在1400℃保温3h。
所述步骤(2)中，采用超声高速分散混合，超声波频率为20KHz，分散速度4800r/min，混合分散时间为30min。
所述步骤(3)中，针对其他物料的磨粉采用以下方式进行：
1)针对氮化铝在80℃条件下干燥后，利用超细微磨粉机进行磨粉处理，并进行分级处理后，获得粒径小于50微米的粉料；
2)针对钾长石在60℃条件下干燥后，利用超细微磨粉机进行磨粉处理，并进行分级处理后，获得粒径小于50微米的粉料；
3)针对莫来石在70℃条件下干燥后，利用超细微磨粉机进行磨粉处理，并进行分级处理后，获得粒径小于50微米的粉料。
实施例2
本实施例中的环保型耐火材料，由以下质量份数的物质组成：镁砂颗粒80份、镁砂细粉20份、碳化硅颗粒30份、硅粉30份、铁酸镁15份、膨胀珍珠岩17份、氧化铬细粉16份、硅酸铝纤维15份、氮化铝18份、钾长石17份、莫来石16份、碳黑17份、氧化铬微粉18份、板状刚玉粉16份、抗氧化剂10份、有机结合剂10份。
上述镁砂颗粒的MgO含量为94wt.％、粒度为3mm，镁砂细粉的MgO含量为94wt.％、粒度小于0.08mm。上述碳化硅颗粒中，由粒径在300～350μm的碳化硅颗粒、粒径在100～120μm的碳化硅颗粒、粒径在80～100μm的碳化硅颗粒组成，其质量份数的比例为5:6:1。上述硅粉中，由粒径在10～30μm的硅粉颗粒、粒径在30～50μm的硅粉颗粒、粒径在50～80μm的硅粉颗粒组成，其质量份数的比例为6:5:1。上述抗氧化剂为Mg粉。上述有机结合剂为固体粉状酚醛树脂。
本实施例中的环保型耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备预制混合粉：将镁砂细粉20份、碳化硅颗粒30份、硅粉30份、抗氧化剂10份放入快速研磨机中研磨10min，使粉料混合均匀得到预制混合粉；
2)将镁砂颗粒80份、有机结合剂10份混合均匀；
3)将预制混合粉加入到混合均匀的镁砂颗粒和有机结合剂中，并将其它物料磨成粒径小于50微米予以加入，充分混合均匀，并进行出料、成型，压力为100MPa，然后用冷等静压机将样品在140MPa下压实，保压时间3min；
4)将成型后的耐火材料再经120℃干燥10h后，埋于装有10mm粒度焦炭的匣钵中分别在1600℃保温3h。
所述步骤(2)中，采用超声高速分散混合，超声波频率为30KHz，分散速度5000r/min，混合分散时间为40min。
所述步骤(3)中，针对其他物料的磨粉采用以下方式进行：
1)针对氮化铝在90℃条件下干燥后，利用超细微磨粉机进行磨粉处理，并进行分级处理后，获得粒径小于50微米的粉料；
2)针对钾长石在70℃条件下干燥后，利用超细微磨粉机进行磨粉处理，并进行分级处理后，获得粒径小于50微米的粉料；
3)针对莫来石在80℃条件下干燥后，利用超细微磨粉机进行磨粉处理，并进行分级处理后，获得粒径小于50微米的粉料。
实施例3
本实施例中的环保型耐火材料，由以下质量份数的物质组成：镁砂颗粒70份、镁砂细粉15份、碳化硅颗粒20份、硅粉20份、铁酸镁20份、膨胀珍珠岩20份、氧化铬细粉22份、硅酸铝纤维20份、氮化铝24份、钾长石24份、莫来石20份、碳黑20份、氧化铬微粉20份、板状刚玉粉20份、抗氧化剂6份、有机结合剂7份。
上述镁砂颗粒的MgO含量为92wt.％、粒度为1.5mm，镁砂细粉的MgO含量为93wt.％、粒度小于0.08mm。上述碳化硅颗粒中，由粒径在300～350μm的碳化硅颗粒、粒径在100～120μm的碳化硅颗粒、粒径在80～100μm的碳化硅颗粒组成，其质量份数的比例为3:5:1。上述硅粉中，由粒径在10～30μm的碳化硅颗粒、粒径在30～50μm的碳化硅颗粒、粒径在50～80μm的碳化硅颗粒组成，其质量份数的比例为4:4:1。上述抗氧化剂为Mg粉。上述有机结合剂为热固型液体酚醛树脂。
本实施例中的环保型耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备预制混合粉：将镁砂细粉15份、碳化硅颗粒20份、硅粉20份、抗氧化剂5份放入快速研磨机中研磨8min，使粉料混合均匀得到预制混合粉；
2)将镁砂颗粒70份、有机结合剂7份混合均匀；
3)将预制混合粉加入到混合均匀的镁砂颗粒和有机结合剂中，并将其它物料磨成粒径小于50微米予以加入，充分混合均匀，并进行出料、成型，压力为90MPa，然后用冷等静压机将样品在130MPa下压实，保压时间2min；
4)将成型后的耐火材料再经115℃干燥15h后，埋于装有8mm粒度焦炭的匣钵中分别在1500℃保温4h。
所述步骤(2)中，采用超声高速分散混合，超声波频率为35KHz，分散速度4800r/min，混合分散时间为30min。
所述步骤(3)中，针对其他物料的磨粉采用以下方式进行：
1)针对氮化铝在100℃条件下干燥后，利用超细微磨粉机进行磨粉处理，并进行分级处理后，获得粒径小于50微米的粉料；
2)针对钾长石在80℃条件下干燥后，利用超细微磨粉机进行磨粉处理，并进行分级处理后，获得粒径小于50微米的粉料；
3)针对莫来石在90℃条件下干燥后，利用超细微磨粉机进行磨粉处理，并进行分级处理后，获得粒径小于50微米的粉料。
以上所述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和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种环保型耐火材料，其特征在于：由以下质量份数的物质组成：镁砂颗粒60～80份、镁砂细粉10～20份、碳化硅颗粒10～30份、硅粉10～30份、铁酸镁10～20份、膨胀珍珠岩14～20份、氧化铬细粉10～22份、硅酸铝纤维10～20份、氮化铝12～24份、钾长石10～24份、莫来石12～20份、碳黑14～20份、氧化铬微粉16～20份、板状刚玉粉12～20份、抗氧化剂1～10份、有机结合剂4～10份。
2.根据权利要求1所述的环保型耐火材料，其特征在于：所述镁砂颗粒的MgO含量为90～94wt.％、粒度为0.08～3mm，镁砂细粉的MgO含量为92～94wt.％、粒度小于0.08mm。
3.根据权利要求1所述的环保型耐火材料，其特征在于：所述碳化硅颗粒中，由粒径在300～350μm的碳化硅颗粒、粒径在100～120μm的碳化硅颗粒、粒径在80～100μm的碳化硅颗粒组成，其质量份数的比例为2～5:3～6:1。
4.根据权利要求1所述的环保型耐火材料，其特征在于：所述硅粉中，由粒径在10～30μm的硅粉颗粒、粒径在30～50μm的硅粉颗粒、粒径在50～80μm的硅粉颗粒组成，其质量份数的比例为2～6:3～5:1。
5.根据权利要求1所述的环保型耐火材料，其特征在于：所述抗氧化剂为Al粉或Mg粉。
6.根据权利要求1所述的环保型耐火材料，其特征在于：所述有机结合剂为煤焦油沥青、固体粉状酚醛树脂、热固型液体酚醛树脂或者热塑型液体酚醛树脂。
7.一种环保型耐火材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)制备预制混合粉：将镁砂细粉10～20份、碳化硅颗粒10～30份、硅粉10～30份、抗氧化剂1～10份放入快速研磨机中研磨5～10min，使粉料混合均匀得到预制混合粉；
2)将镁砂颗粒60～80份、有机结合剂4～10份混合均匀；
3)将预制混合粉加入到混合均匀的镁砂颗粒和有机结合剂中，并将其它物料磨成粒径小于50微米予以加入，充分混合均匀，并进行出料、成型，压力为80～100MPa，然后用冷等静压机将样品在120～140MPa下压实，保压时间1～3min；
4)将成型后的耐火材料再经110～120℃干燥10～20h后，埋于装有5～10mm粒度焦炭的匣钵中分别在1400～1600℃保温3～5h。
8.根据权利要求7所述的环保型耐火材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，采用超声高速分散混合，超声波频率为20～35KHz，分散速度4800～5200r/min，混合分散时间为30～50min。
9.根据权利要求7所述的环保型耐火材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，针对其他物料的磨粉采用以下方式进行：
1)针对氮化铝在80～100℃条件下干燥后，利用超细微磨粉机进行磨粉处理，并进行分级处理后，获得粒径小于50微米的粉料；
2)针对钾长石在60～80℃条件下干燥后，利用超细微磨粉机进行磨粉处理，并进行分级处理后，获得粒径小于50微米的粉料；
3)针对莫来石在70～90℃条件下干燥后，利用超细微磨粉机进行磨粉处理，并进行分级处理后，获得粒径小于50微米的粉料。
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