CN107188585A - 一种节能复合耐火材料的制备方法 - Google Patents

一种节能复合耐火材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种节能复合耐火材料的制备方法，包括以下制备步骤：a、将氧化镁、氧化钙混合进行清水除杂和磁选去铁，然后干燥，采用粉碎机粉碎得到混合物一；b、将蛇纹石细粉、碳化硅和废旧尾矿渣混合，采用球磨机球磨，得到混合物二；c、向混合物二中加入结合剂，搅拌均匀后再加入增塑剂搅拌混合，得到混合物三；d、将混合物三进行煅烧干燥处理后，即可。本发明制备的耐火材料具有很好的抗热震性，同时碳化硅高温下在耐火材料层生成二氧化硅层膜，防止炉渣对耐火材料层的浸透，抑制炉渣对耐火材料的腐蚀。

Description

一种节能复合耐火材料的制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种节能复合耐火材料的制备方法。
背景技术
莫来石是一种高温下形成的铝硅酸盐矿物，作为一种优质耐火材料，具有强度高、熔点高、热导率低等优点，现被广泛应用于钢铁、有色、化工等各工业领域的窑炉、热工设备和构筑物中。但莫来石作为耐火材料使用时仍存在以下不足：1）莫来石是一种高铝矿物，其主要成份3Al2O3·2SiO2，作为耐火材料在炼钢炉等具有碱性气氛的设备中使用时易受到侵蚀。2）莫来石在炼钢炉等设备上使用时抵抗铁渣、碱性泥渣的效果差。3）莫来石耐火材料制品的抗热震稳定性差。
中国专利CN2007103045733，专利名称高强低导热节能材料，申请日期2016年3月31日，公开了一种以微孔莫来石为骨料，添加活性氧化铝微粉、二氧化硅微粉、高温水泥与矾土细粉的耐火材料制品，具有导热系数小，热损失少的优点，但是该耐火材料中氧化铝的含量达到52%-81%，使该耐火材料抗结渣能力弱、抗侵蚀能力及抗热震性差，因而对于炼钢炉、冶金窑炉等设备的适用性差。
综上所述，因此需要一种更好的耐火材料来改善现有技术的不足，从而推动工业的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种节能复合耐火材料的制备方法，本发明制备的耐火材料具有很好的抗热震性，同时碳化硅高温下在耐火材料层生成二氧化硅层膜，防止炉渣对耐火材料层的浸透，抑制炉渣对耐火材料的腐蚀。
本发明提供了如下的技术方案：
一种节能复合耐火材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将氧化镁、氧化钙混合进行清水除杂和磁选去铁，然后在80-120℃下干燥，采用粉碎机粉碎至过300-400目筛子，得到混合物一；
b、将蛇纹石细粉、碳化硅和废旧尾矿渣混合均匀，采用球磨机球磨2-3h，得到混合物二；
c、向混合物二中加入结合剂，在80-90℃下搅拌混合20-30min，再加入增塑剂搅拌混合30-40min，得到混合物三；
d、将混合物三进行煅烧干燥处理后，即可得到成品。
优选的，所述节能复合耐火材料包括以下重量份的原料：氧化镁23-26份、氧化钙25-28份、蛇纹石细粉12-17份、碳化硅20-22份、废旧尾矿渣18-24份、结合剂11-13份和增塑剂12-15份。
优选的，所述步骤c的结合剂主要成分包括硅微粉和黏土。
优选的，所述硅微粉占结合剂质量的35-45%，黏土占结合剂质量的40-50%。
优选的，所述步骤c的结合剂的制备方法为：取黏土和硅微粉，放入3-5倍黏土与硅微粉总质量的乙二醇中，在80-100℃下搅拌25-30min，使黏土与硅微粉在乙二醇中分散均匀即可。
优选的，所述步骤c的增塑剂的主要成分包括膨润土和羟丙基甲基纤维素。
优选的，所述膨润土占增塑剂质量的25-35%，羟丙基甲基纤维素占增塑剂质量的55-60%。
优选的，所述步骤c的增塑剂的制备方法为：将膨润土研磨至过300-500目筛子，加入4-5倍膨润土质量的乙二醇，在110-120℃下搅拌25-45min，然后取羟丙基甲基纤维素添加到膨润土的乙二醇悬浮液中，在80-100℃下搅拌30-50min，使羟丙基甲基纤维素分散均匀即可。
优选的，所述步骤d的煅烧干燥处理为在180-220℃下干燥40-50min，经1800-1950℃煅烧1-2h，降温至1200-1350℃保温30-40min，降温至850-960℃保温1-2h，降温至300-400℃保温1-2h，自然降温至室温即可。
本发明的有益效果是：
本发明制备的耐火材料具有很好的抗热震性，同时碳化硅高温下在耐火材料层生成二氧化硅层膜，防止炉渣对耐火材料层的浸透，抑制炉渣对耐火材料的腐蚀。
本发明的氧化镁是一种碱性氧化物，有很好的耐火绝缘性能，具有耐高温、抗侵蚀、化学稳定性好等优点，煅烧后的氧化镁，热导系数低，抗侵蚀和化学性能稳定，对碱性渣和铁渣具有很好的抵抗性。
本发明的结合剂中的硅微粉耐温性好，耐酸碱腐蚀，化学性能稳定，能够填充在粉末间隙中，并与氧化镁反应生成凝胶体。黏土可以结合非塑性原料而形成良好的可塑泥团。
本发明的增塑剂中的羟丙基甲基纤维素可以避免耐火材料在涂覆后因干的太快发生龟裂，并增强涂覆后耐火材料的硬化强度。
本发明的增塑剂中的膨润土具有很好的可塑性，而且可以改变耐火材料表面的附着力，防止耐火材料表面附着熔渣等。
本发明的制备方法简单，原材料来源广泛，易于获取，材料中的废旧尾矿渣具有很好的节能环保效益，因此适合工业化大规模推广制造。
具体实施方式
实施例1
一种节能复合耐火材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将氧化镁、氧化钙混合进行清水除杂和磁选去铁，然后在120℃下干燥，采用粉碎机粉碎至过300目筛子，得到混合物一；
b、将蛇纹石细粉、碳化硅和废旧尾矿渣混合均匀，采用球磨机球磨3h，得到混合物二；
c、向混合物二中加入结合剂，在90℃下搅拌混合20min，再加入增塑剂搅拌混合30min，得到混合物三；
d、将混合物三进行煅烧干燥处理后，即可得到成品。
节能复合耐火材料包括以下重量份的原料：氧化镁26份、氧化钙28份、蛇纹石细粉12份、碳化硅20份、废旧尾矿渣19份、结合剂11份和增塑剂15份。
步骤c的结合剂主要成分包括硅微粉和黏土。
硅微粉占结合剂质量的35%，黏土占结合剂质量的50%。
步骤c的结合剂的制备方法为：取黏土和硅微粉，放入5倍黏土与硅微粉总质量的乙二醇中，在80℃下搅拌30min，使黏土与硅微粉在乙二醇中分散均匀即可。
步骤c的增塑剂的主要成分包括膨润土和羟丙基甲基纤维素。
膨润土占增塑剂质量的35%，羟丙基甲基纤维素占增塑剂质量的60%。
步骤c的增塑剂的制备方法为：将膨润土研磨至过500目筛子，加入5倍膨润土质量的乙二醇，在110℃下搅拌45min，然后取羟丙基甲基纤维素添加到膨润土的乙二醇悬浮液中，在80℃下搅拌50min，使羟丙基甲基纤维素分散均匀即可。
步骤d的煅烧干燥处理为在180℃下干燥50min，经1950℃煅烧1h，降温至1350℃保温40min，降温至960℃保温1h，降温至300℃保温2h，自然降温至室温即可。
实施例2
一种节能复合耐火材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将氧化镁、氧化钙混合进行清水除杂和磁选去铁，然后在80℃下干燥，采用粉碎机粉碎至过300目筛子，得到混合物一；
b、将蛇纹石细粉、碳化硅和废旧尾矿渣混合均匀，采用球磨机球磨2h，得到混合物二；
c、向混合物二中加入结合剂，在80℃下搅拌混合20min，再加入增塑剂搅拌混合30min，得到混合物三；
d、将混合物三进行煅烧干燥处理后，即可得到成品。
节能复合耐火材料包括以下重量份的原料：氧化镁23份、氧化钙25份、蛇纹石细粉12份、碳化硅20份、废旧尾矿渣18份、结合剂11份和增塑剂12份。
步骤c的结合剂主要成分包括硅微粉和黏土。
硅微粉占结合剂质量的35%，黏土占结合剂质量的40%。
步骤c的结合剂的制备方法为：取黏土和硅微粉，放入3倍黏土与硅微粉总质量的乙二醇中，在80℃下搅拌25min，使黏土与硅微粉在乙二醇中分散均匀即可。
步骤c的增塑剂的主要成分包括膨润土和羟丙基甲基纤维素。
膨润土占增塑剂质量的25%，羟丙基甲基纤维素占增塑剂质量的55%。
步骤c的增塑剂的制备方法为：将膨润土研磨至过500目筛子，加入5倍膨润土质量的乙二醇，在120℃下搅拌25min，然后取羟丙基甲基纤维素添加到膨润土的乙二醇悬浮液中，在100℃下搅拌30min，使羟丙基甲基纤维素分散均匀即可。
步骤d的煅烧干燥处理为在220℃下干燥50min，经1950℃煅烧2h，降温至1200℃保温30min，降温至960℃保温2h，降温至300℃保温2h，自然降温至室温即可。
实施例3
一种节能复合耐火材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将氧化镁、氧化钙混合进行清水除杂和磁选去铁，然后在120℃下干燥，采用粉碎机粉碎至过300目筛子，得到混合物一；
b、将蛇纹石细粉、碳化硅和废旧尾矿渣混合均匀，采用球磨机球磨3h，得到混合物二；
c、向混合物二中加入结合剂，在90℃下搅拌混合20min，再加入增塑剂搅拌混合40min，得到混合物三；
d、将混合物三进行煅烧干燥处理后，即可得到成品。
节能复合耐火材料包括以下重量份的原料：氧化镁23份、氧化钙28份、蛇纹石细粉17份、碳化硅22份、废旧尾矿渣24份、结合剂11份和增塑剂12份。
步骤c的结合剂主要成分包括硅微粉和黏土。
硅微粉占结合剂质量的35%，黏土占结合剂质量的50%。
步骤c的结合剂的制备方法为：取黏土和硅微粉，放入5倍黏土与硅微粉总质量的乙二醇中，在80℃下搅拌25min，使黏土与硅微粉在乙二醇中分散均匀即可。
步骤c的增塑剂的主要成分包括膨润土和羟丙基甲基纤维素。
膨润土占增塑剂质量的25%，羟丙基甲基纤维素占增塑剂质量的60%。
步骤c的增塑剂的制备方法为：将膨润土研磨至过500目筛子，加入5倍膨润土质量的乙二醇，在120℃下搅拌25-45min，然后取羟丙基甲基纤维素添加到膨润土的乙二醇悬浮液中，在100℃下搅拌30min，使羟丙基甲基纤维素分散均匀即可。
步骤d的煅烧干燥处理为在220℃下干燥50min，经1950℃煅烧2h，降温至1200℃保温30min，降温至960℃保温1h，降温至300℃保温1h，自然降温至室温即可。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种节能复合耐火材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
a、将氧化镁、氧化钙混合进行清水除杂和磁选去铁，然后在80-120℃下干燥，采用粉碎机粉碎至过300-400目筛子，得到混合物一；
b、将蛇纹石细粉、碳化硅和废旧尾矿渣混合均匀，采用球磨机球磨2-3h，得到混合物二；
c、向混合物二中加入结合剂，在80-90℃下搅拌混合20-30min，再加入增塑剂搅拌混合30-40min，得到混合物三；
d、将混合物三进行煅烧干燥处理后，即可得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种节能复合耐火材料的制备方法，其特征在于，所述节能复合耐火材料包括以下重量份的原料：氧化镁23-26份、氧化钙25-28份、蛇纹石细粉12-17份、碳化硅20-22份、废旧尾矿渣18-24份、结合剂11-13份和增塑剂12-15份。
3.根据权利要求1所述的一种节能复合耐火材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的结合剂主要成分包括硅微粉和黏土。
4.根据权利要求3所述的一种节能复合耐火材料的制备方法，其特征在于，所述硅微粉占结合剂质量的35-45%，黏土占结合剂质量的40-50%。
5.根据权利要求1所述的一种节能复合耐火材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的结合剂的制备方法为：取黏土和硅微粉，放入3-5倍黏土与硅微粉总质量的乙二醇中，在80-100℃下搅拌25-30min，使黏土与硅微粉在乙二醇中分散均匀即可。
6.根据权利要求1所述的一种节能复合耐火材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的增塑剂的主要成分包括膨润土和羟丙基甲基纤维素。
7.根据权利要求6所述的一种节能复合耐火材料的制备方法，其特征在于，所述膨润土占增塑剂质量的25-35%，羟丙基甲基纤维素占增塑剂质量的55-60%。
8.根据权利要求1所述的一种节能复合耐火材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的增塑剂的制备方法为：将膨润土研磨至过300-500目筛子，加入4-5倍膨润土质量的乙二醇，在110-120℃下搅拌25-45min，然后取羟丙基甲基纤维素添加到膨润土的乙二醇悬浮液中，在80-100℃下搅拌30-50min，使羟丙基甲基纤维素分散均匀即可。
9.根据权利要求1所述的一种节能复合耐火材料的制备方法，其特征在于，所述步骤d的煅烧干燥处理为在180-220℃下干燥40-50min，经1800-1950℃煅烧1-2h，降温至1200-1350℃保温30-40min，降温至850-960℃保温1-2h，降温至300-400℃保温1-2h，自然降温至室温即可。
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