CN107324838A - 一种高温耐火材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高温耐火材料及其制备方法，涉及耐火材料领域，高温耐火材料包括以下重量份的原料：钙长石、六铝酸钙、白刚玉、棕刚玉、钙钛矿、高岭土、气凝胶、镁铝尖晶石、纳米碳化硅、漂珠、高铝矾土和炭黑造孔剂；制备方法包括以下步骤：(1)称取原料；(2)混合并成型；(3)干燥；(4)煅烧。本发明高温耐火材料的生产工艺简单，制得的高温耐火材料具有导热系数低、在高温还原性气氛下的稳定性好、抗碱侵蚀能力、抗渣侵蚀能力好、强度高、寿命长、成本低和节能效率高的优点。

Description

一种高温耐火材料及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种高温耐火材料及其制备方法。
背景技术
耐火材料种类繁多，通常按耐火度高低分为普通耐火材料、高级耐火材料和特级耐火材料；按化学特性分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料。此外，还有用于特殊场合的耐火材料；目前耐火材料泛指应用于冶金、石化、水泥、陶瓷等生产设备内衬的无机非金属材料，随着耐火材料在各行各业中的广泛应用，以及需求量的不断增大，简单的生产工艺，降低成本，提高生产产量是目前该行业需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温耐火材料及其制备方法，高温耐火材料的生产工艺简单，制得的高温耐火材料具有导热系数低、在高温还原性气氛下的稳定性好、抗碱侵蚀能力、抗渣侵蚀能力好、强度高、寿命长、成本低和节能效率高的优点。
本发明提供了如下的技术方案：
一种高温耐火材料，包括以下重量份数的原料：钙长石28-30份、六铝酸钙49-50份、白刚玉6-8份、棕刚玉6-7份、钙钛矿7-9份、高岭土5-9份、气凝胶5-7份、镁铝尖晶石7-8份、纳米碳化硅3-4份、漂珠6-9份、高铝矾土6-8份和炭黑造孔剂3-4份。
原料中添加了纳米碳化硅，纳米碳化硅具有耐高温、强度高、抗冲击性好和耐火性好的优点。
原料中添加了高岭土，高岭土具有化学稳定性好、粘结性好和耐火性好的优点。
原料中添加了漂珠，漂珠具有颗粒细、中空、质轻、强度高、耐高温、保温和耐火的优点。
原料中添加了气凝胶，气凝胶具有导热系数低、密度小、柔韧性好和防火的优点。
原料中添加了镁铝尖晶石，镁铝尖晶石具有抗腐蚀性好、耐高温性好和耐火性好的特点。
优选地，包括以下重量份数的原料：钙长石29份、六铝酸钙49.5份、白刚玉7份、棕刚玉6.5份、钙钛矿8份、高岭土7份、气凝胶6份、镁铝尖晶石7.5份、纳米碳化硅3.5份、漂珠7.5份、高铝矾土7份和炭黑造孔剂3.5份。
优选地，所述白刚玉中Al2O3的含量≥99.1wt.％，K2O和Na2O的含量≤0.3wt.％，Fe2O3的含量≤0.2wt.％，磁性物的含量≤0.05wt.％，SiO2的含量≤0.04wt.％；所述白刚玉的颗粒直径为0.1-4mm，所述白刚玉的真密度≥3.5g/cm3。
优选地，所述棕刚玉中Al2O3的含量≥95wt.％，SiO2的含量≤1wt.％，Fe2O3的含量≤0.2wt.％，TiO2的含量≤3.1％；所述棕刚玉的颗粒直径为4-5mm，所述棕刚玉的真密度≥3.9g/cm。
优选地，所述高温耐火材料还包括重量份数为4-5份的膨胀石墨，膨胀石墨是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的疏松多孔的蠕虫状物质，膨胀石墨柔韧性好、可塑性好、抗高温性好、耐火性好、抗低温性好、抗腐蚀性好、抗辐射性好和抗老化性好的优点。
优选地，所述高温耐火材料还包括重量份数为4-6份的纳米二氧化钛，纳米二氧化钛具有良好的分散性、稳定性、阻燃性和耐候性。
优选地，所述纳米二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛。
一种高温耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照高温耐火材料原料的重量份数称取原料；
(2)将原料混合均匀并成型，得到高温耐火材料生坯；
(3)对高温耐火材料生坯进行干燥；
(4)对干燥后的复合高温耐火材料生坯进行煅烧，得到所述复合高温耐火材料。
优选地，所述步骤(3)对高温耐火材料生坯进行干燥的步骤为将生坯自然干燥12-20h，然后将生坯在50℃-100℃的烘干窑中进行烘干，有利于制备高品质的高温耐火材料。
本发明的有益效果是：
1、本发明高温耐火材料的生产工艺简单，制得的高温耐火材料具有导热系数低、在高温还原性气氛下的稳定性好、抗碱侵蚀能力、抗渣侵蚀能力好、强度高、寿命长、成本低和节能效率高的优点。
2、本发明的原料中添加了纳米碳化硅，纳米碳化硅具有耐高温、强度高、抗冲击性好和耐火性好的优点。
3、本发明的原料中添加了高岭土，高岭土具有化学稳定性好、粘结性好和耐火性好的优点。
4、本发明的原料中添加了漂珠，漂珠具有颗粒细、中空、质轻、强度高、耐高温、保温和耐火的优点。
5、本发明的原料中添加了气凝胶，气凝胶具有导热系数低、密度小、柔韧性好和防火的优点。
6、本发明的原料中添加了镁铝尖晶石，镁铝尖晶石具有抗腐蚀性好、耐高温性好和耐火性好的特点。
7、本发明中所述高温耐火材料还包括重量份数为4-5份的膨胀石墨，膨胀石墨是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的疏松多孔的蠕虫状物质，膨胀石墨柔韧性好、可塑性好、抗高温性好、耐火性好、抗低温性好、抗腐蚀性好、抗辐射性好和抗老化性好的优点。
8、本发明中所述高温耐火材料还包括重量份数为4-6份的纳米二氧化钛，纳米二氧化钛具有良好的分散性、稳定性、阻燃性和耐候性。
具体实施方式
实施例1
一种高温耐火材料，包括以下重量份数的原料：钙长石29份、六铝酸钙49.5份、白刚玉7份、棕刚玉6.5份、钙钛矿8份、高岭土7份、气凝胶6份、镁铝尖晶石7.5份、纳米碳化硅3.5份、漂珠7.5份、高铝矾土7份和炭黑造孔剂3.5份。
原料中添加了纳米碳化硅，纳米碳化硅具有耐高温、强度高、抗冲击性好和耐火性好的优点。
原料中添加了高岭土，高岭土具有化学稳定性好、粘结性好和耐火性好的优点。
原料中添加了漂珠，漂珠具有颗粒细、中空、质轻、强度高、耐高温、保温和耐火的优点。
原料中添加了气凝胶，气凝胶具有导热系数低、密度小、柔韧性好和防火的优点。
原料中添加了镁铝尖晶石，镁铝尖晶石具有抗腐蚀性好、耐高温性好和耐火性好的特点。
白刚玉中Al2O3的含量≥99.1wt.％，K2O和Na2O的含量≤0.3wt.％，Fe2O3的含量≤0.2wt.％，磁性物的含量≤0.05wt.％，SiO2的含量≤0.04wt.％；所述白刚玉的颗粒直径为0.1-4mm，所述白刚玉的真密度≥3.5g/cm3。
棕刚玉中Al2O3的含量≥95wt.％，SiO2的含量≤1wt.％，Fe2O3的含量≤0.2wt.％，TiO2的含量≤3.1％；所述棕刚玉的颗粒直径为4-5mm，所述棕刚玉的真密度≥3.9g/cm。
高温耐火材料还包括重量份数为4.5份的膨胀石墨，膨胀石墨是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的疏松多孔的蠕虫状物质，膨胀石墨柔韧性好、可塑性好、抗高温性好、耐火性好、抗低温性好、抗腐蚀性好、抗辐射性好和抗老化性好的优点。
高温耐火材料还包括重量份数为5份的纳米二氧化钛，纳米二氧化钛具有良好的分散性、稳定性、阻燃性和耐候性。
纳米二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛。
一种高温耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照高温耐火材料原料的重量份数称取原料；
(2)将原料混合均匀并成型，得到高温耐火材料生坯；
(3)对高温耐火材料生坯进行干燥；
(4)对干燥后的复合高温耐火材料生坯进行煅烧，得到所述复合高温耐火材料。
步骤(3)对高温耐火材料生坯进行干燥的步骤为将生坯自然干燥12-20h，然后将生坯在50℃-100℃的烘干窑中进行烘干，有利于制备高品质的高温耐火材料。
该高温耐火材料的体积密度为1.75g/cm3，重烧线变化率为0.3％，耐压强度为145MPa，耐火度为1630℃，800℃的热导率为0.31W/m.k。
实施例2
一种高温耐火材料，包括以下重量份数的原料：钙长石28份、六铝酸钙49份、白刚玉6份、棕刚玉6份、钙钛矿7份、高岭土5份、气凝胶5份、镁铝尖晶石7份、纳米碳化硅3份、漂珠6份、高铝矾土6份和炭黑造孔剂3份。
原料中添加了纳米碳化硅，纳米碳化硅具有耐高温、强度高、抗冲击性好和耐火性好的优点。
原料中添加了高岭土，高岭土具有化学稳定性好、粘结性好和耐火性好的优点。
原料中添加了漂珠，漂珠具有颗粒细、中空、质轻、强度高、耐高温、保温和耐火的优点。
原料中添加了气凝胶，气凝胶具有导热系数低、密度小、柔韧性好和防火的优点。
原料中添加了镁铝尖晶石，镁铝尖晶石具有抗腐蚀性好、耐高温性好和耐火性好的特点。
白刚玉中Al2O3的含量≥99.1wt.％，K2O和Na2O的含量≤0.3wt.％，Fe2O3的含量≤0.2wt.％，磁性物的含量≤0.05wt.％，SiO2的含量≤0.04wt.％；所述白刚玉的颗粒直径为0.1-4mm，所述白刚玉的真密度≥3.5g/cm3。
棕刚玉中Al2O3的含量≥95wt.％，SiO2的含量≤1wt.％，Fe2O3的含量≤0.2wt.％，TiO2的含量≤3.1％；所述棕刚玉的颗粒直径为4-5mm，所述棕刚玉的真密度≥3.9g/cm。
高温耐火材料还包括重量份数为4份的膨胀石墨，膨胀石墨是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的疏松多孔的蠕虫状物质，膨胀石墨柔韧性好、可塑性好、抗高温性好、耐火性好、抗低温性好、抗腐蚀性好、抗辐射性好和抗老化性好的优点。
高温耐火材料还包括重量份数为4份的纳米二氧化钛，纳米二氧化钛具有良好的分散性、稳定性、阻燃性和耐候性。
纳米二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛。
一种高温耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照高温耐火材料原料的重量份数称取原料；
(2)将原料混合均匀并成型，得到高温耐火材料生坯；
(3)对高温耐火材料生坯进行干燥；
(4)对干燥后的复合高温耐火材料生坯进行煅烧，得到所述复合高温耐火材料。
步骤(3)对高温耐火材料生坯进行干燥的步骤为将生坯自然干燥12-20h，然后将生坯在50℃-100℃的烘干窑中进行烘干，有利于制备高品质的高温耐火材料。
该高温耐火材料的体积密度为1.79g/cm3，重烧线变化率为0.2％，耐压强度为165MPa，耐火度为1650℃，800℃的热导率为0.32W/m.k。
实施例3
一种高温耐火材料，包括以下重量份数的原料：钙长石30份、六铝酸钙50份、白刚玉8份、棕刚玉7份、钙钛矿9份、高岭土9份、气凝胶7份、镁铝尖晶石8份、纳米碳化硅4份、漂珠9份、高铝矾土8份和炭黑造孔剂4份。
原料中添加了纳米碳化硅，纳米碳化硅具有耐高温、强度高、抗冲击性好和耐火性好的优点。
原料中添加了高岭土，高岭土具有化学稳定性好、粘结性好和耐火性好的优点。
原料中添加了漂珠，漂珠具有颗粒细、中空、质轻、强度高、耐高温、保温和耐火的优点。
原料中添加了气凝胶，气凝胶具有导热系数低、密度小、柔韧性好和防火的优点。
原料中添加了镁铝尖晶石，镁铝尖晶石具有抗腐蚀性好、耐高温性好和耐火性好的特点。
白刚玉中Al2O3的含量≥99.1wt.％，K2O和Na2O的含量≤0.3wt.％，Fe2O3的含量≤0.2wt.％，磁性物的含量≤0.05wt.％，SiO2的含量≤0.04wt.％；所述白刚玉的颗粒直径为0.1-4mm，所述白刚玉的真密度≥3.5g/cm3。
棕刚玉中Al2O3的含量≥95wt.％，SiO2的含量≤1wt.％，Fe2O3的含量≤0.2wt.％，TiO2的含量≤3.1％；所述棕刚玉的颗粒直径为4-5mm，所述棕刚玉的真密度≥3.9g/cm。
高温耐火材料还包括重量份数为5份的膨胀石墨，膨胀石墨是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的疏松多孔的蠕虫状物质，膨胀石墨柔韧性好、可塑性好、抗高温性好、耐火性好、抗低温性好、抗腐蚀性好、抗辐射性好和抗老化性好的优点。
高温耐火材料还包括重量份数为6份的纳米二氧化钛，纳米二氧化钛具有良好的分散性、稳定性、阻燃性和耐候性。
纳米二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛。
一种高温耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照高温耐火材料原料的重量份数称取原料；
(2)将原料混合均匀并成型，得到高温耐火材料生坯；
(3)对高温耐火材料生坯进行干燥；
(4)对干燥后的复合高温耐火材料生坯进行煅烧，得到所述复合高温耐火材料。
步骤(3)对高温耐火材料生坯进行干燥的步骤为将生坯自然干燥12-20h，然后将生坯在50℃-100℃的烘干窑中进行烘干，有利于制备高品质的高温耐火材料。
该高温耐火材料的体积密度为1.83g/cm3，重烧线变化率为0.1％，耐压强度为190MPa，耐火度为1670℃，800℃的热导率为0.34W/m.k。
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)

1.一种高温耐火材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：钙长石28-30份、六铝酸钙49-50份、白刚玉6-8份、棕刚玉6-7份、钙钛矿7-9份、高岭土5-9份、气凝胶5-7份、镁铝尖晶石7-8份、纳米碳化硅3-4份、漂珠6-9份、高铝矾土6-8份和炭黑造孔剂3-4份。
2.根据权利要求1所述的高温耐火材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：钙长石29份、六铝酸钙49.5份、白刚玉7份、棕刚玉6.5份、钙钛矿8份、高岭土7份、气凝胶6份、镁铝尖晶石7.5份、纳米碳化硅3.5份、漂珠7.5份、高铝矾土7份和炭黑造孔剂3.5份。
3.根据权利要求1所述的高温耐火材料，其特征在于：所述白刚玉中Al2O3的含量≥99.1wt.％，K2O和Na2O的含量≤0.3wt.％，Fe2O3的含量≤0.2wt.％，磁性物的含量≤0.05wt.％，SiO2的含量≤0.04wt.％；所述白刚玉的颗粒直径为0.1-4mm，所述白刚玉的真密度≥3.5g/cm3。
4.根据权利要求1所述的高温耐火材料，其特征在于：所述棕刚玉中Al2O3的含量≥95wt.％，SiO2的含量≤1wt.％，Fe2O3的含量≤0.2wt.％，TiO2的含量≤3.1％；所述棕刚玉的颗粒直径为4-5mm，所述棕刚玉的真密度≥3.9g/cm。
5.根据权利要求1所述的高温耐火材料，其特征在于：所述高温耐火材料还包括重量份数为4-5份的膨胀石墨。
6.根据权利要求1所述的高温耐火材料，其特征在于：所述高温耐火材料还包括重量份数为4-6份的纳米二氧化钛。
7.根据权利要求6所述的高温耐火材料，其特征在于：所述纳米二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛。
8.一种如权利要求1—7任意一项所述的高温耐火材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照高温耐火材料原料的重量份数称取原料；
(2)将原料混合均匀并成型，得到高温耐火材料生坯；
(3)对高温耐火材料生坯进行干燥；
(4)对干燥后的复合高温耐火材料生坯进行煅烧，得到所述复合高温耐火材料。
9.根据权利要求8所述的高温耐火材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)对高温耐火材料生坯进行干燥的步骤为将生坯自然干燥12-20h，然后将生坯在50℃-100℃的烘干窑中进行烘干。
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