CN109400129A - 一种氧化铝耐火材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化铝耐火材料，属于耐火材料技术领域，该氧化铝耐火材料包括背火层、U型钩和复合临火层，背火层包括基质和骨料；基质包括耐火砂和Al2O3微粉，骨料包括氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊，复合临火层为氧化铝耐火材料的高温工作面，复合临火层包括膨胀蛭石‑石墨混合乳和远红外辐射性涂料；其制备方法如下：制备基质；制备骨料；制备背火层；制备膨胀蛭石‑石墨混合乳；将远红外辐射性涂料涂覆在膨胀蛭石‑石墨混合乳表面，本发明解决了传统氧化铝耐火材料因长期处于高温环境下工作，容易出现裂纹的问题。

Description

一种氧化铝耐火材料
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，更具体地说，它涉及一种氧化铝耐火材料。
背景技术
耐火材料是耐火度不低于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％。
氧化铝耐火制品可作为高温窑炉的工作内衬。其通常以氧化铝空心球为骨料，以α-Al2O3微粉为基质，添加少量粘土、硫酸铝、磷酸或磷酸盐等酸性结合剂，烘干后经1650-1700℃保温2-8h烧成。现有技术虽然能起到较好的耐火隔热作用，但是在干燥、烧成以及长期高温工作过程中，耐火材料容易出现裂纹，从而容易受烟气中的杂质侵蚀。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种氧化铝耐火材料，其解决了传统氧化铝耐火材料因长期处于高温环境下工作，容易出现裂纹的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种氧化铝耐火材料，包括背火层、U型钩和复合临火层，所述背火层包括基质和骨料；
所述基质包括耐火砂和Al2O3微粉，所述骨料包括氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊，所述复合临火层为氧化铝耐火材料的高温工作面，所述复合临火层包括膨胀蛭石-石墨混合乳和远红外辐射性涂料；
其制备方法如下：
(1)将耐火砂和Al2O3微粉按照重量1∶1的比例混合，搅拌均匀，得到基质；
(2)将氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊混合，并充分搅拌，得到骨料；
(3)将步骤(1)中的所述基质倒入到步骤(2)中的所述骨料中，加水搅拌，混合均匀，并经过加压震动处理，制得所需尺寸和形状定型品，在所述定型品外表面均匀插设U型钩，所述U型钩的一半长度插设在所述定型品内，将插设有所述U型钩的所述定型品100-105℃干燥24-36小时后于1500-1600℃保温5-7小时烧成，得到背火层；
(4)将膨胀蛭石和石墨乳按照重量1∶2的比例混合，搅拌均匀形成膨胀蛭石-石墨混合乳，将所述膨胀蛭石-石墨混合乳涂覆在所述背火层表面，所述U型钩一半填埋在所述背火层中，另一半填埋在所述膨胀蛭石-石墨混合乳内；
(5)将远红外辐射性涂料涂覆在所述膨胀蛭石-石墨混合乳表面。
通过上述技术方案，耐火砂硬度很大，具有优良的导热和导电性能，高温时能抗氧化，是很好的耐磨、耐火材料和冶金脱氧剂；氧化铝空心球、氧化铬颗粒以及Al2O3微粉也是性能较好的耐高温材料，通过将其组合，干燥，保温制得背火层，使得背火层具有较好的防火隔热性能。U型钩的设置，可提高背火层与膨胀蛭石-石墨混合乳的连接性，以防复合临火层因长期在高温环境中使用而出现脱落现象。膨胀蛭石、石墨乳混合乳和远红外辐射性涂料均是良好的耐高温材料，且性能稳定，阻燃，防腐，黏附性好，流平性好，干燥快，长期高温环境使用过程中，不易出现裂纹。
进一步优选为：所述基质占氧化铝耐火材料总重量的20-30％。
进一步优选为：所述骨料占氧化铝耐火材料总重量的50-60％，所述氧化铝空心球占所述骨料总质量的30-40％，所述耐火纤维糊占所述骨料总质量的40-50％。
进一步优选为：所述膨胀蛭石-石墨混合乳厚度为10-15cm。
进一步优选为：所述远红外辐射性涂料厚度为2-5cm。
进一步优选为：所述氧化铝空心球中的Al2O3含量≥99％。
综上所述，本发明具有以下有益效果：耐火砂硬度很大，具有优良的导热和导电性能，高温时能抗氧化，是很好的耐磨、耐火材料和冶金脱氧剂；氧化铝空心球、氧化铬颗粒以及Al2O3微粉也是性能较好的耐高温材料，通过将其组合，干燥，保温制得背火层，使得背火层具有较好的防火隔热性能。U型钩的设置，可提高背火层与膨胀蛭石-石墨混合乳的连接性，以防复合临火层因长期在高温环境中使用而出现脱落现象。膨胀蛭石、石墨乳混合乳和远红外辐射性涂料均是良好的耐高温材料，且性能稳定，阻燃，防腐，黏附性好，流平性好，干燥快，长期高温环境使用过程中，不易出现裂纹。耐火度较高，可达1750℃±50℃，适用于温度≤1600℃的工作环境。
附图说明
图1是实施例的局部剖视示意图，主要用于体现氧化铝耐火材料的结构。
图中，1、背火层；2、复合临火层；21、膨胀蛭石-石墨混合乳；22、远红外辐射性涂料；3、U型钩。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种氧化铝耐火材料，如图1所示，包括背火层(1)、U型钩(3)和复合临火层(2)。背火层(1)为氧化铝耐火材料的非高温工作面，背火层(1)包括基质和骨料。基质包括耐火砂和Al2O3微粉，骨料包括氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊，耐火纤维糊作为有机结合剂使用。复合临火层(2)为氧化铝耐火材料的高温工作面，复合临火层(2)包括膨胀蛭石-石墨混合乳(21)和远红外辐射性涂料(22)。
其制备方法如下：
(1)将耐火砂和Al2O3微粉按照重量1∶1的比例混合，通过搅拌设备搅拌均匀，搅拌转速105-180rpm，搅拌时间10-15min，得到基质；
(2)将氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊混合，并充分搅拌，搅拌转速105-180rpm，搅拌时间10-15min，得到骨料；
(3)将步骤(1)中的基质倒入到步骤(2)中的骨料中，加水搅拌均匀，搅拌转速105-180rpm，搅拌时间20-30min，并经过加压震动处理，制得所需尺寸和形状定型品；在定型品外表面均匀插设U型钩(3)，U型钩(3)的一半长度插设在定型品内，U型钩(3)的两端部插设在定型品中；将插设有U型钩(3)的定型品100-105℃干燥24-36小时后于1500-1600℃保温5-7小时烧成，得到背火层(1)；
(4)将膨胀蛭石和石墨乳按照重量1∶2的比例混合，搅拌均匀形成膨胀蛭石-石墨混合乳(21)，将膨胀蛭石-石墨混合乳(21)涂覆在背火层(1)表面，U型钩(3)一半填埋在背火层(1)中，另一半填埋在膨胀蛭石-石墨混合乳(21)内；
(5)将远红外辐射性涂料(22)涂覆在膨胀蛭石-石墨混合乳(21)表面。
基质占氧化铝耐火材料总重量的20-30％。骨料占氧化铝耐火材料总重量的50-60％，氧化铝空心球占骨料总质量的30-40％，耐火纤维糊占骨料总质量的40-50％。氧化铝空心球中的Al2O3含量≥99％。氧化铬颗粒中的Cr2O3质量分数≥99.0％，粒度范围为2-4mm。
膨胀蛭石-石墨混合乳(21)厚度为10-15cm。远红外辐射性涂料(22)厚度为2-5cm。
本实施例所获得的氧化铝耐火材料耐火度较高，可达1750℃±50℃，适用于温度≤1600℃的工作环境，长期使用过程中，不易出现裂纹。
实施例2：一种氧化铝耐火材料，如图1所示，与实施例1的区别在于，基质占氧化铝耐火材料总重量的25％。骨料占氧化铝耐火材料总重量的55％，氧化铝空心球占骨料总质量的35％，耐火纤维糊占骨料总质量的45％。
膨胀蛭石-石墨混合乳(21)厚度为12cm。远红外辐射性涂料(22)厚度为4cm。
本实施例所获得的氧化铝耐火材料耐火度较高，可达1700℃±30℃，适用于温度≤1600℃的工作环境，成本较为适中，长期使用过程中，不易出现裂纹。
实施例3：一种氧化铝耐火材料，如图1所示，与实施例1的区别在于，基质占氧化铝耐火材料总重量的20％。骨料占氧化铝耐火材料总重量的50％，氧化铝空心球占骨料总质量的30％，耐火纤维糊占骨料总质量的40％。
膨胀蛭石-石墨混合乳(21)厚度为10cm。远红外辐射性涂料(22)厚度为2cm。
本实施例所获得的氧化铝耐火材料耐火度较高，可达1650℃±20℃，适用于温度≤1550℃的工作环境，成本较低，长期使用过程中，不易出现裂纹。
实施例4：一种氧化铝耐火材料，如图1所示，与实施例1的区别在于，基质占氧化铝耐火材料总重量的30％。骨料占氧化铝耐火材料总重量的60％，氧化铝空心球占骨料总质量的40％，耐火纤维糊占骨料总质量的50％。
膨胀蛭石-石墨混合乳(21)厚度为15cm。远红外辐射性涂料(22)厚度为5cm。
本实施例所获得的氧化铝耐火材料耐火度较高，可达1750℃±50℃，适用于温度≤1650℃的工作环境，成本较高，长期使用过程中，不易出现裂纹。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种氧化铝耐火材料，其特征在于：包括背火层(1)、U型钩(3)和复合临火层(2)，所述背火层(1)包括基质和骨料；
所述基质包括耐火砂和Al2O3微粉，所述骨料包括氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊，所述复合临火层(2)为氧化铝耐火材料的高温工作面，所述复合临火层(2)包括膨胀蛭石-石墨混合乳(21)和远红外辐射性涂料(22)；
其制备方法如下：
(1)将耐火砂和Al2O3微粉按照重量1∶1的比例混合，搅拌均匀，得到基质；
(2)将氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊混合，并充分搅拌，得到骨料；
(3)将步骤(1)中的所述基质倒入到步骤(2)中的所述骨料中，加水搅拌，混合均匀，并经过加压震动处理，制得所需尺寸和形状定型品，在所述定型品外表面均匀插设U型钩(3)，所述U型钩(3)的一半长度插设在所述定型品内，将插设有所述U型钩(3)的所述定型品100-105℃干燥24-36小时后于1500-1600℃保温5-7小时烧成，得到背火层(1)；
(4)将膨胀蛭石和石墨乳按照重量1∶2的比例混合，搅拌均匀形成膨胀蛭石-石墨混合乳(21)，将所述膨胀蛭石-石墨混合乳(21)涂覆在所述背火层(1)表面，所述U型钩(3)一半填埋在所述背火层(1)中，另一半填埋在所述膨胀蛭石-石墨混合乳(21)内；
(5)将远红外辐射性涂料(22)涂覆在所述膨胀蛭石-石墨混合乳(21)表面。
2.根据权利要求1所述的一种氧化铝耐火材料，其特征在于：所述基质占氧化铝耐火材料总重量的20-30％。
3.根据权利要求1所述的一种氧化铝耐火材料，其特征在于：所述骨料占氧化铝耐火材料总重量的50-60％，所述氧化铝空心球占所述骨料总质量的30-40％，所述耐火纤维糊占所述骨料总质量的40-50％。
4.根据权利要求1所述的一种氧化铝耐火材料，其特征在于：所述膨胀蛭石-石墨混合乳(21)厚度为10-15cm。
5.根据权利要求1所述的一种氧化铝耐火材料，其特征在于：所述远红外辐射性涂料(22)厚度为2-5cm。
6.根据权利要求1所述的一种氧化铝耐火材料，其特征在于：所述氧化铝空心球中的Al2O3含量≥99％。
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