CN111348925A

CN111348925A - 不定型高铝质耐火材料及其制备方法

Info

Publication number: CN111348925A
Application number: CN201811575607.7A
Authority: CN
Inventors: 李兵
Original assignee: Hubei Naijie Lining Material Co ltd
Current assignee: Hubei Naijie Lining Material Co ltd
Priority date: 2018-12-22
Filing date: 2018-12-22
Publication date: 2020-06-30

Abstract

本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种不定型高铝质耐火材料及其制备方法，电熔刚玉基铝镁尖晶石45~85%、石墨10~30%、石英5~20%、氧化锆5~15%，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石中氧化铝的重量百分含量大于85%，氧化镁的重量百分含量小于10%，工艺如下：将石墨、石英和氧化锆加入热处理炉中，混合并升温至石英开始融化，保温5~30分钟后降温；再将经过热处理的原料放入球磨机中球磨，得到粒径为0.5~5mm的混合原料；然后将电熔刚玉基铝镁尖晶石在搅拌机中搅拌5~10分钟后，将球磨后的原料加入搅拌机中混合5~30分钟。本发明通过石英将氧化锆和石墨复合，使炉衬具有极高的耐腐蚀性同时高导热率的石墨将氧化锆和石英的热量传递出去，减小氧化锆的热膨胀，防止炉衬开裂、破损。

Description

不定型高铝质耐火材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，特别是涉及一种不定型高铝质耐火材料及其制备方法。

背景技术

耐火材料一般是指耐火度在1580℃以上的无机非金属材料，它包括天然矿石及按照一定的目和要求经过一定的工艺制成的各种产品，具有一定的温度力学性能、良好的体积稳定性，是各种高温设备必需的材料。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。

耐火材料在使用过程中除承受高温作用外，往往还伴随着熔渣（液态）及气体等化学侵蚀。近年来，由于高温设备的工作条件变得极其恶劣，炉衬的破损、侵蚀的速度十分迅速，炉衬的修补非常困难，影响炉衬的使用寿命，而炉衬使用寿命的长短直接影响的企业的生产效率、生产成本、生产周期等，因此如何提高炉衬的使用寿命，是当今高温工业发展需要着力解决的难题。

现有的炉衬大多是将骨料和添加成分按比例在搅拌机中混合、搅拌均匀后，经振捣、焙烧后形成高强度炉衬，这类方法制得的炉衬原料颗粒混合的均匀度差，导致耐腐蚀性差，抗渣性差，导热系数偏低，炉衬容易开裂、破损。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种不定型高铝质耐火材料及其制备方法，其有利于原料混合均匀，提高炉衬原料颗粒的均匀度，使制得的炉衬耐腐蚀性好，导热系数高，防止炉衬开裂、破损，提高炉衬使用寿命，同时使炉衬具有优良的热震稳定性、抗渣性和高温体积稳定性的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种不定型高铝质耐火材料，包括以下组分，各组分的重量百分含量：电熔刚玉基铝镁尖晶石45~85%、石墨10~30%、石英5~20%、氧化锆5~15%，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石的粒径小于6mm，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石中氧化铝的重量百分含量大于85%，氧化镁的重量百分含量小于10%，氧化铁的重量百分含量小于0.5%；

所述不定型高铝质耐火材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）将一定比例的石墨、石英和氧化锆加入热处理炉中，混合并升温至石英开始融化，保温5~30分钟后降温；

（2）将经过热处理的原料放入球磨机中球磨，得到粒径为0.5~5mm的混合原料；

（3）将电熔刚玉基铝镁尖晶石在搅拌机中搅拌5~10分钟后，将球磨后的原料加入搅拌机中混合5~30分钟；

（4）将原料混合均匀后装袋打包。

进一步，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石的颗粒级配是粒径为0~0.8mm的重量百分含量为为20~40%，粒径为0.8~3mm的重量百分含量为30~40%，粒径为3~6mm的重量百分含量为30~50%。

进一步，将石墨、石英和氧化锆加入热处理炉中混合后，在负压状态下升温至石英开始融化。

进一步，所述石英为熔融石英或石英砂。

进一步，还包括结合剂，所述结合剂在不定型高铝质耐火材料中所占重量百分含量为3~25%。

进一步，所述结合剂为沥青或酚醛树脂。

进一步，所述结合剂与电熔刚玉基铝镁尖晶石在搅拌机中混合均匀后，将球磨后的原料加入搅拌机中继续混合

进一步，制得的不定型高铝质耐火材料的密度为2.8-3.3g/cm³。

本发明的有益效果是：氧化锆在高温下与金属熔液、熔渣不发生反应，高温下可以稳定存在，耐腐蚀性能优良，但其具有较高的热膨胀系数，容易导致炉衬开裂、破碎；石墨具有较高的熔点和导热率，石墨中的碳结构不容易被金属熔液、熔渣浸润，可以阻止高温下金属熔液、熔渣向炉衬内部渗透，而且石墨的热膨胀率较低，从而可以使炉衬在高温使用中热震稳定性和高温体积稳定性好；石英导热系数低、热膨胀系数小，可以防止炉衬在高温使用过程开裂、破碎。各组分在高温条件下均具有一定的优缺点，本发明通过石英将氧化锆和石墨复合，使炉衬具有极高的耐腐蚀性同时高导热率的石墨将氧化锆和石英的热量传递出去，减小氧化锆的热膨胀，防止炉衬开裂、破损。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围限制于此。

实施例1。

一种不定型高铝质耐火材料，包括以下组分，各组分的重量百分含量：电熔刚玉基铝镁尖晶石45~55%、石墨20~30%、熔融石英12~20%、氧化锆8~15%，酚醛树脂3~10%，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石的粒径小于6mm，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石中氧化铝的重量百分含量为90%，氧化镁的重量百分含量为9%，氧化铁的重量百分含量小于0.5%。

所述不定型高铝质耐火材料的制备方法是将一定比例的石墨、石英和氧化锆加入热处理炉中，混合并升温至石英开始融化，保温5~30分钟后降温；再将经过热处理的原料放入球磨机中球磨，得到粒径为0.5~5mm的混合原料；然后将电熔刚玉基铝镁尖晶石和酚醛树脂在搅拌机中搅拌5~10分钟后，将球磨后的原料加入搅拌机中混合5~30分钟；最后将原料混合均匀后装袋打包。

其中，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石的颗粒级配是粒径为0~0.8mm的重量百分含量为为20~40%，粒径为0.8~3mm的重量百分含量为30~40%，粒径为3~6mm的重量百分含量为30~50%。

实施例2。

一种不定型高铝质耐火材料，包括以下组分，各组分的重量百分含量：电熔刚玉基铝镁尖晶石55~60%、石墨17~25%、熔融石英8~15%、氧化锆8~12%，沥青10~25%，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石的粒径小于6mm，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石中氧化铝的重量百分含量为88%，氧化镁的重量百分含量为9.5%，氧化铁的重量百分含量小于0.5%。

所述不定型高铝质耐火材料的制备方法是将一定比例的石墨、石英和氧化锆加入热处理炉中，混合并升温至石英开始融化，保温5~30分钟后降温；再将经过热处理的原料放入球磨机中球磨，得到粒径为0.5~5mm的混合原料；然后将电熔刚玉基铝镁尖晶石和沥青在搅拌机中搅拌5~10分钟后，将球磨后的原料加入搅拌机中混合5~30分钟；最后将原料混合均匀后装袋打包。

实施例3。

一种不定型高铝质耐火材料，包括以下组分，各组分的重量百分含量：电熔刚玉基铝镁尖晶石65~70%、石墨15~20%、石英砂8~15%、氧化锆7~10%，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石的粒径小于6mm，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石中氧化铝的重量百分含量为90%，氧化镁的重量百分含量小于9.5%，氧化铁的重量百分含量小于0.5%。

所述不定型高铝质耐火材料的制备方法是将一定比例的石墨、石英和氧化锆加入热处理炉中，混合并升温至石英开始融化，保温5~30分钟后降温；再将经过热处理的原料放入球磨机中球磨，得到粒径为0.5~5mm的混合原料；然后将电熔刚玉基铝镁尖晶石在搅拌机中搅拌5~10分钟后，将球磨后的原料加入搅拌机中混合5~30分钟；最后将原料混合均匀后装袋打包。

实施例4。

一种不定型高铝质耐火材料，包括以下组分，各组分的重量百分含量：电熔刚玉基铝镁尖晶石70~75%、石墨13~18%、石英砂6~15%、氧化锆5~10%，酚醛树脂3~10%，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石的粒径小于6mm，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石中氧化铝的重量百分含量大于93%，氧化镁的重量百分含量为6%，氧化铁的重量百分含量小于0.5%。

所述不定型高铝质耐火材料的制备方法是将一定比例的石墨、石英和氧化锆加入热处理炉中，在负压下，混合并升温至石英开始融化，保温5~30分钟后降温；再将经过热处理的原料放入球磨机中球磨，得到粒径为0.5~5mm的混合原料；然后将电熔刚玉基铝镁尖晶石和酚醛树脂在搅拌机中搅拌5~10分钟后，将球磨后的原料加入搅拌机中混合5~30分钟；最后将原料混合均匀后装袋打包。

实施例5。

一种不定型高铝质耐火材料，包括以下组分，各组分的重量百分含量：电熔刚玉基铝镁尖晶石75~85%、石墨10~15%、熔融石英5~10%、氧化锆5~8%，酚醛树脂3~8%，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石的粒径小于6mm，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石中氧化铝的重量百分含量大于90%，氧化镁的重量百分含量小于9.5%，氧化铁的重量百分含量小于0.5%。

本发明将石墨、石英和氧化锆在热处理炉中加热，使石英融化，石墨和氧化锆将石英包裹，降温后在球磨机中对包裹后的大颗粒进行球磨粉碎，得到经过复合的氧化锆、石英和石墨复合体，然后将复合体与电熔刚玉基铝镁尖晶石及结合剂混合均匀，使用时现场振捣、烘焙即得到炉衬。本发明制得的不定型高铝质耐火材料的体积密度为2.8-3.3g/cm³，有利于控制炉衬的气孔率，防止熔液渗透，提高炉衬的耐腐蚀性。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims

1.不定型高铝质耐火材料，其特征在于：包括以下组分，各组分的重量百分含量：电熔刚玉基铝镁尖晶石45~85%、石墨10~30%、石英5~20%、氧化锆5~15%，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石的粒径小于6mm，所述电熔刚玉基铝镁尖晶石中氧化铝的重量百分含量大于85%，氧化镁的重量百分含量小于10%，氧化铁的重量百分含量小于0.5%；

所述不定型高铝质耐火材料的制备方法，具体步骤如下：

（4）将原料混合均匀后装袋打包。

2.根据权利要求1所述的不定型高铝质耐火材料，其特征在于：所述电熔刚玉基铝镁尖晶石的颗粒级配是粒径为0~0.8mm的重量百分含量为为20~40%，粒径为0.8~3mm的重量百分含量为30~40%，粒径为3~6mm的重量百分含量为30~50%。

3.根据权利要求1所述的不定型高铝质耐火材料，其特征在于：将石墨、石英和氧化锆加入热处理炉中混合后，在负压状态下升温至石英开始融化。

4.根据权利要求1所述的感不定型高铝质耐火材料，其特征在于：所述石英为熔融石英或石英砂。

5.根据权利要求1所述的感不定型高铝质耐火材料，其特征在于：还包括结合剂，所述结合剂在不定型高铝质耐火材料中所占重量百分含量为3~25%。

6.根据权利要求5所述的不定型高铝质耐火材料，其特征在于：所述结合剂为沥青或酚醛树脂。

7.根据权利要求5或6所述的不定型高铝质耐火材料，其特征在于：所述结合剂与电熔刚玉基铝镁尖晶石在搅拌机中混合均匀后，将球磨后的原料加入搅拌机中继续混合。

8.根据权利要求1所述的不定型高铝质耐火材料，其特征在于：制得的不定型高铝质耐火材料的密度为2.8-3.3g/cm³。