CN112661495A

CN112661495A - 一种高强度耐火材料生产工艺

Info

Publication number: CN112661495A
Application number: CN202011429753.6A
Authority: CN
Inventors: 吴建湘; 周振昌; 吴佩霞
Original assignee: Jiangsu Tairui Refractory Co ltd
Current assignee: Jiangsu Tairui Refractory Co ltd
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2021-04-16

Abstract

本发明属于耐火材料生产工艺技术领域，尤其为一种高强度耐火材料生产工艺，包括以下步骤：步骤S1、配料；步骤S2、制预锻料：将菱镁粉、粉煤灰和白云石粉混合均匀，并于1650℃～1850℃下煅烧，将煅烧后的物料粉碎，得预锻料；步骤S3、混料、过筛；步骤S4、制砖胚；步骤S5、烧结：将经S4步骤干燥后的砖胚进行烧结，自然冷却至室温。本发明有效克服了菱镁制品存在吸潮返卤、返霜、变形及耐水性差等缺陷，能够起到增强耐火材料制品韧性的作用，提高材料的体积密度，大大提高了材料的耐热性、强度、耐火度及热稳定性，制得的耐火材料制品具有高抗折强度、高抗扭强度、高耐压强度和高抗拉强度的特性，力学性能优异，综合性能提升显著。

Description

一种高强度耐火材料生产工艺

技术领域

本发明涉及耐火材料生产工艺技术领域，具体为一种高强度耐火材料生产工艺。

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％。

大部分耐火材料是以天然矿石(如耐火粘土、硅石、菱镁矿、白云石)为原料制造的，采用某些工业原料和人工合成原料(如工业氧化铝、碳化硅、合成莫来石、合成尖晶石等)也日益增多，因此，耐火材料的种类很多。耐火材料按照矿物组成可以分为氧化硅质、硅酸铝质、镁质、白云石质、橄榄石质、尖晶石质、含碳质、含锆质耐火材料及特殊耐火材料；按照制造方法可以分为天然矿石和人造制品；按其方式可分为块状制品和不定形耐火材料；按照热处理方式可分为不烧制品、烧成制品和熔铸制品；按照耐火度可分为普通、高级和特级耐火制品；按照化学性质可分为酸性、中性及碱性耐火材料；按照其密度可分为轻质及重质耐火材料；按照其制品的形状和尺寸可分为标准砖、异形砖、特异形砖、管和耐火器皿；还可以按其应用分为高炉用、水泥窑用、玻璃窑用、陶瓷窑用耐火材料等。

近年来，采用菱镁耐火材料生产的建材制品(俗称菱镁制品)越来越多，但由于菱镁材料存在吸潮返卤、返霜、变形及耐水性差等缺陷，因而影响其产品质量，且现有的菱镁耐火材料制品的抗折强度、抗扭强度、耐压强度、抗拉强度上存在不足，力学性能不能满足使用需求。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高强度耐火材料生产工艺，解决了菱镁材料存在吸潮返卤、返霜、变形及耐水性差等缺陷，因而影响其产品质量，且现有的菱镁耐火材料制品的抗折强度、抗扭强度、耐压强度、抗拉强度上存在不足，力学性能不能满足使用需求的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强度耐火材料生产工艺，包括以下步骤：

步骤S1、配料：取以下重量份原料：菱镁粉54～73份，粉煤灰5～8份，白云石粉3～5份，碳酸钙粉2～5份，氧化铝3～6份，氧化钛1～3份，氧化锆3～5份，硅砖粉4～6份，结合剂6～8份；

步骤S2、制预锻料：将菱镁粉、粉煤灰和白云石粉混合均匀，并于1650℃～1850℃下煅烧，将煅烧后的物料粉碎，得预锻料；

步骤S3、混料、过筛：将经S2步骤所得的预锻料与碳酸钙粉、氧化铝、氧化钛、氧化锆和硅砖粉混合均匀，过筛；

步骤S4、制砖胚：向经S3步骤过筛后的物料中加入结合剂，混合均匀，送入制成砖胚，后将砖胚进行干燥；

步骤S5、烧结：将经S4步骤干燥后的砖胚进行烧结，自然冷却至室温。

作为本发明的一种优选技术方案，所述菱镁粉是由菱镁石浮选尾矿经破碎机破碎、振动筛选机筛选所得粒径小于0.18mm的菱镁石粉。

作为本发明的一种优选技术方案，所述粉煤灰为200～300目之间的微粉。

作为本发明的一种优选技术方案，所述白云石粉为依次经拣选、破碎、磨细到325～1250目的白云石粉。

作为本发明的一种优选技术方案，所述白云石粉在作为填料与菱镁粉和粉煤灰混料前进行表面改性，所述白云石粉的改性方法为通过表面改性剂对白云石粉的表面进行涂覆。

作为本发明的一种优选技术方案，所述表面改性剂为硬脂酸、硬脂酸脂、钛酸脂、锆铝酸脂和混合硅烷偶联剂中的一种。

作为本发明的一种优选技术方案，所述硅砖粉含纳米氧化硅达95％以上，所述硅砖粉选用尺寸为1～80nm的纳米级颗粒。

作为本发明的一种优选技术方案，所述结合剂包括：7～12％酚醛树脂、4～6％的甲基纤维素、9～10％的聚乙烯醇、余量为水。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种高强度耐火材料生产工艺，具备以下有益效果：

该高强度耐火材料生产工艺，有效克服了菱镁制品存在吸潮返卤、返霜、变形及耐水性差等缺陷，同时能够起到增强耐火材料制品韧性的作用，提高材料的体积密度，大大提高了材料的耐热性、强度、耐火度及热稳定性，制得的耐火材料制品具有高抗折强度、高抗扭强度、高耐压强度和高抗拉强度的特性，力学性能优异，综合性能提升显著。

附图说明

图1为本发明一种高强度耐火材料生产工艺的步骤示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，本发明提供以下技术方案：一种高强度耐火材料生产工艺，包括以下步骤：

步骤S1、配料：取以下重量份原料：菱镁粉65份，粉煤灰6份，白云石粉4份，碳酸钙粉2份，氧化铝5份，氧化钛2份，氧化锆4份，硅砖粉5份，结合剂7份；

步骤S2、制预锻料：将菱镁粉、粉煤灰和白云石粉混合均匀，并于1750℃下煅烧，将煅烧后的物料粉碎，得预锻料；

具体的，菱镁粉是由菱镁石浮选尾矿经破碎机破碎、振动筛选机筛选所得粒径小于0.18mm的菱镁石粉。

具体的，粉煤灰为250目微粉。

具体的，白云石粉为依次经拣选、破碎、磨细到750目的白云石粉。

具体的，白云石粉在作为填料与菱镁粉和粉煤灰混料前进行表面改性，白云石粉的改性方法为通过表面改性剂对白云石粉的表面进行涂覆。

具体的，表面改性剂为硬脂酸。

具体的，硅砖粉含纳米氧化硅达95％以上，硅砖粉选用尺寸为50nm的纳米级颗粒。

具体的，结合剂包括：10％酚醛树脂、5％的甲基纤维素、9.5％的聚乙烯醇、余量为水。

实施例2

步骤S1、配料：取以下重量份原料：菱镁粉54份，粉煤灰8份，白云石粉5份，碳酸钙粉5份，氧化铝6份，氧化钛3份，氧化锆5份，硅砖粉6份，结合剂8份；

步骤S2、制预锻料：将菱镁粉、粉煤灰和白云石粉混合均匀，并于1650℃下煅烧，将煅烧后的物料粉碎，得预锻料；

具体的，粉煤灰为200目微粉。

具体的，白云石粉为依次经拣选、破碎、磨细到325目的白云石粉。

具体的，表面改性剂为硬脂酸脂。

具体的，硅砖粉含纳米氧化硅达95％以上，硅砖粉选用尺寸为80nm的纳米级颗粒。

具体的，结合剂包括：7％酚醛树脂、4％的甲基纤维素、9％的聚乙烯醇、余量为水。

实施例3

步骤S1、配料：取以下重量份原料：菱镁粉73份，粉煤灰5份，白云石粉3份，碳酸钙粉2份，氧化铝3份，氧化钛1份，氧化锆3份，硅砖粉4份，结合剂6份；

步骤S2、制预锻料：将菱镁粉、粉煤灰和白云石粉混合均匀，并于1850℃下煅烧，将煅烧后的物料粉碎，得预锻料；

具体的，粉煤灰为300目微粉。

具体的，白云石粉为依次经拣选、破碎、磨细到1250目的白云石粉。

具体的，表面改性剂为钛酸脂。

具体的，硅砖粉含纳米氧化硅达95％以上，硅砖粉选用尺寸为70nm的纳米级颗粒。

具体的，结合剂包括12％酚醛树脂、6％的甲基纤维素、10％的聚乙烯醇、余量为水。

实施例4

步骤S1、配料：取以下重量份原料：菱镁粉62份，粉煤灰6份，白云石粉5份，碳酸钙粉4份，氧化铝5份，氧化钛3份，氧化锆3份，硅砖粉4份，结合剂8份；

步骤S2、制预锻料：将菱镁粉、粉煤灰和白云石粉混合均匀，并于1800℃下煅烧，将煅烧后的物料粉碎，得预锻料；

具体的，粉煤灰为280目微粉。

具体的，表面改性剂为锆铝酸脂。

具体的，硅砖粉含纳米氧化硅达95％以上，硅砖粉选用尺寸为60nm的纳米级颗粒。

具体的，结合剂包括：9％酚醛树脂、6％的甲基纤维素、9％的聚乙烯醇、余量为水。

比较例1

本比较例为实施例1的对比例，本比较例与实施例1的主要区别在于：比较例提供一种高强度耐火材料生产工艺，包括以下步骤：

步骤S1、配料：取以下重量份原料：菱镁粉53份，粉煤灰10份，白云石粉6份，碳酸钙粉6份，氧化铝2份，氧化钛4份，氧化锆2份，硅砖粉7份，结合剂10份；

对经实施例1-4及比较例1制得的耐火材料的力学性能进行测试，测试方法如下：

GB/T3001-2017耐火材料常温抗折强度试验方法；

GB/T3002-2017耐火材料高温抗折强度试验方法；

GB/T34217-2017耐火材料高温抗扭强度试验方法；

GB/T34218-2017耐火材料高温耐压强度试验方法；

GB/T5072-2008耐火材料常温耐压强度试验方法；

GB/T34219-2017耐火材料常温抗拉强度试验方法；

GB/T34220-2017耐火材料高温抗拉强度试验方法。

分别对经实施例1-4及比较例1制得的耐火材料的常、高温抗折强度、高温抗扭强度、常、高温耐压强度及常、高温抗拉强度进行测试，经检验，采用实施例1-4制得的耐火材料较之经比较例1制得的耐火材料在力学性能上表现更为优异。

本发明将粉煤灰、白云石粉按一定比例添加至菱镁粉中，克服了菱镁耐火材料制品存在吸潮返卤、返霜、变形及耐水性差等缺陷，通过碳酸钙粉、氧化铝、氧化钛、氧化锆、硅砖粉及结合剂的加入，利用碳酸钙粉达到增强耐火材料制品韧性的目的，通过将氧化铝填充在耐火材料孔隙中，可以提高材料的体积密度，大大提高了材料的耐热性，通过氧化钛、氧化锆和硅砖粉加入，能够提高耐火材料制品的强度、耐火度及热稳定性；本发明有效克服了菱镁制品存在吸潮返卤、返霜、变形及耐水性差等缺陷，能够起到增强耐火材料制品韧性的作用，提高材料的体积密度，大大提高了材料的耐热性、强度、耐火度及热稳定性，制得的耐火材料制品具有高抗折强度、高抗扭强度、高耐压强度和高抗拉强度的特性，力学性能优异，综合性能提升显著。

最后应说明的是：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

1.一种高强度耐火材料生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高强度耐火材料生产工艺，其特征在于：所述菱镁粉是由菱镁石浮选尾矿经破碎机破碎、振动筛选机筛选所得粒径小于0.18mm的菱镁石粉。

3.根据权利要求1所述的一种高强度耐火材料生产工艺，其特征在于：所述粉煤灰为200～300目之间的微粉。

4.根据权利要求1所述的一种高强度耐火材料生产工艺，其特征在于：所述白云石粉为依次经拣选、破碎、磨细到325～1250目的白云石粉。

5.根据权利要求1所述的一种高强度耐火材料生产工艺，其特征在于：所述白云石粉在作为填料与菱镁粉和粉煤灰混料前进行表面改性，所述白云石粉的改性方法为通过表面改性剂对白云石粉的表面进行涂覆。

6.根据权利要求5所述的一种高强度耐火材料生产工艺，其特征在于：所述表面改性剂为硬脂酸、硬脂酸脂、钛酸脂、锆铝酸脂和混合硅烷偶联剂中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种高强度耐火材料生产工艺，其特征在于：所述硅砖粉含纳米氧化硅达95％以上，所述硅砖粉选用尺寸为1～80nm的纳米级颗粒。

8.根据权利要求1所述的一种高强度耐火材料生产工艺，其特征在于：所述结合剂包括：7～12％酚醛树脂、4～6％的甲基纤维素、9～10％的聚乙烯醇、余量为水。