專利名稱：一種大型、特異形莫來石-剛玉系燒結(jié)耐火材料制品及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用高級不定形材料技術(shù)制造莫來石一剛玉系大型、特異形燒結(jié)耐火材 料制品的工藝，具有易于成形、易于燒結(jié)、高溫性能好的特點，所制產(chǎn)品的可作窯具、大磚 等制品用于陶瓷、玻璃等高溫工業(yè)。
背景技術(shù)：
莫來石一剛玉材料是一種廣泛使用的耐火材料。其中，莫來石賦予材料優(yōu)異的高溫力學(xué) 性能和一定的抗熱震性；剛玉賦予材料耐高溫、耐磨性能。有時，該材料可以加入一定氧化 鋯以提高抗熱震性。為降低燒成收縮，也可用三石(紅柱石、硅線石和藍晶石)部分代替莫來 石。盡管，制造小型莫來石一剛玉耐火制品不難。但是，大型、特異形莫來石一剛玉耐火制 品的工藝尚未過關(guān)。 一方面，制品尺寸很大或形狀復(fù)雜，需要昂貴的成形設(shè)備。另一方面， 制品的純度很高，難以燒結(jié)。因燒成溫度高、燒成范圍窄，極易出現(xiàn)欠燒、變形等缺陷，產(chǎn) 生大量廢品。
為解決上述問題，有人采用超低水泥澆注料技術(shù)，即摻加水泥、硅灰、氧化鋁微粉和外 加劑，采用振動成形，經(jīng)養(yǎng)護、干燥、燒成制出大型、特異形莫來石一剛玉耐火制品。 一般， 超低水泥澆注料的CaO含量至少應(yīng)該達到0.7-1.0%才能獲得足夠的施工速度和脫模強度。這
樣，雖解決了成形問題，但又卻引入了低熔物質(zhì)。相應(yīng)，材料的始熔溫度從A3S2 —Ab03系
的181(TC,降至A3S2—Al20廣CAS2系的1512t:，使材料的高溫性能受到了極大損害。
為改善高溫性能，有人采用硅溶膠或可水化氧化鋁作結(jié)合劑。硅溶膠是納米級Si02的膠 體物質(zhì)，固體含量為25—30%，這些細小、分散的Si02粒子很難聚合成為高強度物質(zhì)。固化 時，硅溶膠干縮較大。固化后，生成疏松多孔的物質(zhì)，被結(jié)合的耐火材料難以獲得足夠的搬 運強度。可水化氧化鋁是一種以P—Al203為主的氧化鋁介穩(wěn)晶體的混合物。 一些可水化氧化 鋁成形需水大，初凝快、硬化慢、脫模強度特別是中溫?zé)崽幚砗髲姸鹊?。通常，硅溶膠或可 水化氧化鋁結(jié)合澆注料還需要摻加固化劑。 一些硅溶膠或P —AW)3結(jié)合澆注料實際上是超低 水泥澆注料，其CaO含量范圍是0.4-0.7y。。因有低熔物較多，材料高溫性能仍然不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于發(fā)明一種大型、特異形莫來石一剛玉系燒結(jié)耐火材料制品及其生產(chǎn)工
藝，通過采用新型結(jié)合系統(tǒng)解決不定形耐火材料施工性能與高溫性能之間的矛盾，使莫來石
一剛玉系不定形材料同時獲得施工速度快、硬化強度高、以及高溫性能好的特征，從而利用 這種不定形耐火材料生產(chǎn)出用于高溫工業(yè)的大型、特異型的Al203-Si02-Zr02系耐火材料制品。 本發(fā)明提出的結(jié)合系統(tǒng)屬于一種新的有機一無機復(fù)合結(jié)合物系常溫通過聚丙烯酸與可 水化氧化鋁、含氧化鎂物質(zhì)的反應(yīng)，生成聚丙烯酸鋁(鎂)高分子產(chǎn)生結(jié)合。熱處理后，上述 高分子分解，有機組分燒失，無機組分變成活性氧化鋁等物質(zhì)。通過活性氧化鋁與預(yù)先加入 的硅灰發(fā)生固相反應(yīng)產(chǎn)生莫來石結(jié)合；或先形成堇青石等中間結(jié)合相，繼而形成莫來石一鎂 鋁尖晶石結(jié)合相。由于A3S2—Al20廣MA系的始熔溫度為1578'C， MgO的摻量有的很少， 有的摻量為零。所以，材料不僅有良好的成形、脫模性能，其高溫性能也較超低水泥澆注料 有很大提高。
鑒于以上，本發(fā)明的配方為-
莫來石5—lmm48-56%
莫來石或三石l-0.088mm12-22%
莫來石和三石細粉d9o<0.088mm16-25%
氧化鋁細粉d90< 0.088mm0-18%
氧化鋁微粉d95 〈0.020mm0-5%
鋯質(zhì)微粉d95 <0.015mm0-5%
硅灰2-5%
可水化氧化鋁d95< 0.088mm2-6%
鎂質(zhì)助劑0-5%
外加高效減水劑(聚羧酸+磺化萘甲醛聚合物+磺化三聚氰胺聚合物)0.05-0.4%
外加聚丙烯酸系乳液1-6%
外加水1-6%
所述莫來石為市售莫來石耐火原料，包括電熔莫來石和燒結(jié)莫來石，以及以氧化鋁為原 料合成的高純莫來石和以礬土為原料合成的砜土基莫來石。 所述三石為市售藍晶石、紅柱石和硅線石原料的任意配比。 所述"莫來石或三石"表示莫來石和三石的任意配比。
所述"莫來石和三石細粉"表示由莫來石和三石制得的球磨細粉，含莫來石50-100%， 三石50-0%。
所述粒徑(19()或￡195分別為粉體中占總量90%小顆粒和占總量10%大顆粒的分界尺寸，或
占總量95%小顆粒和占總量5%大顆粒的分界尺寸。
所述鋯質(zhì)微粉系由市售脫硅鋯或鋯英石原料制得的微米級粉體dM=8-2 y m。 所述可水化氧化鋁為市售產(chǎn)品，其主成分為P —A1A的介穩(wěn)氧化鋁晶體的混合物。 所述鎂質(zhì)助劑起提高固化速度和改善燒結(jié)的作用。該助劑可以是鎂砂細粉(〈0. 088mtn含
量>90%或鎂砂微粉(<0. 020咖含量>95%),或活性鎂鋁尖晶石(<0.020咖含量>95%)的任意混 合物。該尖晶石可以采用"超低溫制備活性合成耐火原料的工藝"(中國發(fā)明專利CN 01118014. 5)制造。
所述高效減水劑為市售混凝土減水劑，包括磺化萘甲醛聚合物高效減水劑，磺化三聚氰 胺聚合物高效減水劑，以及聚羧酸系高效減水劑的任意配合。
所述聚丙烯酸系乳液系市售建筑聚丙烯酸乳液，包括建筑聚丙烯酸乳液、建筑丙烯酸及 丙烯酸酯共聚乳液、以及丙烯酸一丙烯酸酯一苯乙烯三元共聚非離子型水溶性乳液。乳液的 固體含量40-60%,典型粒徑0.1-0.3 ym， PH值6-9。
本發(fā)明的生產(chǎn)工藝為各原料按以上配比稱量，經(jīng)混合、成形、養(yǎng)護制得坯體，經(jīng)干燥 再經(jīng)1400-1600。C燒成、檢驗等工序制得大型、或特異形的耐火材料制品。
具體實施例方式
實施例1
采用5 — lmm燒結(jié)莫來石520/0，卜0.088mm燒結(jié)莫來石15%， l-0.088mm紅柱石5%， d90 <0.088mm燒結(jié)莫來石17.5%,鎂砂微粉0.5%， d95<0.020mm氧化鋁微粉2%， d95<0.015mm 脫硅鋯1%，硅灰2%,可水化氧化鋁5%,，外加聚羧酸減水劑0.1%,聚丙烯酸乳液3%，水 3%后伴和，獲得流動性良好的漿體。成形后，漿體0.5小時凝結(jié)，2小時固化，12—16小時 以后可以脫模。經(jīng)110'CX24H干燥，試樣獲得13MPa的抗折強度，45MPa的耐壓強度再 經(jīng)150(TCX3小時熱處理獲得18MPa的抗折強度，61MPa的耐壓強度，燒成線變化為0.5%， 荷重軟化溫度To.6-157(TC。
所制產(chǎn)品具有良好的制造性能和使用性能，實驗達到了預(yù)定目的。
實施例2
采用5—lmm燒結(jié)莫來石560/。， l-0.088mm電熔莫來石15%, l-0.088mm硅線石5%， d90 <0.088咖燒結(jié)莫來石9%， d9o〈0.088mm氧化鋁細粉3。/0， d95<0.020mm氧化鋁微粉2%， d95〈0.015mm鋯英石3。/。，硅灰2%，可水化氧化鋁5%，，外加聚羧酸減水劑0.1%，聚丙烯酸 乳液3%,水3%后伴和，獲得流動性良好的漿體。成形后，24-48小時后可脫模。經(jīng)110'CX 24H干燥，試樣獲得7MPa的抗折強度，30MPa的耐壓強度；再經(jīng)156CTC X6小時熱處理獲 得17MPa的抗折強度，58MPa的耐壓強度，燒成線變化為0.6%,荷重軟化，To.6=1640°C。
本發(fā)明所制產(chǎn)品具有良好的制造性能和使用性能，具有硬化強度高、高溫性能好的特征。
權(quán)利要求
1.一種大型、特異形莫來石—剛玉系燒結(jié)耐火材料制品，其特征在于所述制品配方為莫來石5—1mm 48-56％莫來石或三石1-0.088mm 12-22％莫來石和三石細粉d90<0.088mm16-25％氧化鋁細粉d90<0.088mm 0-18％氧化鋁微粉d95<0.020mm 0-5％鋯質(zhì)微粉d95<0.015mm0-5％硅灰 2-5％可水化氧化鋁d95<0.088mm2-6％鎂質(zhì)助劑 0-5％外加高效減水劑 0.05-0.4％外加聚丙烯酸系乳液 1-6％外加水 1-6％所述莫來石為市售莫來石耐火原料，包括電熔莫來石和燒結(jié)莫來石，以及以氧化鋁為原料合成的高純莫來石和以礬土為原料合成的礬土基莫來石；所述三石為市售藍晶石、紅柱石和硅線石原料的任意配比；所述“莫來石或三石”表示莫來石和三石的任意配比；所述“莫來石和三石細粉”表示由莫來石和三石制得的球磨細粉，含莫來石50-100％，三石50-0％；所述氧化鋁細粉粒徑d90或d95分別為粉體中占總量90％小顆粒和占總量10％大顆粒的分界尺寸，或占總量95％小顆粒和占總量5％大顆粒的分界尺寸；所述鋯質(zhì)微粉系由市售脫硅鋯或鋯英石原料制得的微米級粉體d50＝8-2μm；所述可水化氧化鋁為市售產(chǎn)品，其主成分為ρ—Al2O3的介穩(wěn)氧化鋁晶體的混合物；所述鎂質(zhì)助劑起提高固化速度和改善燒結(jié)的作用。該助劑可以是鎂砂細粉(<0.088mm含量>90％或鎂砂微粉(<0.020mm含量>95％)，或活性鎂鋁尖晶石(<0.020mm含量>95％)的任意混合物；所述高效減水劑為市售混凝土減水劑，包括磺化萘甲醛聚合物高效減水劑，磺化三聚氰胺聚合物高效減水劑，以及聚羧酸系高效減水劑的任意配合；所述聚丙烯酸系乳液系市售建筑聚丙烯酸乳液，包括建筑聚丙烯酸乳液、建筑丙烯酸及丙烯酸酯共聚乳液、以及丙烯酸—丙烯酸酯—苯乙烯三元共聚非離子型水溶性乳液。乳液的固體含量40-60％，典型粒徑0.1-0.3μm，PH值6-9。
2. —種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述制品的生產(chǎn)工藝為各原料按以上配比稱量，經(jīng)混合、成形、 養(yǎng)護制得坯體,經(jīng)干燥再經(jīng)1400-1600'C燒成、檢驗等工序制得大型、特異形的耐火材料制品。
全文摘要
本發(fā)明一種大型、特異形莫來石—剛玉系燒結(jié)耐火材料制品及其生產(chǎn)工藝，所述的制品配方為莫來石5-1mm 48-56％、莫來石或三石1-0.088mm 12-22％、莫來石和三石細粉d₉₀＜0.088mm 16-25％、氧化鋁細粉d₉₀＜0.088mm 0-18％、氧化鋁微粉d₉₅＜0.020mm 0-5％、鋯質(zhì)微粉d₉₅＜0.015mm 0-5％、硅灰2-5％、可水化氧化鋁d₉₅＜0.088mm 2-6％、鎂質(zhì)助劑0-5％、外加高效減水劑(聚羧酸+磺化萘甲醛聚合物+磺化三聚氰胺聚合物)0.05-0.4％、外加聚丙烯酸系乳液1-6％、外加水1-6％。本發(fā)明的材料可以作為大型、特異形莫來石-剛玉系燒結(jié)耐火材料制品等耐火材料使用，用于陶瓷、玻璃等高溫工業(yè)。
文檔編號C04B35/66GK101367666SQ20081016882
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日
發(fā)明者劉錫俊, 葉亞紅, 王俊濤, 王杰曾, 趙洪亮 申請人:瑞泰科技股份有限公司