本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域，具體的說，涉及了一種輕質(zhì)耐火磚及其制備方法。

背景技術(shù)：

輕質(zhì)復(fù)合密封火口組件是一種具有導(dǎo)熱系數(shù)低、熱震性好、耐壓強度高、密封效果好耐高溫的耐火磚，可用作碳素焙燒爐火口組件。目前關(guān)于碳素培燒爐火口組件可具體分為鑄鐵火口組件、軟質(zhì)黏土高鋁質(zhì)火口組件和高密度致密澆筑塊火口組件；其中鑄鐵火口組件和高密度致密澆筑塊火口組件雖具有強度較高，使用壽命長的優(yōu)點，但存在熱損失較大，能耗高、組件溫度較高，操作不便等缺點；軟質(zhì)黏土高鋁質(zhì)火口組件存在導(dǎo)熱系數(shù)大、熱穩(wěn)定性差，易開裂、使用壽命短的缺點。

為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種熱穩(wěn)定性能好、使用壽命長、熱損失小的輕質(zhì)耐火磚及其制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種輕質(zhì)耐火磚，它包括下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料：氧化鋁空心球20%～55%、漂珠20%～40%、結(jié)合劑6%～10%、氧化鋁微粉1%～3%、軟質(zhì)黏土5%～20%、莫來石微粉10%～30%。

基于上述，所述氧化鋁空心球的氧化鋁含量大于99%、所述氧化鋁空心球粒徑為0.2 mm～5.0 mm。

基于上述，所述氧化鋁微粉為活性α氧化鋁微粉，所述活性α氧化鋁微粉的氧化鋁含量大于97%，其粒徑小于2微米。

基于上述，所述莫來石微粉中氧化鋁的含量為68%～72%、氧化鐵的含量小于0.8%，所述莫來石微粉粒徑小于0.045 mm。

基于上述，所述軟質(zhì)黏土的可塑性指數(shù)大于30，所述軟質(zhì)黏土的氧化鋁含量大于30%、氧化鐵含量小于1%；所述軟質(zhì)黏土的粒徑小于0.045 mm。

基于上述，所述結(jié)合劑為硫酸鋁溶液或水，所述硫酸鋁溶液的密度為1.2 g/mL～1.3 g/ mL。

基于上述，所述漂珠中氧化鋁的含量為35%～40%、所述漂珠的耐火度為1690℃～1730℃、所述漂珠的堆積密度小于0.5 g/cm³。

本發(fā)明還提供一種所述的輕質(zhì)耐火磚的制備方法，包括以下步驟：按照上述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料，將氧化鋁空心球、漂珠和結(jié)合劑進行混合；然后向其中加入氧化鋁微粉、軟質(zhì)黏土和莫來石微粉進行混合得到混合坯料，所述混合坯料經(jīng)困料處理7小時～10小時后經(jīng)壓制成型制得耐火磚坯體，所述耐火磚坯體經(jīng)干燥、燒結(jié)后制得所述輕質(zhì)耐火磚。

基于上述，所述的輕質(zhì)耐火磚的制備方法中，所述耐火磚坯體的干燥溫度為60℃～120℃、干燥時間為24小時～48小時；所述耐火磚坯體的燒結(jié)溫度為1400℃～1460℃、燒結(jié)保溫時間為3小時～5小時。

其中，所述困料步驟是指把所述混合坯料在適當(dāng)?shù)臐穸群蜏囟认聝Ψ乓欢〞r間的處理方法，其作用是使結(jié)合軟質(zhì)黏土和水分分布得更加均勻些，充分發(fā)揮結(jié)合軟質(zhì)黏土的可塑性能和結(jié)合性能，以改善坯料的成型性能。

利用上述材料制備的在輕質(zhì)耐火磚具有較好的保溫和較高的機械性能，其中各原料的成分及作用分析如下：

氧化鋁空心球是一種新型的高溫隔熱材料，主要成分為Al₂O₃，其含量大于99%，它是用工業(yè)氧化鋁在電爐中熔煉吹制而成的，晶型為α-Al₂O₃微晶體，最高使用溫度1800℃，利用其制得的制品機械強度高，為一般輕質(zhì)制品的數(shù)倍，而體積密度僅為剛玉制品的二分之一。

氧化鋁微粉主要成分為Al₂O₃，其含量大于97%，具有熔點高、熱穩(wěn)定性好、硬度大、耐磨性好、機械強度大高、電絕緣性好、耐腐蝕等特點，特別適用于定型制品和耐火澆注料、可塑料、修補料、噴補料、涂抹料等不定形耐火材料，對改善耐火材料的高溫強度、提高材料的抗侵蝕性能具有很強的作用。

軟質(zhì)黏土主要成分為Al₂O_3，其含量大于30%，并含有少量的Fe₂O₃可塑性指數(shù)大于30，具有強的耐酸性能和大于1700℃的耐燒性能從而增加了所述輕質(zhì)耐火磚的抗煅燒性，與水結(jié)合形成的泥料具有較高的可塑性，使得制備的所述磚坯具有較好的成型性。

莫來石是一系列由鋁硅酸鹽組成的礦物統(tǒng)稱，其主要成分為Al₂O_3，其含量為68%～72%，并含有少量的Fe₂O₃，使用溫度可達1800℃，且耐驟冷驟熱、機械強度大、抗熱沖擊力和抗渣性強、荷重轉(zhuǎn)化點高，并具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性和極強的抗化學(xué)腐蝕性，從而使得制備的所述輕質(zhì)耐火磚具有高荷軟、低蠕變、高抗熱震性能。

漂珠是一種能浮于水面的粉煤灰空心球，其主要化學(xué)成分以二氧化硅和三氧化二鋁，呈灰白色，壁薄中空，重量很輕，粒徑約0.1 mm，表面封閉而光滑，具有顆粒細、中空、質(zhì)輕、高強度、耐磨、耐高溫、保溫絕緣、絕緣阻燃等多種特性，其耐火度大于1610℃，是優(yōu)良的保溫耐火材料，其應(yīng)用在所述輕質(zhì)耐火磚中可以減輕輕質(zhì)耐火磚的重量、提高輕質(zhì)耐火磚的耐火性能。

本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步，具體的說，本發(fā)明將將不同粒度的氧化鋁空心球、漂珠、氧化鋁微粉、軟質(zhì)黏土和莫來石微粉進行混合，使得制備的磚坯各個部位成分配比搭配一致，保證了煅燒所得的輕質(zhì)耐火磚各部位性能的一致性，同時原料中含有大量棱角突出的粒度料，增大了臨界粒度，為輕質(zhì)耐火磚提供了牢固的骨架結(jié)構(gòu)使其在使用過程中不易產(chǎn)生變形。同時分別利用氧化鋁空心球、漂珠、氧化鋁微粉和莫來石微粉的耐燒特性和較好的成型性，使得制備的輕質(zhì)耐火磚具有高荷軟、低蠕變、高抗熱震性能，且該方法采用的原料易得、成分搭配合理，制備步驟簡單。從而使得利用該輕質(zhì)耐火磚制備的復(fù)合密封火口具有熱穩(wěn)定性能好、使用壽命長、熱損失小的特點。

具體實施方式

下面通過具體實施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

實施例1

本實施例提供一種輕質(zhì)耐火磚，它包括下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料：35%粒徑為0.2 mm～5.0 mm的氧化鋁空心球、20%的漂珠、10%的密度為1.2 g/cm³硫酸鋁溶液、3%的粒徑小于2 微米的活性α氧化鋁微粉、7%的可塑性指數(shù)大于30且粒徑小于0.045mm的軟質(zhì)黏土和25%的粒徑小于0.045 mm莫來石微粉。

本實施例還提供一種制備上述輕質(zhì)耐火磚的方法，其步驟包括：將質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為35%的氧化鋁空心球、20%的漂珠和10%的密度為1.2 g/cm³硫酸鋁溶液進行混合3分鐘；然后向其中加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為3%的活性α氧化鋁微粉、7%的軟質(zhì)黏土和25%的莫來石微粉進行混合15分鐘得到混合坯料，所述混合坯料困料10小時后，分別采用制磚機將所述混合坯料制成型壓制成輕質(zhì)耐火磚組件坯體，將所述坯體在120℃的條件下干燥24小時，并在1450℃條件下煅燒3小時制得所述輕質(zhì)耐火磚。

經(jīng)檢測，本實施例制得的輕質(zhì)耐火磚性能如下：體積密度1.21 g/cm³、耐壓強度25 MPa、導(dǎo)熱系數(shù)0.7、顯氣孔率70%、熱震穩(wěn)定性次數(shù)15次；由此可見，本實施例中所述的輕質(zhì)耐火磚具有熱穩(wěn)定性能好、使用壽命長、熱損失小的優(yōu)點。

實施例2

本實施例提供一種輕質(zhì)耐火磚，其組成原料和制備方法與實施例1中的大致相同，不同之處在于本實施例中的原料用水取代實施例1中的硫酸鋁溶液作為結(jié)合劑，各原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)與實施例1中的原料相同。

本實施例提供的所述輕質(zhì)耐火磚的制備方法與實施例1中的制備方法大致相同，不同之處在于：所述混合坯料困料10小時后，分別采用制磚機將所述混合坯料制成型壓制成上述輕質(zhì)耐火磚組件形狀的坯體，將所述坯體在60℃的條件下干燥48小時，并在1400℃條件下煅燒5小時制得所述輕質(zhì)耐火磚。

經(jīng)檢測，本實施例制得的輕質(zhì)耐火磚性能如下：體積密度1.20 g/cm³、耐壓強度13 MPa、導(dǎo)熱系數(shù)0.83、顯氣孔率70%、熱震穩(wěn)定性次數(shù)13次。由此可見，本實施例中所述輕質(zhì)耐火磚具有熱穩(wěn)定性能好、使用壽命長、熱損失小的優(yōu)點。

實施例3

本實施例提供一種輕質(zhì)耐火磚，其組成原料和制備方法與實施例1中的大致相同，不同之處在于所述輕質(zhì)耐火磚的原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不同：本實施例中包括下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料：35%的氧化鋁空心球、20%的漂珠、10%的密度為1.3 g/cm³的硫酸鋁溶液、3%的粒徑小于2 微米的活性α氧化鋁微粉、12%的可塑性指數(shù)大于30且粒徑小于0.045mm的軟質(zhì)黏土和20%的粒徑小于0.045 mm莫來石微粉。

本實施例提供的所述輕質(zhì)耐火磚的制備方法同實施例1中的制備方法。

經(jīng)檢測，本實施例制得的輕質(zhì)耐火磚性能如下：體積密度1.27 g/cm³、耐壓強度27 MPa、導(dǎo)熱系數(shù)0.92、顯氣孔率68%、熱震穩(wěn)定性次數(shù)14次。由此可見，本實施例中所述輕質(zhì)耐火磚具有熱穩(wěn)定性能好、使用壽命長、熱損失小的優(yōu)點。

實施例4

本實施例提供一種輕質(zhì)耐火磚，其組成原料和制備方法與實施例1中的大致相同，不同之處在于所述輕質(zhì)耐火磚的原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不同：本實施例中包括下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料：55%粒徑為0.2 mm～5.0 mm的氧化鋁空心球、15%的漂珠、10%的密度為1.2 g/cm³硫酸鋁溶液、3%的粒徑小于2 微米的活性α氧化鋁微粉、7%的可塑性指數(shù)大于30且粒徑小于0.045mm的軟質(zhì)黏土和10%的粒徑小于0.045 mm莫來石微粉。

本實施例提供的所述輕質(zhì)耐火磚的制備方法同實施例1中的制備方法。

經(jīng)檢測，本實施例制得的輕質(zhì)耐火磚性能如下：體積密度1.31 g/cm³、耐壓強度18 MPa、導(dǎo)熱系數(shù)0.83、顯氣孔率65%、熱震穩(wěn)定性次數(shù)15次。由此可見，本實施例中所述輕質(zhì)耐火磚具有熱穩(wěn)定性能好、使用壽命長、熱損失小的優(yōu)點。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。