本發(fā)明涉及一種耐火材料，特別是一種莫來石包裹型耐火材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前，市場上出現(xiàn)的莫來石制品主要有莫來石-堇青石制品、剛玉-莫來石制品、碳化硅-莫來石制品。這些產(chǎn)品都有自己的優(yōu)點，但是缺點也很明顯，莫來石-堇青石制品熱膨脹低、可用于快燒，但是氣孔較高使用溫度偏低；剛玉-莫來石制品具有較高的強度，化學(xué)穩(wěn)定性好，但是抗熱震性能不好，；碳化硅-莫來石制品具有高強度、熱震好的優(yōu)點，但是在使用過程中容易氧化，使用壽命容易受影響，而且碳化硅材料相比較于莫來石來說成本更加昂貴。

高鋁礬土也可以用于制作莫來石耐火材料，價格不高，但是采用此種原料生產(chǎn)的莫來石磚，普遍存在抗還原性能極差的缺點；主要原因在于高鋁礬土中含鐵量高，導(dǎo)致在工作過程中與還原氣氛接觸后作為催化劑，在磚體內(nèi)部沉積碳，造成磚體損壞，所以這類磚無法用于干熄焦環(huán)形風(fēng)道和冷卻室。

使用高純度莫來石原料制作莫來石磚能夠使得材料抗還原性能得到很大的提高，但是這種材料的成本過于昂貴，無法廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有的耐火材料無法兼顧熱膨脹性能、使用溫度、強度、化學(xué)穩(wěn)定性、抗熱震性能、抗氧化和價格的問題。

技術(shù)方案：本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種莫來石包裹型耐火材料，包括α-氧化鋁、鋰輝石、鋯英石、硅酸鈉、水、礬土和莫來石。

作為優(yōu)化，所述高鋁礬土和莫來石的粒徑不能超過5毫米。

作為優(yōu)化，所述α-氧化鋁、鋰輝石、鋯英石、硅酸鈉、水、礬土和莫來石的配比為：1～5份α-氧化鋁、3～8份鋰輝石、3～8份鋯英石、1～7份硅酸鈉、20～30份水、37～75份高鋁礬土和40～70份莫來石。

作為優(yōu)化，所述α-氧化鋁、鋰輝石、鋯英石、硅酸鈉、水、礬土和莫來石的配比為：3份α-氧化鋁、6份鋰輝石、6份鋯英石、4份硅酸鈉、25份水、56份高鋁礬土和55份莫來石。

作為優(yōu)化，所述莫來石含鋁量至少為60％，即至少采用m60莫來石。

作為優(yōu)化，所述礬土為高鋁礬土，含鋁量為80～85％。

一種莫來石包裹型耐火材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將α-氧化鋁、鋰輝石、鋯英石、硅酸鈉和水混合攪拌，并放入球磨機中球磨1～3小時，制備成漿體；

2)將步驟1)制得的漿體與礬土、莫來石混合；

3)將步驟2)得到的混合料進行干燥并得到包裹料。

作為優(yōu)化，所述步驟2)中礬土和莫來石的整體與漿體的混合比為7:3。

作為優(yōu)化，所述步驟2)中礬土和莫來石混合后再加入漿體進行混碾15～25min，使得漿體完全包裹在顆粒表面。

作為優(yōu)化，所述步驟3)中干燥為在100～110℃環(huán)境下干燥1～3小時。

原理：本發(fā)明的莫來石包裹型耐火材料在制備過程中采用了原料包裹的方法，以阻止原料中的鐵與還原氣氛接觸為目的。材料中的包裹料在高溫?zé)蓵r會生成高溫粘稠液相，該液相可填充材料內(nèi)部氣孔，降低材料內(nèi)部的氣孔量，尤其是貫通氣孔含量；同時也可以在工作過程中對材料顆粒部分形成膜保護，阻止材料中鐵與還原氣氛接觸，阻止材料內(nèi)部的“鐵”被還原，起到抗還原的目的；同時該高溫粘稠液相可以充分填充顆粒之間的孔隙，尤其是貫通型氣孔，降低材料的氣孔率，提高材料燒成致密性，從而提高了材料的結(jié)合強度。原料中的α-氧化鋁會和sio2以及鋯英石燒成產(chǎn)生的游離sio2在燒成過程中形成少量莫來石顆粒，填充骨料之間的間隙，這會使得材料的強度得到進一步加強。包裹料中的鋰輝石在燒成中的膨脹極小，對材料的各種性能基本沒有影響。而鋯英石在有al2o3存在的情況下，分解產(chǎn)生的氧化鋯會部分與其形成固溶體，填充顆粒間隙，提高致密性。

活性α-氧化鋁微粉和sio2微粉再加入到基質(zhì)料中，其目的在于在燒成過程中會發(fā)生少量分解形成莫來石和游離sio2會帶來一定體積膨脹，降低材料中的孔徑尺寸；加入的α-氧化鋁微粉會與其發(fā)生二次莫來石化反應(yīng)，形成的二次莫來石呈纖維狀或柱狀莫來石交錯分布，這種分布使得材料具有很好的熱震穩(wěn)定性和較高的強度。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比：

1)采用α-氧化鋁提高包裹料的強度，采用鋰輝石提高包裹料的熱穩(wěn)定性，采用鋯英石使得包裹料能夠具有絕熱的效果，添加硅酸鈉作為粘合劑提高包裹料耐酸性和耐熱性，高鋁礬土和硅酸鈉配合進一步提高包裹料的耐堿性以及可塑性。

2)包裹料在高溫?zé)蓵r會生成高溫粘稠液相，該液相可填充材料內(nèi)部氣孔，降低材料內(nèi)部的氣孔量，尤其是貫通氣孔含量；同時也可以在工作過程中對材料顆粒部分形成膜保護，阻止材料中鐵與還原氣氛的接觸，阻止材料內(nèi)部的“鐵”被還原，起到抗還原的目的。

具體實施方式

下面對本發(fā)明作進一步的解釋。

實施例1

一種莫來石包裹型耐火材料，包括α-氧化鋁、鋰輝石、鋯英石、硅酸鈉、水、礬土和莫來石。

所述高鋁礬土和莫來石的粒徑不能超過5毫米。

所述α-氧化鋁、鋰輝石、鋯英石、硅酸鈉、水、礬土和莫來石的配比為：1份α-氧化鋁、3份鋰輝石、3份鋯英石、1份硅酸鈉、20份水、37份礬土和40份莫來石。

所述莫來石含鋁量為60％，即采用m60莫來石。

所述礬土為高鋁礬土，含鋁量為80％。

實施例2

一種莫來石包裹型耐火材料，包括α-氧化鋁、鋰輝石、鋯英石、硅酸鈉、水、礬土和莫來石。

所述高鋁礬土和莫來石的粒徑不能超過5毫米。

所述α-氧化鋁、鋰輝石、鋯英石、硅酸鈉、水、礬土和莫來石的配比為：5份α-氧化鋁、8份鋰輝石、8份鋯英石、7份硅酸鈉、30份水、75份礬土和70份莫來石。

所述莫來石含鋁量為60％，即采用m60莫來石。

所述礬土為高鋁礬土，含鋁量為80％。

實施例3

一種莫來石包裹型耐火材料，包括α-氧化鋁、鋰輝石、鋯英石、硅酸鈉、水、礬土和莫來石。

所述高鋁礬土和莫來石的粒徑不能超過5毫米。

所述α-氧化鋁、鋰輝石、鋯英石、硅酸鈉、水、礬土和莫來石的配比為：3份α-氧化鋁、6份鋰輝石、6份鋯英石、4份硅酸鈉、25份水、56份高鋁礬土和55份莫來石。

所述莫來石含鋁量為60％，即采用m60莫來石。

所述礬土為高鋁礬土，含鋁量為80％。

實施例4

本發(fā)明的莫來石包裹型耐火材料在制備過程中采用了原料包裹的方法，以阻止原料中的鐵與還原氣氛接觸為目的。材料中的包裹料在高溫?zé)蓵r會生成高溫粘稠液相，該液相可填充材料內(nèi)部氣孔，降低材料內(nèi)部的氣孔量，尤其是貫通氣孔含量；同時也可以在工作過程中對材料顆粒部分形成膜保護，阻止材料中鐵與還原氣氛接觸，阻止材料內(nèi)部的“鐵”被還原，起到抗還原的目的；同時該高溫粘稠液相可以充分填充顆粒之間的孔隙，尤其是貫通型氣孔，降低材料的氣孔率，提高材料燒成致密性，從而提高了材料的結(jié)合強度。原料中的α-氧化鋁會和sio2以及鋯英石燒成產(chǎn)生的游離sio2在燒成過程中形成少量莫來石顆粒，填充骨料之間的間隙，這會使得材料的強度得到進一步加強。包裹料中的鋰輝石在燒成中的膨脹極小，對材料的各種性能基本沒有影響。而鋯英石在有al2o3存在的情況下，分解產(chǎn)生的氧化鋯會部分與其形成固溶體，填充顆粒間隙，提高致密性。

實施例5

一種莫來石包裹型耐火材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將α-氧化鋁、鋰輝石、鋯英石、硅酸鈉和水混合攪拌，并放入球磨機中球磨1～3小時，制備成漿體；

2)將步驟1)制得的漿體與礬土、莫來石混合；

3)將步驟2)得到的混合料進行干燥并得到包裹料。

所述步驟2)中礬土和莫來石的整體與漿體的混合比為7:3。

所述步驟2)中礬土和莫來石混合后再加入漿體進行混碾15～25min，使得漿體完全包裹在顆粒表面。

所述步驟3)中干燥為在100～110℃環(huán)境下干燥1～3小時。

制備完成得到包裹料，再包裹在胚體外，在1250～1450℃燒成，得到成型磚。

活性α-氧化鋁微粉和sio2微粉再加入到基質(zhì)料中，其目的在于在燒成過程中會發(fā)生少量分解形成莫來石和游離sio2會帶來一定體積膨脹，降低材料中的孔徑尺寸；加入的α-氧化鋁微粉會與其發(fā)生二次莫來石化反應(yīng)，形成的二次莫來石呈纖維狀或柱狀莫來石交錯分布，這種分布使得材料具有很好的熱震穩(wěn)定性和較高的強度。

本發(fā)明提供了一種莫來石包裹型耐火材料及其制備方法的思路及方法，具體實現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍，本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。