本發(fā)明涉及耐火材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種用于氧化鋁空心球磚的穩(wěn)定性好、耐熱震性高的新型輕質(zhì)耐火材料。
背景技術(shù)：
：輕質(zhì)耐火材料為氣孔率高、體積密度小、熱導(dǎo)率低的耐火材料。在工業(yè)窯爐和其他熱工設(shè)備上用作隔熱材料。與一般耐火磚比較，抗渣蝕性、力學(xué)強(qiáng)度、耐磨損性較差，高溫下體積收縮較大。氧化鋁空心球磚因具有氧化鋁含量高、體積密度小、高溫強(qiáng)度大、使用溫度高、導(dǎo)熱系數(shù)小、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于石化行業(yè)高溫窯爐，它既可用作隔熱保溫材料，也可用于高溫工作襯里材料?；诂F(xiàn)有氧化鋁空心球磚中部分組份性能不穩(wěn)定，使得現(xiàn)有氧化鋁空心球磚存在易破碎、耐熱震性不高的缺點(diǎn)，導(dǎo)致其使用周期短，浪費(fèi)材料的后果，大大阻礙了氧化鋁空心球磚的廣泛應(yīng)用。中國(guó)專利文獻(xiàn)上公開(kāi)了“一種新型的氧化鋁空心球磚”，其公告號(hào)為cn105294024a，該發(fā)明通過(guò)引入碳酸鈣在基質(zhì)中形成ca6結(jié)合相，可有效減少或避免材料使用過(guò)程中硅遷移的發(fā)生，同時(shí)還可提高材料的使用溫度，可有效減少熱量散失，節(jié)能環(huán)保。但是，該發(fā)明并沒(méi)有解決氧化鋁空心球磚易破碎、耐熱震性不高的缺點(diǎn)。因此，如何對(duì)傳統(tǒng)氧化鋁空心球磚的配方進(jìn)行改性提高其耐熱震性是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明為了克服傳統(tǒng)氧化鋁空心球磚易破碎、耐熱震性不高的問(wèn)題，提供了一種穩(wěn)定性好、耐熱震性高的新型輕質(zhì)耐火材料。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種新型輕質(zhì)耐火材料，所述新型輕質(zhì)耐火材料包括以下重量份的組份：氧化鋁空心球50～70份，電熔剛玉粉7～13份，碳酸鈣1～3份，改性白炭黑3～6份和氧化鋯0.5～1份。本發(fā)明的新型輕質(zhì)耐火材料的配方中加入了少量的氧化鋯，可以對(duì)氧化鋁空心新型輕質(zhì)耐火材料產(chǎn)生明顯的增韌效果，其原理如下：該體系中的氧化鋁空心球的熱膨脹系數(shù)大，彈性模量高，燒結(jié)冷卻后對(duì)氧化鋯顆粒的束縛作用強(qiáng)，臨界直徑dc較大，四方氧化鋯顆?？梢愿喔行У乇Ａ粝聛?lái)，因此，對(duì)新型輕質(zhì)耐火材料的增韌效果也比較明顯，從而達(dá)到提高其耐熱震性的效果，得到的增韌新型輕質(zhì)耐火材料的強(qiáng)度大，不易破碎，使用周期長(zhǎng)。加入碳酸鈣和改性白炭黑，可以在燒結(jié)過(guò)程中形成cao+sio2體系，不但產(chǎn)生液相，而且在基體中產(chǎn)生具有平直晶粒的片狀晶體，可以大大提高新型輕質(zhì)耐火材料的耐熱震性。作為優(yōu)選，所述新型輕質(zhì)耐火材料還包括二氧化錳2～5份和金屬鉬0.5～1份。金屬鉬，作為一種難熔金屬與氧化鋁熱膨脹系數(shù)接近，相差僅2.3×10-6，具有良好的熱穩(wěn)定性，其燒結(jié)性能也與氧化鋁接近，相互適應(yīng)性良好；體系中同時(shí)加入金屬鉬和二氧化錳具有以下的協(xié)同作用：在燒結(jié)過(guò)程中，二氧化錳與氧化鋁空心球發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成mnal2o4，與金屬鉬形成含有孔隙的糊狀體，此時(shí)，熔融狀的二氧化硅可以潤(rùn)濕并填充這些孔隙，將mo、mnal2o4、al2o3三者牢固粘結(jié)在一起，大大降低了新型輕質(zhì)耐火材料的氣孔率，增大了體積密度，從而實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)度和耐熱震性的大幅度提升。作為優(yōu)選，所述改性白炭黑的制備方法是：先將白炭黑在450～600℃條件下活化5～10h，加入無(wú)水乙醇，配置成4～10wt％的白炭黑溶膠；再在50～60℃條件下滴加吐溫20到白炭黑溶膠中，攪拌反應(yīng)15～30min，超聲振蕩5～30min，得到改性白炭黑。本發(fā)明采用的改性白炭黑為多孔性物質(zhì)，其組成可用sio2·nh2o表示，能均勻并良好地分散于新型輕質(zhì)耐火材料的配方體系中，從而可提高酚醛樹(shù)脂的殘?zhí)柯屎涂寡趸?，使新型輕質(zhì)耐火材料的性能得到提高；改性后的白炭黑呈球形，能在新型輕質(zhì)耐火材料中均勻良好地分散，分散效果好，此外，白炭黑的價(jià)格比其他納米二氧化硅低，降低了生產(chǎn)成本，利于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明對(duì)白炭黑進(jìn)行改性的過(guò)程所選用的改性劑為吐溫20，由于吐溫20中聚山梨酯分子中有較多的親水性基團(tuán)一聚氧乙烯基，故親水性強(qiáng)，為一種非離子型表面活性劑，可以修飾白炭黑，使得白炭黑中環(huán)氧基團(tuán)具有較高的活性，容易發(fā)生開(kāi)環(huán)加成，在燒結(jié)過(guò)程中與碳酸鈣形成cao+sio2體系，不但產(chǎn)生液相，而且在基體中產(chǎn)生具有平直晶粒的片狀晶體，可以大大提高新型輕質(zhì)耐火材料的耐熱震性。本發(fā)明改性白炭黑的制備工藝加單、易于推廣。作為優(yōu)選，所述氧化鋁空心球的顆粒度為5～3mm、3～1mm和0.5～0.1mm。坯料的顆粒組成對(duì)坯體的致密度有很大的影響，在大顆粒的組成中加入一定數(shù)目尺寸較小的顆粒，填充于大顆粒的間隙，可以使得坯體的氣孔率下降，體積密度增大，使胚體變成具有一定尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的制品，使得材料的體積密度、耐壓強(qiáng)度以及高溫性能均得以提高，顯著提升新型輕質(zhì)耐火材料的理化性能。作為優(yōu)選，所述電熔剛玉粉的顆粒度不大于500目，顆粒越細(xì)，就越容易燒結(jié)，燒結(jié)溫度也就越低，可以降低能耗，節(jié)約成本。作為優(yōu)選，所述碳酸鈣的自然堆積密度小于0.2g/cm3。本發(fā)明具有如下有益效果：通過(guò)多種助劑與氧化鋁空心球發(fā)生協(xié)同作用，提高新型輕質(zhì)耐火材料的強(qiáng)度和使用周期，大大增強(qiáng)了其耐熱震性，從而延長(zhǎng)了使用壽命。具體實(shí)施方式下面通過(guò)具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。在本發(fā)明中，若非特指，所有設(shè)備和原料均可從市場(chǎng)購(gòu)得或是本行業(yè)常用的，下述實(shí)施例中的方法，如無(wú)特別說(shuō)明，均為本領(lǐng)域常規(guī)方法。實(shí)施例1：(1)制備改性白炭黑備用：先將白炭黑在450℃條件下活化5h，加入無(wú)水乙醇，配置成4wt％的白炭黑溶膠；再在50℃條件下滴加吐溫20到白炭黑溶膠中，攪拌反應(yīng)15min，超聲振蕩5min，得到改性白炭黑；一種新型輕質(zhì)耐火材料，包括如下組份：氧化鋁空心球50g(5～3mm的氧化鋁空心球30g，3～1mm的氧化鋁空心球15g，0.5～0.1mm的氧化鋁空心球5g)，電熔剛玉粉7g(顆粒度400目)，碳酸鈣(自然堆積密度0.1g/cm3)1g，改性白炭黑3g，氧化鋯0.5g，二氧化錳2g，金屬鉬0.5g。實(shí)施例2：(1)制備改性白炭黑備用：先將白炭黑在600℃條件下活化10h，加入無(wú)水乙醇，配置成10wt％的白炭黑溶膠；再在60℃條件下滴加吐溫20到白炭黑溶膠中，攪拌反應(yīng)30min，超聲振蕩30min，得到改性白炭黑；一種新型輕質(zhì)耐火材料，包括如下組份：氧化鋁空心球70g(5～3mm的氧化鋁空心球40g，3～1mm的氧化鋁空心球20g，0.5～0.1mm的氧化鋁空心球10g)，電熔剛玉粉13g(顆粒度350目)，碳酸鈣(自然堆積密度0.15g/cm3)3g，改性白炭黑6g，氧化鋯1g，二氧化錳5g，金屬鉬1g。實(shí)施例3：(1)制備改性白炭黑備用：先將白炭黑在550℃條件下活化8h，加入無(wú)水乙醇，配置成7wt％的白炭黑溶膠；再在55℃條件下滴加吐溫20到白炭黑溶膠中，攪拌反應(yīng)20min，超聲振蕩15min，得到改性白炭黑；一種新型輕質(zhì)耐火材料，包括如下組份：氧化鋁空心球60g(5～3mm的氧化鋁空心球25g，3～1mm的氧化鋁空心球18g，0.5～0.1mm的氧化鋁空心球17g)，電熔剛玉粉10g(顆粒度500目)，碳酸鈣(自然堆積密度0.05g/cm3)2g，改性白炭黑5g，氧化鋯0.7g，二氧化錳3g，金屬鉬0.7g。對(duì)比例對(duì)比例采用市輕質(zhì)耐火材料，該輕質(zhì)耐火材料的配方組分中未添加氧化鋯、二氧化錳和金屬鉬的任意一種。對(duì)實(shí)施例1-3和對(duì)比例的輕質(zhì)耐火材料進(jìn)行性能檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。表1.理化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3對(duì)比例體積密度(g/cm3)1.41.551.451.65耐壓強(qiáng)度(mpa)1700168016501580熱震穩(wěn)定性(1100℃，次)28263518由表1的理化指標(biāo)結(jié)果可以看出，本發(fā)明的新型輕質(zhì)耐火材料相對(duì)于市售輕質(zhì)耐火材料具有良好的耐壓強(qiáng)度和熱震穩(wěn)定性能，通過(guò)多種助劑與氧化鋁空心球發(fā)生協(xié)同作用，提高新型輕質(zhì)耐火材料的強(qiáng)度和使用周期，從而延長(zhǎng)了使用壽命。當(dāng)前第1頁(yè)12