一種鋁鉻質(zhì)耐火材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及耐火材料領(lǐng)域，尤其涉及一種耐火度高、抗侵蝕性能優(yōu)異、抗熱震性能好，燒結(jié)溫度范圍寬的鋁鉻質(zhì)耐火材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源的日益緊張，各國(guó)對(duì)高溫工業(yè)用節(jié)能材料的研制、生產(chǎn)和使用日益重視，高溫窯爐需要大量使用具有優(yōu)異性能或特殊性狀的耐火材料。鋁鉻質(zhì)耐火材料一般指耐火材料中氧化鉻< 40%，余量一般為氧化鋁，具有耐火度高，抗侵蝕性能優(yōu)，抗熱震性能好和耐磨性能高的特點(diǎn)，該類(lèi)耐火材料廣泛用于水煤漿加壓氣化爐背襯、炭黑反應(yīng)爐內(nèi)襯，石化工業(yè)的渣油氣化爐內(nèi)襯和玻璃棉熔化爐內(nèi)襯等，還可用作加熱爐用鉻剛玉平臺(tái)磚，是高溫工業(yè)一種不可或缺的材料。
[0003]然而，現(xiàn)有制備鋁鉻質(zhì)耐火材料的工藝中由于原料中鈉、鉀等以堿金屬氧化物形式存在的不穩(wěn)定相，使得在生產(chǎn)過(guò)程中制品產(chǎn)生膨脹，造成顯氣孔率偏大，體積密度下降，物理性能變差，常溫耐壓強(qiáng)度低。
[0004]—種鋁鉻質(zhì)耐火材料及其生產(chǎn)方法(CN1513802A)，其利用鋁鉻渣生產(chǎn)一種鋁鉻質(zhì)耐火材料，含有一定量的氧化硅。但是鈉、鉀等以堿金屬氧化物形式存在的不穩(wěn)定相，使得在生產(chǎn)過(guò)程中制品產(chǎn)生膨脹，造成顯氣孔率偏大，體積密度下降，物理性能變差，常溫耐壓強(qiáng)度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于為了解決現(xiàn)有制備鋁鉻質(zhì)耐火材料的工藝中由于原料中鈉、鉀等以堿金屬氧化物形式存在的不穩(wěn)定相，使得在生產(chǎn)過(guò)程中制品產(chǎn)生膨脹，造成顯氣孔率偏大，體積密度下降，物理性能變差，常溫耐壓強(qiáng)度低的缺陷而提供一種耐火度高、抗侵蝕性能優(yōu)異、抗熱震性能好，燒結(jié)溫度范圍寬的鋁鉻質(zhì)耐火材料。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的是為了提供該耐火材料的制備方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種鋁鉻質(zhì)耐火材料，所述鋁鉻質(zhì)耐火材料由以下質(zhì)量份數(shù)的原料組成:氧化鋁顆粒80-100份、α -氧化招粉25_35份、納米氧化招15-20份、氧化絡(luò)20-35份、石墨稀10-20份、添加劑5-10份、結(jié)合劑7-12份與納米碳化娃5-12份。在本技術(shù)方案中，石墨稀是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，具有強(qiáng)度高、比表面積大、高化學(xué)反應(yīng)活性、高填充性的特點(diǎn)；在制品中加入石墨烯使得制品內(nèi)部接觸更加緊密，從而減小燒成時(shí)因膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力，防止制品疏松或開(kāi)裂；石墨烯的高強(qiáng)度保證了制品的優(yōu)良的力學(xué)性能，同時(shí)可以提升制品的抗酸喊腐蝕性能。
[0008]作為優(yōu)選，所述添加劑為硅藻泥、氮化硼、玻璃微珠與納米氧化鋅的混合物，硅藻泥、氮化硼、玻璃微珠與納米氧化鋅的質(zhì)量比為5:3:4:7。在本技術(shù)方案中，玻璃微珠粒度合適，流動(dòng)性好，分散度高，加入玻璃微珠，可以在內(nèi)部高度均勻分散，促進(jìn)燒結(jié)，并具有更均勻的組織結(jié)構(gòu)，提高制品的強(qiáng)度和抗熱震性能，納米氧化鋅的粒度細(xì)小，可以填充微細(xì)氣孔，降低制品的氣孔率，提尚體積密度。
[0009]作為優(yōu)選，所述結(jié)合劑為海藻提取物，該結(jié)合劑的制備方法如下:1)清洗:海藻原料用45_50°C的自來(lái)水浸泡2-3小時(shí)，然后清洗干凈；
2)粉碎、離心:清洗干凈的海藻，真空破碎，加入海藻體積30倍的乙醇與丁二酯溶液浸泡并煮沸，乙醇與丁二酯的體積比為1: 1，然后離心分離去渣得海藻清液，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為4000~6000rpm，離心時(shí)間為 15_20min ；
3)納濾:將海藻清液用5-10倍體積的純水稀釋?zhuān)缓笥眉{濾膜進(jìn)行透析濃縮，海藻清液透析濃縮至稀釋前體積的0.1-0.2倍得納濾濃縮液，所述納濾膜的截留分子量為600-700Da ；
4)濃縮干燥:納濾濃縮液進(jìn)一步真空濃縮至固形物含量為40-60%，然后在噴霧干燥器中噴霧干燥得含水量2-3%的粉末狀海藻提取物。在本技術(shù)方案中，海藻提取物作為結(jié)合劑，可以使得制品內(nèi)部結(jié)合緊密，而海藻提取物則從天然存在的海藻中提取制得，綠色環(huán)保。
[0010]作為優(yōu)選，硅藻泥與氮化硼在乙醇中混合均勻后加入玻璃微珠與納米氧化鋅，在水浴中超聲震蕩2h后，干燥得到輔助添加劑。
[0011 ] 作為優(yōu)選，氧化招顆粒的粒徑為0.001-0.09mm, α -氧化招粉的粒徑為
100-120 μπ?ο
[0012]一種鋁鉻質(zhì)耐火材料的制備方法，各原料按以上配比稱(chēng)量，混合均勻后的混合物料以無(wú)水酒精為介質(zhì)研磨10-12小時(shí)，然后在真空烘干得到粉料，對(duì)反應(yīng)粉料施加5.5-6萬(wàn)伏的等離子電弧，使粉料熔融，通過(guò)惰性氣體將熔融后的粉料吹至機(jī)壓設(shè)備內(nèi)制備成各種所需尺寸的定型制品，經(jīng)120-150°C下干燥10-12小時(shí)后于1700-1800°C下保溫30_50min制得鋁鉻質(zhì)耐火材料。在本技術(shù)方案中，等離子高溫熔融技術(shù)，是在兩極之間加入電壓，使得等離子體瞬間升溫，將加入送料器中的粉體迅速達(dá)到熔融狀態(tài)，等離子體高速運(yùn)動(dòng)，顆粒之間會(huì)發(fā)生劇烈碰撞，即時(shí)生產(chǎn)所需要的熔融狀態(tài)下的材料，使得耐火材料內(nèi)部致密，提高體積密度，減小耐火材料的顯氣孔率，防止膨脹，進(jìn)而進(jìn)一步提升耐火材料的各項(xiàng)物理性能例如強(qiáng)度、抗熱震性、抗熱沖擊性。
[0013]作為優(yōu)選，真空干燥的真空度為0.001-0.008MPa，干燥溫度為130-150°C，干燥時(shí)間為10-12小時(shí)。
[0014]作為優(yōu)選，無(wú)水酒精與混合物料的重量比例為15:1。
[0015]本發(fā)明的有益效果是
1)石墨烯使得制品內(nèi)部接觸更加緊密，從而減小燒成時(shí)因膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力，防止制品疏松或開(kāi)裂；石墨烯的高強(qiáng)度保證了制品的優(yōu)良的力學(xué)性能，同時(shí)可以提升制品的抗酸堿腐蝕性能；
2)本發(fā)明的耐火材料內(nèi)部致密，提高體積密度，減小耐火材料的顯氣孔率，防止膨脹，進(jìn)而進(jìn)一步提升耐火材料的各項(xiàng)物理性能例如強(qiáng)度、抗熱震性、抗熱沖擊性；
3)玻璃微珠粒度合適，流動(dòng)性好，分散度高，加入玻璃微珠，可以在內(nèi)部高度均勻分散，促進(jìn)燒結(jié)，并具有更均勻的組織結(jié)構(gòu)，提高制品的強(qiáng)度和抗熱震性能，納米氧化鋅的粒度細(xì)小，可以填充微細(xì)氣孔，降低制品的氣孔率，提高體積密度； 4)本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，原料豐富，適合工廠(chǎng)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋?zhuān)⒎菍?duì)其保護(hù)范圍的限制。
[0017]本發(fā)明采用的氧化鋁顆粒的粒徑為0.001-0.09mm，α-氧化鋁粉的粒徑為
100-120 μπ?ο
[0018]本發(fā)明所用的添加劑為硅藻泥、氮化硼、玻璃微珠與納米氧化鋅的混合物，硅藻泥、氮化硼、玻璃微珠與納米氧化鋅的質(zhì)量比為5:3:4:7。
[0019]硅藻泥與氮化硼在乙醇中混合均勻后加入玻璃微珠與納米氧化鋅，在水浴中超聲震蕩2h后，干燥得到輔助添加劑。
[0020]本發(fā)明所用的結(jié)合劑為海藻提取物，該結(jié)合劑的制備方法如下:1)清洗:海藻原料用45-50°C的自來(lái)水浸泡2-3小時(shí)，然后清洗干凈；
2)粉碎、離心:清洗干凈的海藻，真空破碎，加入海藻體積30倍的乙醇與丁二酯溶液浸泡并煮沸，乙醇與丁二酯的體積比為1: 1，然后離心分離去渣得海藻清液，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為4000~6000rpm，離心時(shí)間為 15_20min ；
3)納濾:將海藻清液用5-10倍體積的純水稀釋?zhuān)缓笥眉{濾膜進(jìn)行透析濃縮，