专利名称：一种高纯硅质耐火材料及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高纯硅质耐火材料及其生产工艺。该材料以二氧化硅含量大于 98%的结晶硅石为骨料、二氧化硅含量大于99%的脉石英或大于98%的结晶硅石为基质， 掺加0. 3 1. 5%的钙质矿化剂、0. 1-0. 6%的铁或锰质矿化剂，质量分数0. 03-1. 0%的聚 羧酸系化学外加剂和木质磺酸钙结合剂组成，经配合、混练、成型、干燥、烧结后制成制品。 该材料具有优异的耐高温、抗侵蚀性能，适合用于制造全氧燃烧玻璃熔窑的高纯硅质耐火 材料。
背景技术：
硅砖是一种用于砌筑玻璃窑上部结构的传统耐火材料。玻璃工业中，我国有关行 业标要求准96A级硅砖的SW2含量大于等于96%，熔融指数(A1203+2I 20)小于等于0. 5%; 要求95A级硅砖的SiO2含量大于等于95%，熔融指数(A1203+2I 20)小于等于0.7%。近年 发现，如能降低硅砖中杂质的含量既将硅砖的二氧化硅含量由96%提高到97%以上，能够 进一步提高该耐火材料抵抗碱蒸汽化学侵蚀的能力，使其能够用于全氧燃烧玻璃熔窑。提高硅砖的纯度有两个方法。其一，减少所掺矿化剂的掺量；其二，使用纯度更高 的硅质原料。但是，无论是提高原料品位或降低矿化剂掺量都有很大困难。一般，硅砖使用 氢氧化钙和铁鳞为矿化剂。矿化剂起提高硅砖结合强度，协助二氧化硅转化的作用。如果 减少矿化剂的掺量，烧成中耐火材料里就没有足够的液相松弛S^2转化产生的应力，硅砖 就会开裂，就会影响制造的合格率。硅质原料分为胶结硅石、结晶硅石和脉石英三种。胶结 硅石的SiO2含量为95%，只能用于制造94% (94级)以下硅砖。结晶硅石的纯度为98%， 转化速度较慢，可以制造96级硅砖，但不能用于制造98级硅砖。脉石英的二氧化硅含量大 于99%，但转化速度特慢。如果简单地使用脉石英这种高纯原料，所掺矿化剂又少，不仅需 要很长的烧成时间，而且所制硅砖还会带有大量裂纹，显著影响制造的能耗和合格率。早先，本专利发明人研制了 一种以无铝C3S水泥或氢氧化钙为矿化剂，以聚乙烯醇 或木质磺酸钙或聚丙烯酸类物质为有机结合剂，以混凝土高效减水剂为分散剂可以制作不 定形耐火材料预制件，将预制件烧结后制出大型、特异型耐火制品(CN101219903 B)。不过， 该方法使用的钙质矿化剂含量很高(1-5% )，对原料纯度也没有特殊要求不能用于制造高 纯度的硅质耐火材料，且大型硅质耐火材料制品的产量只占硅质耐火材料的一小部分。
发明内容
本发明目的在于发明一种高纯硅质耐火材料，通过减少所掺矿化剂的量和使用纯 度更高的硅质原料来实现，经配合、混练、成型、干燥、烧结后制成制品。该材料具有优异耐 高温、抗侵蚀性能，制品不开裂。本发明是这样实现的通过岩相分析，发明人发现现有硅砖中矿化剂的分散十分 不均。一方面，硅砖的局部存在很多的“钙洞”和“铁斑”；另一方面，很多地方又没有矿化 剂。这样，实现二氧化硅的转化就需要很高的矿化剂掺量，而且矿化剂分布不均，使砖内各部分组织二氧化硅的转化速度不一，使砖坯容易开裂。所以，制作高纯硅砖或降低矿化剂的 掺量的关键在于提高矿化剂的效率或实现矿化剂的分散。为了分散矿化剂，需要使用合适 的分散剂，甚至新的矿化剂。发明人的实验结果见表1:表1化学外加剂对硅质耐火材料浆体性能的影响
权利要求
1.一种高纯硅质耐火材料，其特征在于所述的耐火材料为SiA含量为97-98%的硅 砖，以SW2彡98%的结晶硅石为骨料、SiO2彡99%的脉石英或SW2彡98%的结晶硅石为 基质，掺加质量分数0.3 1.5%的钙质矿化剂、0. 1 0.6%的氧化铁或氧化锰矿化剂， 0. 1 1.0%的聚羧酸系化学外加剂和适量木质磺酸钙结合剂组成，经配合、混练、成型、干 燥、烧结后制成制品，其质量百分数配方为2.5 1.0mm纯度不低于98%的结晶硅石；35 55% ； 2. 5 1.0mm纯度不低于97%的废硅砖颗粒0 10% ； 1.0 0. 09mm纯度不低于98%的结晶硅石10 20% ；1.0 0. 09mm纯度不低于97%的废硅砖颗粒0 5% ；< 0. 09mm纯度大于99%的脉石英或< 0. 09mm纯度大于98%的结晶硅石15 40% ；SiO2彡99%的天然石英微粉0 5%SiO2彡97%的硅灰0 5%无铝C3S水泥或氢氧化钙粉0. 3 1. 0% ；氧化铁粉+氧化锰粉0. 1 0. 5% ；外加高效聚羧酸减水剂0. 03 1. 0% ；外加纸浆废液2 5% ；其中所述废硅砖为制造97 %、98 %级硅砖产生的废品，所述< 0. 09mm纯度大于99 %的 脉石英粉料在制造98%级硅砖时使用，所述< 0. 09mm纯度大于98%的结晶石英粉料在制 造97 %级硅砖时使用，所述98级硅砖为二氧化硅含量98 %的硅砖，97级硅砖为二氧化硅含 量97%的硅砖，所述天然石英微粉为市售天然石英微粉产品；所述硅灰为市售硅灰，所述 无铝C3S水泥为发明人合成的一种高C3S含量的钙质矿化剂见中国发明专利CN1012199(X3B， 所述氧化铁粉和氧化锰粉为市售氧化铁和氧化锰原料制成的粉体，所述聚羧酸减水剂为市 售聚羧酸系高效混凝土减水剂。
2.一种制造权利要求1所述的高纯硅质耐火材料的生产工艺，其特征为所述工艺为 将原料配比称量、混练、成型、干燥后，将坯体送入1350-1460°C烧成10-36小时，制成烧结 硅质耐火材料制品。
全文摘要
本发明涉及一种高纯硅质耐火材料及其生产工艺，其中所述的耐火材料为SiO2含量是97-98％的高纯硅砖，以SiO2含量大于98％的结晶硅石为骨料、SiO2含量大于99％的脉石英或SiO2含量大于98％的结晶硅石为基质，掺加质量分数0.3～1.5％的钙质矿化剂、0.1-0.6％的氧化铁或氧化锰矿化剂，0.03-1.0％的聚羧酸系化学外加剂和适量木质磺酸钙结合剂组成，经配合、混练、成型、干燥、烧结后制成高纯硅质耐火材料。该材料具有优异的耐高温、抗侵蚀性能，适合用于砌筑全氧燃烧玻璃熔窑的上部结构等重要部位。
文档编号C04B35/66GK102126866SQ20111009106
公开日2011年7月20日 申请日期2011年4月6日 优先权日2011年4月6日
发明者叶亚红, 戴强华, 曾鲁举, 李鹏海, 王杰曾, 赵洪亮, 陈磊, 陈雪峰 申请人:瑞泰科技股份有限公司