一种耐火材料、其制备方法及耐火砖的制作方法

一种耐火材料、其制备方法及耐火砖的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种耐火材料，由以下质量分数的组分制成：红柱石：48～62％；硅线石：20～35％；氧化铝：4～8％；刚玉：5～15％；结合粘土：2～6％；硅微粉：1～3％；纸浆粉：0.5～1.5％；减水剂：0.1～0.3％。采用高纯红柱石和硅线石制备得到耐火材料，并添加高纯刚玉和高纯氧化铝来强化基质，使基质中主晶相莫来石呈柱状、长柱状或针状，形成了特殊的网络结构，同时基质中的针柱状莫来石与硅线石和刚玉形成相互交错的网络结构，都使本发明产品具有极好的抗热震稳定性能、较高的荷重软化温度(＞1700℃)和较低的蠕变率(0.125％)。本发明还提供了一种耐火材料的制备方法和一种耐火砖。
【专利说明】一种耐火材料、其制备方法及耐火砖

【技术领域】
[0001] 本发明属于钢铁冶炼领域，尤其涉及一种耐火材料、其制备方法及耐火砖。

【背景技术】
[0002] 随着我国国民经济的快速发展，对钢铁材料的需求量越来越大。近几年来钢铁产 量的迅速增长主要归功于高炉的大型化发展，高炉发展的同时促进了高炉最重要的附属热 工设备一热风炉的迅速发展，热风炉作为一种蓄热式的热交换器，对高炉实现高产、低耗 和降低生铁成本起着非常重要的作用。
[0003] 最近二十年，热风炉逐步向大型化、高风温和长寿命的方向发展。高炉大型化，与 之配套的热风炉也大型化。热风炉的风温由早期的900°c提高到1100?1200°C，在一些发 达国家，热风炉的风温已达到1200?1300°C。现代热风炉要求实现25?30年炉衬砌体 无检修的目标。目前，国内大型热风炉的损毁原因主要有：1、所用耐火材料的高温蠕变偏 高；2、高风温的热冲击作用；3、烟气的侵蚀作业；4、砌砖体收缩或膨胀过大引起的结构破 坏等。由此可见，所用的耐火材料是制约热风炉实现高风温作业和长寿命的关键因素。对 热风炉各方面的严格要求，使得人们对热风炉所用耐火材料性能的要求也越来越高。
[0004] 我国的热风炉一直以来大都采用低蠕变高铝砖、莫来石砖、添加"三石"的高铝砖 及红柱石砖等作为内衬材料，但经过长期使用均存在不同程度的缺陷。其中，低蠕变高铝砖 和添加"三石"的高铝砖中大量杂质的存在，在高温下产生大量的液相，严重影响产品性能； 莫来石砖的成本较高，不适用于工业化生产。而红柱石砖是最近十年开发的，具有良好的热 震稳定性，但抗蠕变性能不太理想。


【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于提供一种耐火材料、其制备方法及耐火砖，使用本发明提供的 耐火材料制成的耐火砖同时具有较好的抗蠕变性能和热震稳定性。
[0006] 本发明提供一种耐火材料，由以下质量分数的组分制成：
[0007] 红柱石：48?62% ;娃线石：20?35% ;氧化错：4?8% ;刚玉：5?15% ;结合 粘土 ：2?6% ;娃微粉：1?3% ;纸浆粉：0. 5?1. 5% ;减水剂：0. 1?0. 3%。
[0008] 优选的，所述红柱石包括第一红柱石颗粒料和第二红柱石颗粒料；
[0009] 所述第一红柱石颗粒料的粒级为3?1mm;
[0010] 所述第二红柱石颗粒料的粒级为1?〇mm。
[0011] 优选的，所述第一红柱石颗粒料与所述第二红柱石颗粒料的质量比为（3?5) :1。
[0012] 优选的，所述红柱石中？6203、1102、1( 20、似20、0&0和]\%0的含量之和彡2%。
[0013] 优选的，所述硅线石包括硅线石颗粒料和硅线石细粉料；
[0014] 所述娃线石颗粒料的粒级为0? 2?0mm;
[0015] 所述娃线石细粉料的粒级为0. 074?0mm。
[0016] 优选的，所述硅线石颗粒料与所述硅线石细粉料的质量比为（0. 5?1. 5) :1。
[0017] 优选的，所述硅线石中？6203、1102、1( 20、似20、〇&0和]\%0的含量之和彡3.1%。
[0018] 优选的，所述氧化铝的粒级为5?0iim;
[0019] 所述刚玉的粒级为0? 045?0mm;
[0020] 所述结合粘土的粒级为0. 074?0mm;
[0021] 所述硅微粉粒级为5?0ym;
[0022] 所述纸浆粉粒级为0? 088?0mm。
[0023] 本发明提供一种耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
[0024] A)以质量分数计，将20?35%的硅线石、4?8%的氧化铝、5?15%的刚玉和 2?6%的结合粘土混合，得到预混物；
[0025] B)以质量分数计，将1?3%的硅微粉、0. 5?1. 5%的纸浆粉、0. 1?0. 3%的减 水剂和1?3%的水混合，得到泥浆；
[0026] C)将48?62%的红柱石、所述步骤A)得到的预混物和所述步骤B)得到的泥浆 混合，得到耐火材料；
[0027] 所述步骤A)和步骤B)没有时间顺序限制。
[0028] 本发明提供一种耐火砖，由耐火材料制成，所述耐火材料为上文所述的耐火材料 或所述的制备方法得到的耐火材料。
[0029] 本发明提供了一种耐火材料，由以下质量分数的组分制成：红柱石：48?62% ;硅 线石：20?35% ;氧化铝：4?8% ;刚玉：5?15% ;结合粘土 ：2?6% ;硅微粉：1?3% ; 纸浆粉：〇. 5?1. 5% ;减水剂：0. 1?0. 3%。本发明通过采用高纯红柱石和硅线石制备得 到耐火材料，并添加高纯刚玉和高纯氧化铝来强化基质，使基质中主晶相莫来石呈柱状、长 柱状或针状，形成了特殊的网络结构，以及利用红柱石和硅线石在不同温度下莫来石化反 应，使制备的耐火砖内部一次莫来石化和二次莫来石化反应一直持续，产生体积膨胀效应， 进一步强化了基质的高温结构强度，因而制品具有较高的荷重软化温度（> 1700°C)和较 低的蠕变率（〇. 125% );红柱石颗粒边缘莫来石反应形成无数细微空隙，使得由于热胀冷 缩在材料内部产生的应力得到释放，从而提高材料的耐热冲击性，同时基质中的针柱状莫 来石与硅线石和刚玉形成相互交错的网络结构，都使本发明产品具有极好的抗热震稳定性 能。
[0030] 另外，由一次莫来石化和二次莫来石化产生的体积膨胀效应和高温液相烧结所产 生的收缩效应基本抵消，因此本发明提供的耐火材料制备得到的耐火砖具有良好的高温体 积稳定性；本发明提供的耐火材料制备得到的耐火砖可以将热风炉的炉温提高到1300°c 左右，材料消耗和能源消耗明显降低，热风炉炉体运行稳定，使用寿命可以达到30年以上， 可以为钢铁用户节约大量的维修费用，节能效果显著，取得了明显的经济效益和社会效益。

【专利附图】

【附图说明】
[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0032] 图1为本发明实施例1得到的耐火砖的第一位置在500X下的显微照片；
[0033] 图2为本发明实施例1得到的耐火砖的第二位置在500X下的显微照片；
[0034] 图3为本发明实施例1得到的耐火砖在1000X下的显微照片；
[0035] 图4为本发明实施例1得到的耐火砖在3000X下的显微照片；
[0036] 图5为本发明实施例1得到的耐火砖的第三位置在2000X下的显微照片；
[0037] 图6为本发明实施例1得到的耐火砖的第四位置在2000X下的显微照片；
[0038] 图7为本发明实施例1得到的耐火砖的第五位置在5000X下的显微照片；
[0039] 图8为本发明实施例1得到的耐火砖的第六位置在5000X下的显微照片。

【具体实施方式】
[0040] 本发明提供了一种耐火材料，由以下质量分数的组分制成：红柱石：48?62% ;硅 线石：20?35% ;氧化铝：4?8% ;刚玉：5?15% ;结合粘土 ：2?6% ;硅微粉：1?3% ; 纸浆粉：〇. 5?1. 5% ;减水剂：0. 1?0. 3%。
[0041] 本发明提供的耐火材料制成的耐火砖同时具有较好的抗蠕变性能和热震稳定性。
[0042] 本发明提供的耐火材料的制备原料包括红柱石，所述红柱石在所述制备原料中的 质量分数为48?62 %，优选为50?60 %，更优选为52?58 %。在本发明中，所述红柱 石优选包括第一红柱石颗粒料和第二红柱石颗粒料，所述第一红柱石颗粒料的粒级优选为 3?1mm，更优选为2. 5?1mm，在本发明中，将粒度范围宽的颗粒划分为粒度范围窄的若干 级别，这些级别称之为粒级，如，所述粒级为3?1mm的红柱石颗粒料表示该级别范围的红 柱石最大粒度为3_，最小粒度为1mm;所述第二红柱石颗粒料的粒级优选为1?0_，更优 选为1?0. 088mm;所述第一红柱石颗粒料与所述第二红柱石颗粒料的质量比优选为（3? 5) :1，更优选为（3. 5?4. 5) :1，最优选为（4?4. 2) :1。在本发明中，所述红柱石中杂质的 含量优选< 2%，更优选< 1. 5%，最优选< 1%，所述红柱石中的杂质优选包括Fe203、Ti02、 K20、Na20、Ca0 和MgO。
[0043] 在本发明中，可采用产地为南非的红柱石，所述南非红柱石的灼减量优选为 0. 51 %，A1203的含量优选彡59. 71 %，Fe203的含量优选彡0. 41 %，Ti02的含量优选 彡0. 11 %，K20和Na20的含量之和优选彡0. 28 %、CaO和MgO的含量之和优选彡0. 15 % ; 也可采用产地为新疆的红柱石，所述新疆红柱石的灼减量优选为1. 01%，A1203的含量优选 彡57. 64%，Fe203的含量优选彡0. 82 %，Ti02的含量优选彡0. 18 %，K20和Na20的含量之 和优选彡0. 51 %、CaO和MgO的含量之和优选彡0. 42 %。
[0044] 在本发明中，所述耐火材料的制备原料中包括硅线石，所述硅线石在所述制备原 料中的质量分数为20?35%，优选为22?33%，更优选为25?30%。在本发明中，所 述硅线石优选包括硅线石颗粒料和硅线石细粉料；所述硅线石颗粒料的粒级优选为0. 2? 〇mm，更优选为0. 15?0mm;所述娃线石细粉料的粒级优选为0. 074?0mm，更优选为0. 05? 〇mm;所述硅线石颗粒料与所述硅线石细粉料的质量比优选为（0.5?1.5) :1，更优选为 (0? 75 ?1) :1。
[0045] 在本发明中，所述硅线石可采用国内酸洗硅线石，优选采用林口县的硅线石 和/或灵寿县的娃线石，其中，林口县的娃线石灼减量优选为1. 2%，A1203的含量优选 彡55.4%，？620 3的含量优选彡1.02%，1102的含量优选彡0.21%，1(20和似 20的含量之 和优选彡0. 21 %、CaO和MgO的含量之和优选彡0. 88% ;灵寿县的硅线石的灼减量优选 为1. 13%，A1203的含量优选彡54. 24%，Fe203的含量优选彡1. 22%，Ti02的含量优选 彡0. 22%，K20和Na20的含量之和优选彡0. 74%、CaO和MgO的含量之和优选彡0. 91 %。
[0046] 在本发明中，所述耐火材料的制备原料中包括氧化铝，优选为活性氧化铝和/或 煅烧氧化铝，所述氧化铝在所述制备原料中的质量分数为4?8 %，优选为5?7 %。本发 明优选采用氧化铝微粉，所述氧化铝微粉的粒级优选为5?0ym，更优选为4?0ym，在本 发明中，所述氧化铝微粉中A1203的含量优选> 99. 12%，Fe203的含量优选< 0. 06%，K20和 Na20的含量之和优选< 0. 25%。
[0047] 在本发明中，所述耐火材料的制备原料中包括刚玉，所述刚玉在所述制备原料中 的质量分数为5?15 %，优选为8?12% ;所述刚玉的粒级优选为0. 045?0mm。在本发 明中，所述刚玉优选包括白刚玉、致密刚玉和板状刚玉中的一种或几种，所述白刚玉中A1203 的含量优选彡98. 61%，Fe203的含量优选< 0. 08%，K20和Na20的含量之和优选< 0. 22% ; 所述致密刚玉中A1203的含量优选彡98. 92%，Fe203的含量优选< 0. 22%，K20和Na20的 含量之和优选< 〇. 21% ;所述板状刚玉中A1203的含量优选> 98. 62%，Fe203的含量优选 彡0. 10%，K20和Na20的含量之和优选彡0. 31%。本发明对所述刚玉的来源没有特殊的限 制，理化指标符合上述要求即可。
[0048] 在本发明中，所述耐火材料的制备原料中包括结合粘土，所述结合粘土在所述制 备原料中的质量分数为2?6 %，优选为3?5 %;所述结合粘土的粒级优选为0. 074?0mm， 更优选为〇. 05?0mm。在本发明中，所述结合粘土的灼减量优选为12. 88%，A1203的含量 优选彡33. 12%，Fe203的含量优选彡1. 18%。本发明优选采用苏州土和/或广西产的维罗 泥。
[0049] 在本发明中，所述耐火材料的制备原料中包括硅微粉，所述硅微粉在所述制备原 料中的质量分数为1?3%，优选为1. 5?2. 5% ;所述硅微粉的粒级优选为5?0ym。在 本发明中，所述硅微粉的灼减量优选为2. 2%，Si02的含量优选> 91. 26%，Fe203的含量优 选彡1. 74%。
[0050] 在本发明中，所述耐火材料的制备原料中包括纸浆粉，所述纸浆粉在所述制备原 料中的质量分数为〇. 5?1. 5%，优选为0. 8?1. 2% ;所述纸浆粉的粒级优选为0. 088? 0mm。在本发明中，所述纸浆粉的木质素磺酸钙含量优选> 60%，比重优选> 1. 55，pH值优 选4?6,水不溶物优选< 2. 5%。
[0051] 在本发明中，所述耐火材料的制备原料中包括减水剂，所述减水剂在所述制备原 料中的质量分数为〇. 1?〇. 3%，优选为0. 2% ;所述减水剂优选包括三聚磷酸钠和/或六 偏磷酸钠。本发明对所述减水剂的来源没有特殊的限制，采用所述减水剂的市售商品即可。
[0052] 在本发明中，所述耐火材料的制备原料中优选还包括水，所述水与所述硅微粉的 质量比优选为（〇. 5?2) :1，更优选为1:1。
[0053] 本发明还提供了一种耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
[0054] A)以质量分数计，将20?35%的硅线石、4?8%的氧化铝、5?15%的刚玉和 2?6%的结合粘土混合，得到预混物；
[0055] B)以质量分数计，将1?3%的硅微粉、0. 5?1. 5%的纸浆粉、0. 1?0. 3%的减 水剂和1?3%的水混合，得到泥浆；
[0056] C)将48?62%的红柱石、所述步骤A)得到的预混物和所述步骤B)得到的泥浆 混合，得到耐火材料；
[0057] 所述步骤A)和步骤B)没有时间顺序限制。
[0058] 以质量分数计，本发明将20?35%的硅线石、4?8%的氧化铝、5?15%的刚玉 和2?6%的结合粘土混合，得到预混物。本发明优选将10?15%粒级为0. 2?0mm的硅 线石颗粒料、10?20%粒级为0. 074?0mm的硅线石细粉料、4?8%的氧化铝、5?15% 的刚玉和2?6%的结合粘土混合，得到预混物。在本发明中，所述硅线石颗粒料、硅线石 细粉料、氧化铝、刚玉和结合粘土的种类、来源和用量与上述技术方案中硅线石、氧化铝、刚 玉和结合粘土的种类、来源和用量一致，在此不再赘述。本发明优选将所述硅线石、氧化铝、 刚玉和结合粘土混合25?30min，以保证各原料充分混合均勻。在本发明中，所述娃线石、 氧化铝、刚玉和结合粘土混合的方法和所用的混合设备为本领域技术人员常用的方法和设 备。
[0059] 以质量分数计，本发明将1?3%的硅微粉、0. 5?1. 5%的纸浆粉、0. 1?0. 3% 的减水剂和1?3%的水混合，得到泥浆。本发明优选将1?3%的硅微粉、0. 5?1. 5%的 纸浆粉、0. 1?0. 3%的减水剂和1?3%的水混合，进行球磨，得到泥浆，在本发明中，所述 硅微粉、纸浆粉和减水剂的种类、用量和来源与上述技术方案中硅微粉、纸浆粉和减水剂的 种类、用量和来源一致，在此不再赘述。在实际的生产过程中，本发明优选按照硅微粉、纸浆 粉、减水剂和水的质量比为1. 5 :1 :0. 2 :1. 5的比例混合，进行球磨，得到泥浆。在本发明中， 所述球磨的时间优选为2?3. 5小时，更优选为2. 5?3小时，本发明优选米用球磨机进行 所述球磨，所述球磨机内的研磨介质优选为海卵石。
[0060] 得到预混物和泥浆后，本发明将48?62%的红柱石、所述预混物和所述泥浆混 合，得到耐火材料。本发明优选将40?50%粒级为3?1mm的第一红柱石颗粒料和10? 15%粒级为1?0mm的第二红柱石颗粒料进行干混，得到红柱石混合料，然后依次将所述泥 浆和所述预混物加入所述红柱石混合料中、进行混合，得到耐火材料。在本发明中，所述第 一红柱石颗粒料和第二红柱石颗粒料的来源和用量与上述技术方案中第一红柱石颗粒料 和第二红柱石颗粒料的来源和用量一致，在此不再赘述。在本发明中，所述干混的时间优选 为2?4min，更优选为3?4min，加入泥楽后混合的时间优选为2?3min，加入预混物后混 合的时间优选为15?20min，更优选为16?18min。本发明优选采用强制混砂机完成所述 预混物、泥浆和红柱石的混合。
[0061] 本发明还提供了一种耐火砖，由耐火材料制成，所述耐火材料为上述技术方案所 述的耐火材料或上述技术方案所述的制备方法得到的耐火材料，在此不再赘述。
[0062] 得到耐火材料后，本发明优选将所述耐火材料依次进行成型、干燥和烧成，得到耐 火砖。
[0063] 本发明优选将所述耐火材料压制成砖坯，得到成型的砖坯，在本发明中，所述成型 砖述的体积密度优选为2. 60?2. 65g/cm3。本发明优选采用摩擦压砖机将所述耐火材料压 制成砖坯，所述压制砖坯的方法为本领域技术人员常用的方法。
[0064] 得到成型的砖坯后，本发明优选将所述成型的砖坯进行干燥，得到干燥的砖坯。本 发明优选在红外线窑内对所述成型的砖坯进行干燥，得到干燥的砖坯。本发明对所述干燥 的时间和温度没有特殊的限制，能够满足干燥后砖坯残余水分< 0. 8%即可。
[0065] 完成干燥后，本发明优选将所述干燥的砖坯进行烧成，得到耐火砖。在本发明中， 所述烧成的最高烧成温度优选为1470?1480°C，最高烧成温度下保温时间优选为10?12 小时，保温完成后自然冷却即可得到耐火砖。本发明优选在隧道窑内进行烧成，所述隧道窑 的长度优选为120?130m，更优选为125. 4m。
[0066] 得到耐火砖后，本发明按照GB/T6900. 4-2006粘土、高铝质耐火材料化学分析方 法中的EDTA容量法测定了耐火砖中氧化铝含量，结果表明，本发明提供的耐火砖中氧化铝 含量较高。
[0067] 本发明按照GB/T6900. 3-2006粘土、高铝质耐火材料化学分析方法中的邻二氮 杂菲光度法测定了耐火砖中三氧化二铁含量，结果表明，本发明提供的耐火砖中三氧化二 铁含量较低。
[0068] 本发明按照GB/T6900. 5-2006粘土、高铝质耐火材料化学分析方法中的过氧化 氢光度法测定了耐火砖中二氧化钛的含量，结果表明，本发明提供的耐火砖中二氧化钛含 量较低。
[0069] 本发明按照GB/T6900. 9-2006粘土、高铝质耐火材料化学分析方法中的原子吸 收分光光度法测定了耐火砖中氧化钾和氧化钠的含量，结果表明，本发明提供的耐火砖中 氧化钾和氧化钠的含量较低。
[0070] 本发明按照GB/T2997-2000中致密定形耐火制品显气孔率、吸水率、体积密度和 真气孔率试验方法测试了耐火砖的显气孔率和体积密度，结果表明，本发明提供的耐火砖 具有较低的显气孔率和较高的体积密度。
[0071] 本发明按照GB/T5072-1985致密定形耐火制品常温耐压强度试验方法测试了耐 火砖的耐压强度，结果表明，本发明提供的耐火砖具有较高的耐压强度。
[0072] 本发明按照GB/T5988-1986致密定形耐火制品重烧线变化试验方法测试了耐火 砖的重烧线变化率，结果表明，本发明提供的耐火砖重烧线变化率较小。
[0073] 本发明按照GB/T7322-2007耐火材料耐火度试验方法测试了耐火砖的耐火度， 结果表明，本发明提供的耐火砖具有较高的耐火度。
[0074] 本发明按照YB/T370-1995耐火制品荷重软化温度试验方法（非示差-升温法） 测试了耐火砖的荷重软化点，结果表明，本发明提供的耐火砖荷重软化点较高。
[0075] 本发明按照GB/T5073-1985耐火制品压蠕变试验方法测试了耐火砖的蠕变率， 结果表明，本发明提供的耐火砖具有较低的蠕变率。
[0076] 本发明按照YB/T376. 1-1995耐火制品抗热震性试验方法（水-急冷法）测试了 耐火砖的热震稳定性，结果表明，本发明提供的耐火砖具有良好的热震稳定性。
[0077] 本发明提供了一种耐火材料，由以下质量分数的组分制成：红柱石：48?62% ;硅 线石：20?35% ;氧化铝：4?8% ;刚玉：5?15% ;结合粘土 ：2?6% ;硅微粉：1?3% ; 纸浆粉：〇. 5?1. 5% ;减水剂：0. 1?0. 3%。本发明通过采用高纯红柱石和硅线石制备得 到耐火材料，并添加高纯刚玉和高纯氧化铝来强化基质，使基质中主晶相莫来石呈柱状、长 柱状或针状，形成了特殊的网络结构，以及利用红柱石和硅线石在不同温度下莫来石化反 应，使制备的耐火砖内部一次莫来石化和二次莫来石化反应一直持续，产生体积膨胀效应， 进一步强化了基质的高温结构强度，因而制品具有较高的荷重软化温度（> 1700°C)和较 低的蠕变率（〇. 125% );红柱石颗粒边缘莫来石反应形成无数细微空隙，使得由于热胀冷 缩在材料内部产生的应力得到释放，从而提高材料的耐热冲击性，同时基质中的针柱状莫 来石与硅线石和刚玉形成相互交错的网络结构，都使本发明产品具有极好的抗热震稳定性 能。
[0078] 另外，由一次莫来石化和二次莫来石化产生的体积膨胀效应和高温液相烧结所产 生的收缩效应基本抵消，因此本发明提供的耐火材料制备得到的耐火砖具有良好的高温体 积稳定性；本发明提供的耐火材料制备得到的耐火砖可以将热风炉的炉温提高到1300°C 左右，材料消耗和能源消耗明显降低，热风炉炉体运行稳定，使用寿命可以达到30年以上， 可以为钢铁用户节约大量的维修费用，节能效果显著，取得了明显的经济效益和社会效益。
[0079] 并且，本发明产品在生产过程中，对耐火材料的生产设备没有提出过高的要求，采 用简单工艺可生产出较高水平的产品。因此，产品的性价比比其它同类产品都高。有利于 迅速推广和应用。
[0080] 为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种耐火材料、其制备 方法及耐火砖进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
[0081] 在以下实施例中，粒级为3?1mm的红柱石和粒级1?0mm的红柱石均购自英格 瓷益隆红柱石（新疆）有限公司，其中3?1mm的红柱石为南非D59牌号红柱石，1?0mm 的为南非D59牌号红柱石或新疆益隆Y57红柱石；粒级为0. 2?0mm的硅线石购自林口信 源硅线石加工有限公司，牌号为GJ-55 ;粒级为0. 074?0mm的硅线石购自灵寿县河北京 龙矿业有限公司，牌号为GJ-54;煅烧a氧化铝和活性a氧化铝购自济源市众鑫瓷业有限 公司；板状刚玉购自浙江自立股份有限公司；维罗泥购自广西扶绥县盛唐矿物有限责任公 司；硅微粉购自湖南三江冶金炉料有限公司，SF90牌号，；纸浆粉购自锦州四合特外加剂有 限公司，其中，木质素磺酸钙> 60%、比重> 1.55、PH值4?6、水不溶物彡2.5% ;三聚磷 酸钠购自武汉无机盐化工有限公司；六偏磷酸钠购自长沙誉泰实业有限责任公司。
[0082] 实施例1
[0083] 将13%的粒级为0? 2?0mm的硅线石、13. 8%粒级为0? 074?0mm的硅线石、5% 煅烧a氧化铝、7%的板状刚玉和3. 5%的维罗泥一起进入预混设备进行预混，预混时间25 分钟，预混后使得混合物料充分混合均匀，预混后制成预混物；
[0084] 将1. 5%的硅微粉、1. 0 %的纸浆粉和0. 2 %的三聚磷酸钠与1. 5%的水预先在球 磨机内一起共磨2小时，制成泥浆，球磨机内研磨介质为海卵石；
[0085] 将44%粒级为3?1mm的红柱石颗粒和11 %粒级为1?0mm的红柱石颗粒加入 到强制混砂机后，先干混2分钟，再加入泥浆湿混2分钟，最后加入得到的预混物，净混20 分钟后，得到耐火材料；
[0086] 将得到的耐火材料采用摩擦压砖机压制成砖述，成型砖述体积密度为2. 65g/cm3;
[0087] 将成型后砖坯在红外线窑内进行干燥，干燥后砖坯残余水分< 0. 8%;
[0088] 将干燥后的砖坯推入到125. 4m隧道窑内进行烧成，弱氧化气氛，最高烧成温度 1480°C，最高烧成温度下的保温时间为12小时，保温后自然冷却即可出窑，得到耐火砖。 [0089] 本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的耐火砖的氧化铝、三氧化二铁、 二氧化钛和氧化钠的含量，结果如表1所示，表1为本发明实施例1?2和比较例1?3得 到的耐火砖的性能参数。
[0090] 本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的耐火砖的显气孔率和体积密度， 结果如表1所示。
[0091] 本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的耐火砖的耐压强度，结果如表1 所示。
[0092] 本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的耐火砖的重烧线变化率，结果如 表1所示。
[0093] 本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的耐火砖的耐火度，结果如表1所 /_J、i〇
[0094] 本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的耐火砖的荷重软化点，结果如表 1所示。
[0095] 本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的耐火砖的蠕变率，结果如表1所 /_J、i〇
[0096] 本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的耐火砖的热震稳定性，结果如表 1所示。
[0097] 本发明测试了本实施例得到的耐火砖其中两个位置在500X(放大500倍）下的 显微结构，结果如图1?2所示，图1为本发明实施例1得到的耐火砖的第一位置在500X 下的显微照片；图2为本发明实施例1得到的耐火砖的第二位置在500X下的显微照片；
[0098] 本发明分别测试了本实施例得到的耐火砖在1000X(放大1000倍）和3000X(放 大3000倍）下的显微结构，结果如图3和图4所示，图3为本发明实施例1得到的耐火砖 在1000X下的显微照片；图4为本发明实施例1得到的耐火砖在3000X下的显微照片；
[0099] 本发明测试了本实施例得到的耐火砖其中两个位置在2000X(放大2000倍） 下的显微结构，结果如图5?6所示，图5为本发明实施例1得到的耐火砖的第三位置在 2000X下的显微照片；图6为本发明实施例1得到的耐火砖的第四位置在2000X下的显 微照片；
[0100] 本发明测试了本实施例得到的耐火砖其中两个位置在5000X(放大5000倍） 下的显微结构，结果如图7?8所示，图7为本发明实施例1得到的耐火砖的第五位置在 5000X下的显微照片；图8为本发明实施例1得到的耐火砖的第六位置在5000X下的显 微照片。由图1?8可以看出，本发明提供的耐火材料制备得到的耐火砖基质中硅线石的 莫来石化程度较高，针柱状晶体发育好，与骨料颗粒边缘形成的针柱状莫来石相互啮合交 错呈网络结构，强化了与骨料的结合，因此，本发明产品高纯红柱石-硅线石砖具有较高的 机械强度（92MPa)、较低的显气孔率（13% )和较高的体积密度（2. 58g/cm3)。
[0101] 实施例2
[0102] 将13%的粒级为0? 2?0謹的硅线石、15. 8%粒级为0? 074?0謹的硅线石、5% 活性a氧化铝、7%的白刚玉和3. 5%的维罗泥一起进入预混设备进行预混，预混时间25分 钟，预混后使得混合物料充分混合均匀，预混后制成预混物；
[0103] 将1. 5%的硅微粉、1. 0%的纸浆粉和0. 2%的三聚磷酸钠与1. 5%的水预先在球 磨机内一起共磨2小时，制成泥浆，球磨机内研磨介质为海卵石；
[0104] 将42 %粒级为3?1mm的红柱石颗粒和11 %粒级为1?0mm的红柱石颗粒加入 到强制混砂机后，先干混3分钟，再加入泥浆湿混3分钟，最后加入得到的预混物，净混15 分钟后，得到耐火材料；
[0105] 将得到的耐火材料采用摩擦压砖机压制成砖述，成型砖述体积密度为2. 60g/cm3 ;
[0106] 将成型后砖坯在红外线窑内进行干燥，干燥后砖坯残余水分< 0. 8% ;
[0107] 将干燥后的砖坯推入到125. 4m隧道窑内进行烧成，弱氧化气氛，最高烧成温度 1470°C，最高烧成温度下的保温时间为10小时，保温后自然冷却即可出窑，得到耐火砖。
[0108] 本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的耐火砖的氧化铝、三氧化二铁、 二氧化钛和氧化钠的含量，结果如表1所示，表1为本发明实施例1?2和比较例1?3得 到的耐火砖的性能参数。
[0109] 本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的耐火砖的显气孔率和体积密度， 结果如表1所示。
[0110] 本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的耐火砖的耐压强度，结果如表1 所示。
[0111] 本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的耐火砖的重烧线变化率，结果如 表1所示。
[0112] 本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的耐火砖的耐火度，结果如表1所 /_J、1〇
[0113] 本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的耐火砖的荷重软化点，结果如表 1所示。
[0114] 本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的耐火砖的蠕变率，结果如表1所 /_J、1〇
[0115] 本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的耐火砖的热震稳定性，结果如表 1所示。
[0116] 比较例1
[0117] 从巩义市第五耐火材料总厂购买得到DRL-145低蠕变高铝砖。
[0118] 本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的耐火砖的氧化铝、三氧化二铁、 二氧化钛和氧化钠的含量，结果如表1所示，表1为本发明实施例1?2和比较例1?3得 到的耐火砖的性能参数。
[0119] 本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的耐火砖的显气孔率和体积密度， 结果如表1所示。
[0120] 本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的耐火砖的耐压强度，结果如表1 所示。
[0121] 本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的耐火砖的重烧线变化率，结果如 表1所示。
[0122] 本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的耐火砖的耐火度，结果如表1所 /_J、i〇
[0123] 本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的耐火砖的荷重软化点，结果如表 1所示。
[0124] 本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的耐火砖的蠕变率，结果如表1所 /_J、i〇
[0125]本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的耐火砖的热震稳定性，结果如表 1所示。
[0126] 比较例2
[0127] 从郑州安耐克实业有限公司购买得到1450低蠕变红柱石砖。
[0128] 本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的耐火砖的氧化铝、三氧化二铁、 二氧化钛和氧化钠的含量，结果如表1所示，表1为本发明实施例1?2和比较例1?3得 到的耐火砖的性能参数。
[0129] 本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的耐火砖的显气孔率和体积密度， 结果如表1所示。
[0130] 本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的耐火砖的耐压强度，结果如表1 所示。
[0131] 本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的耐火砖的重烧线变化率，结果如 表1所示。
[0132] 本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的耐火砖的耐火度，结果如表1所 /_J、i〇
[0133] 本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的耐火砖的荷重软化点，结果如表 1所示。
[0134] 本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的耐火砖的蠕变率，结果如表1所 /_J、i〇
[0135] 本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的耐火砖的热震稳定性，结果如表 1所示。
[0136] 比较例3
[0137] 提供荷兰型HS牌号红柱石砖，根据该红柱石砖提供的参数标准，分别得到荷兰型 HS牌号红柱石砖在化学成分、显气孔率、体积密度、耐压强度、重烧线变化率、耐火度、荷重 软化点、蠕变率和热震稳定性方面的性能参数，结果如表1所示，表1为本发明实施例1? 2和比较例1?3得到的耐火砖的性能参数。。
[0138] 表1本发明实施例1?2和比较例1?3得到的耐火砖的性能参数。
[0139]

【权利要求】
1. 一种耐火材料，由以下质量分数的组分制成： 红柱石：48?62% ;硅线石：20?35% ;氧化铝：4?8% ;刚玉：5?15% ;结合粘土： 2?6% ;硅微粉：1?3% ;纸浆粉：0? 5?1. 5% ;减水剂：0? 1?0? 3%。
2. 根据权利要求1所述的耐火材料，其特征在于，所述红柱石包括第一红柱石颗粒料 和第二红柱石颗粒料； 所述第一红柱石颗粒料的粒级为3?1mm ; 所述第二红柱石颗粒料的粒级为1?〇_。
3. 根据权利要求2所述的耐火材料，其特征在于，所述第一红柱石颗粒料与所述第二 红柱石颗粒料的质量比为（3?5) :1。
4. 根据权利要求1?3任意一项所述的耐火材料，其特征在于，所述红柱石中Fe203、 Ti02、K20、Na20、CaO 和 MgO 的含量之和彡 2%。
5. 根据权利要求1所述的耐火材料，其特征在于，所述硅线石包括硅线石颗粒料和硅 线石细粉料； 所述娃线石颗粒料的粒级为0. 2?Omm ; 所述硅线石细粉料的粒级为0. 074?0mm。
6. 根据权利要求4所述的耐火材料，其特征在于，所述硅线石颗粒料与所述硅线石细 粉料的质量比为（0.5?1.5) :1。
7. 根据权利要求1、5或6任意一项所述的耐火材料，其特征在于，所述硅线石中Fe203、 Ti02、K20、Na20、CaO 和 MgO 的含量之和彡 3. 1 %。
8. 根据权利要求1所述的耐火材料，其特征在于，所述氧化铝的粒级为5?0 y m ; 所述刚玉的粒级为〇? 045?0mm ; 所述结合粘土的粒级为〇. 074?0mm ; 所述硅微粉粒级为5?0 y m ; 所述纸楽粉粒级为0. 088?0mm。
9. 一种耐火材料的制备方法，包括以下步骤： A) 以质量分数计，将20?35 %的硅线石、4?8%的氧化铝、5?15%的刚玉和2? 6 %的结合粘土混合，得到预混物； B) 以质量分数计，将1?3%的硅微粉、0. 5?1. 5%的纸浆粉、0. 1?0. 3%的减水剂 和1?3%的水混合，得到泥浆； C) 将48?62%的红柱石、所述步骤A)得到的预混物和所述步骤B)得到的泥浆混合， 得到耐火材料； 所述步骤A)和步骤B)没有时间顺序限制。
10. -种耐火砖，由耐火材料制成，所述耐火材料为权利要求1?8任意一项所述的耐 火材料或权利要求9所述的制备方法得到的耐火材料。
【文档编号】C04B35/66GK104355638SQ201410696193
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】朱新军, 章兴高, 曾立民, 刘利华 申请人:湖南湘钢瑞泰科技有限公司