本发明涉及一种耐火材料的制备方法，属于耐火材料制备技术领域。
背景技术：
在科技高速发展的形势下，制取耐高温抗腐蚀、高性能、高效益的新型材料，首先必须解决制取过程中所需要的耐火材料。而熔点高、化学稳定好，高温性能优良氧化物材料并不多。在钢铁工业迅猛发展和电子元器件性能日益提高的大环境要求下，耐火材料愈来愈多的得以应用，其中冶金行业的使用量最大，在电子行业的使用最具特点。冶金行业中耐火材料主要是铸造用锆英砂，稳定制品基本用于水口。电子行业使用的耐火材料利用了材料的化学稳定性和相变增韧机理。
目前传统的耐火材料生产工艺过程为：一是分级配料，干法混合，压制成型，干燥烧成。成型要求的压力大，对设备以及模具的损伤大，半成品容易造成脱模损伤，烧成合格率低，此外，烧成温度相对比较高；二是采用原料微粉，通过喷雾或对辊造粒，经压制成型后烧制而成。通过喷雾造粒方式，得到的球形颗粒强度低；通过对辊造粒方式，得到的颗粒在造粒过程中容易粉碎，收得率低，且成品结构致密性差，有气孔产生，晶粒分布不均匀。总的来说，由于目前耐火材料熔点较高难烧结，烧成温度需在1700℃以上，烧成温度能耗大，烧成温度范围窄，易造成制品开裂、变形，且致密部分存在大量气孔，导致热震稳定性差，在使用过程中易出现炸裂、开裂、脱溶等现象。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对耐火材料在制备过程中易使制品开裂、变形，且致密部分存在大量气孔，导致热震稳定性差，在使用过程中易出现炸裂、开裂、脱溶的弊端，提供了一种取活性炭与硫酸溶液等保温，超声振荡制得改性活性炭，与氧氯化锆等搅拌反应，冷藏、二次静置过滤后，加入二氧化钛、氧化硼等混合球磨，压制得毛胚，干燥煅烧制得耐火材料的方法。本发明制备步骤简单，原料易烧结，能耗小，所得产品结构致密性和热震稳定性好，无开裂、变形现象，使用过程中无炸裂、开裂、脱溶现象发生。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）按固液比1:3，取活性炭和质量分数为45％硫酸溶液放入容器中，再加入活性炭质量1.2～1.6％的二丁酸二辛酯磺酸钠，随后对容器加热至55～60℃，保温1～2h，自然冷却至室温，并将容器置于超声振荡器中，设定频率为48～53kHz，振荡45～55min后过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，将滤渣放入风干机中风干，得改性活性炭；
（2）按重量份数计，取33～36份上述改性活性炭、22～25份氧氯化锆、35～42份乙二醇、14～16份丙酮、9～13份壬二酸二甲酯、6～8份尿素及2～4份氧化锂，放入高压反应釜中，使用氮气保护，并升压至2～3MPa，升温至120～130℃，以200r/min搅拌反应4～6h；
（3）在上述反应结束后，降压至标准大气压，再自然降温至70～80℃，趁热出料，将出料物置于冷藏室内，在0～5℃静置10～15min，随后自然升温至室温，并进行过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，按固液比1:3，将洗涤后的滤渣浸泡于质量分数20％氨水溶液中，静置20～30min后过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性并风干，得耐火材料基料；
（4）按重量份数计，取56～63份上述耐火材料基料、18～22份二氧化钛、11～13份氧化硼、7～9份水、5～7份氧化铁及2～4份木质素磺酸钙，放入球磨机中球磨混合20～30min，随后将球磨混合物放入模具中进行压制成型，得毛胚；
（5）将上述所得的毛胚置于干燥箱中，在100～115℃干燥8～10h，随后置于煅烧炉中，使用氮气保护，设定温度为1100～1300℃，保温烧结3～5h，再随炉冷却至室温，即可得到耐火材料。
本发明制得的耐火材料显气孔率为18.5～22.3％，密度为4.23～4.31g/m3，耐压强度为308～342MPa，抗弯强度为258～288MPa，断裂韧性为2.5～2.8MPa·m1/2，耐火度>1825℃，1000℃下导热系数为3.70～3.72W/m·k，热震性1000℃水冷18～20次。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备步骤简单，原料易烧结，能耗小，所得产品结构致密性好，无开裂、变形现象；
（2）热震稳定性好，使用过程中无炸裂、开裂、脱溶现象发生。
具体实施方式
首先按固液比1:3，取活性炭和质量分数为45％硫酸溶液放入容器中，再加入活性炭质量1.2～1.6％的二丁酸二辛酯磺酸钠，随后对容器加热至55～60℃，保温1～2h，自然冷却至室温，并将容器置于超声振荡器中，设定频率为48～53kHz，振荡45～55min后过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，将滤渣放入风干机中风干，得改性活性炭；然后按重量份数计，取33～36份上述改性活性炭、22～25份氧氯化锆、35～42份乙二醇、14～16份丙酮、9～13份壬二酸二甲酯、6～8份尿素及2～4份氧化锂，放入高压反应釜中，使用氮气保护，并升压至2～3MPa，升温至120～130℃，以200r/min搅拌反应4～6h；再在上述反应结束后，降压至标准大气压，再自然降温至70～80℃，趁热出料，将出料物置于冷藏室内，在0～5℃静置10～15min，随后自然升温至室温，并进行过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，按固液比1:3，将洗涤后的滤渣浸泡于质量分数20％氨水溶液中，静置20～30min后过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性并风干，得耐火材料基料；按重量份数计，取56～63份上述耐火材料基料、18～22份二氧化钛、11～13份氧化硼、7～9份水、5～7份氧化铁及2～4份木质素磺酸钙，放入球磨机中球磨混合20～30min，随后将球磨混合物放入模具中进行压制成型，得毛胚；最后将上述所得的毛胚置于干燥箱中，在100～115℃干燥8～10h，随后置于煅烧炉中，使用氮气保护，设定温度为1100～1300℃，保温烧结3～5h，再随炉冷却至室温，即可得到耐火材料。
实例1
首先按固液比1:3，取活性炭和质量分数为45％硫酸溶液放入容器中，再加入活性炭质量1.2％的二丁酸二辛酯磺酸钠，随后对容器加热至55℃，保温1h，自然冷却至室温，并将容器置于超声振荡器中，设定频率为48kHz，振荡45min后过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，将滤渣放入风干机中风干，得改性活性炭；然后按重量份数计，取33份上述改性活性炭、22份氧氯化锆、35份乙二醇、14份丙酮、9份壬二酸二甲酯、6份尿素及2份氧化锂，放入高压反应釜中，使用氮气保护，并升压至2MPa，升温至120℃，以200r/min搅拌反应4h；再在上述反应结束后，降压至标准大气压，再自然降温至70℃，趁热出料，将出料物置于冷藏室内，在0℃静置10min，随后自然升温至室温，并进行过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，按固液比1:3，将洗涤后的滤渣浸泡于质量分数20％氨水溶液中，静置20min后过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性并风干，得耐火材料基料；按重量份数计，取56份上述耐火材料基料、18份二氧化钛、11份氧化硼、7份水、5份氧化铁及2份木质素磺酸钙，放入球磨机中球磨混合20min，随后将球磨混合物放入模具中进行压制成型，得毛胚；最后将上述所得的毛胚置于干燥箱中，在100℃干燥8h，随后置于煅烧炉中，使用氮气保护，设定温度为1100℃，保温烧结3h，再随炉冷却至室温，即可得到耐火材料。
本发明制备步骤简单，原料易烧结，能耗小，所得产品结构致密性好，无开裂、变形现象；热震稳定性好，使用过程中无炸裂、开裂、脱溶现象发生；制得的耐火材料显气孔率为18.5％，密度为4.23g/m3，耐压强度为308MPa，抗弯强度为258MPa，断裂韧性为2.5MPa·m1/2，耐火度为1828℃，1000℃下导热系数为3.70W/m·k，热震性1000℃水冷18次。
实例2
首先按固液比1:3，取活性炭和质量分数为45％硫酸溶液放入容器中，再加入活性炭质量1.4％的二丁酸二辛酯磺酸钠，随后对容器加热至58℃，保温2h，自然冷却至室温，并将容器置于超声振荡器中，设定频率为51kHz，振荡50min后过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，将滤渣放入风干机中风干，得改性活性炭；然后按重量份数计，取35份上述改性活性炭、23份氧氯化锆、38份乙二醇、15份丙酮、11份壬二酸二甲酯、7份尿素及3份氧化锂，放入高压反应釜中，使用氮气保护，并升压至3MPa，升温至125℃，以200r/min搅拌反应5h；再在上述反应结束后，降压至标准大气压，再自然降温至75℃，趁热出料，将出料物置于冷藏室内，在3℃静置13min，随后自然升温至室温，并进行过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，按固液比1:3，将洗涤后的滤渣浸泡于质量分数20％氨水溶液中，静置25min后过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性并风干，得耐火材料基料；按重量份数计，取60份上述耐火材料基料、20份二氧化钛、12份氧化硼、8份水、6份氧化铁及3份木质素磺酸钙，放入球磨机中球磨混合25min，随后将球磨混合物放入模具中进行压制成型，得毛胚；最后将上述所得的毛胚置于干燥箱中，在108℃干燥9h，随后置于煅烧炉中，使用氮气保护，设定温度为1200℃，保温烧结4h，再随炉冷却至室温，即可得到耐火材料。
本发明制备步骤简单，原料易烧结，能耗小，所得产品结构致密性好，无开裂、变形现象；热震稳定性好，使用过程中无炸裂、开裂、脱溶现象发生；制得的耐火材料显气孔率为20.4％，密度为4.27g/m3，耐压强度为325MPa，抗弯强度为273MPa，断裂韧性为2.7MPa·m1/2，耐火度为1833℃，1000℃下导热系数为3.71W/m·k，热震性1000℃水冷19次。
实例3
首先按固液比1:3，取活性炭和质量分数为45％硫酸溶液放入容器中，再加入活性炭质量1.6％的二丁酸二辛酯磺酸钠，随后对容器加热至60℃，保温2h，自然冷却至室温，并将容器置于超声振荡器中，设定频率为53kHz，振荡55min后过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，将滤渣放入风干机中风干，得改性活性炭；然后按重量份数计，取36份上述改性活性炭、25份氧氯化锆、42份乙二醇、16份丙酮、13份壬二酸二甲酯、8份尿素及4份氧化锂，放入高压反应釜中，使用氮气保护，并升压至3MPa，升温至130℃，以200r/min搅拌反应6h；再在上述反应结束后，降压至标准大气压，再自然降温至80℃，趁热出料，将出料物置于冷藏室内，在5℃静置15min，随后自然升温至室温，并进行过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，按固液比1:3，将洗涤后的滤渣浸泡于质量分数20％氨水溶液中，静置30min后过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性并风干，得耐火材料基料；按重量份数计，取63份上述耐火材料基料、22份二氧化钛、13份氧化硼、9份水、7份氧化铁及4份木质素磺酸钙，放入球磨机中球磨混合30min，随后将球磨混合物放入模具中进行压制成型，得毛胚；最后将上述所得的毛胚置于干燥箱中，在115℃干燥10h，随后置于煅烧炉中，使用氮气保护，设定温度为1300℃，保温烧结5h，再随炉冷却至室温，即可得到耐火材料。
本发明制备步骤简单，原料易烧结，能耗小，所得产品结构致密性好，无开裂、变形现象；热震稳定性好，使用过程中无炸裂、开裂、脱溶现象发生；制得的耐火材料显气孔率为22.3％，密度为4.31g/m3，耐压强度为342MPa，抗弯强度为288MPa，断裂韧性为2.8MPa·m1/2，耐火度为1841℃，1000℃下导热系数为3.72W/m·k，热震性1000℃水冷20次。