本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种耐火砖及其制备方法。
背景技术：
攀枝花红格矿床钒钛磁铁矿是攀西地区四大矿山之一，储量约36亿吨，为高铬型钒钛磁铁矿，极具开发价值。该矿的特点是铬含量高、钒钛含量相对较低。经冶炼和分离后钒铬以氧化物的形式进入渣中，该渣简称钒铬渣。但钒铬渣中钒铬分离及提取技术是国内外普遍存在的技术难题，攀钢经过反复论证，认为采用回转窑焙烧是一种行之有效的办法。若为普通矿物材料，采用回转窑在850～950℃下进行焙烧，使用普通黏土质或高铝制耐火材料完全可满足使用要求。但钒铬渣钠化焙烧的混合料含有大量的钠盐(其na2o含量达到35％以上)，普通耐火材料在焙烧过程中往往会出现二次烧结，产生较大的烧结收缩。回转窑作为一种在运转过程中长期转动的设备，其内衬耐火材料出现收缩往往会出现耐火砖松动，进而出现掉转，引起回转窑非计划检修，降低回转窑的作业率。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐火砖及其制备方法，本发明提供的耐火砖用于钒铬渣钠化焙烧具有较小的烧结收缩。
本发明提供了一种耐火砖，由矾土、莫来石、硅微粉、金属硅、硅铁、al2o3和钠的磷酸盐制备得到。
优选的，所述矾土、莫来石、硅微粉、金属硅、硅铁、al2o3和钠的磷酸盐的质量比为(70～75)：(5～10)：(0.5～1.5)：(3～7)：(4～8)：(1～1.5)：(1.5～2)。
优选的，所述矾土的粒度为a、b和c中的一种或几种，2＜a＜6mm，0＜b＜2mm，c≤200目。
优选的，a粒度矾土、b粒度矾土和c粒度矾土的质量比为(25～35)：(30～40)：(10～15)。
优选的，所述莫来石的粒度≤200目。
优选的，所述钠的磷酸盐包括六偏磷酸钠或三聚磷酸钠。
本发明提供了一种上述技术方案所述的耐火砖的制备方法，包括：
将矾土、莫来石、硅微粉、金属硅、硅铁、al2o3、钠的磷酸盐和水混合，得到混合料；
将混合料进行制砖后干燥，得到耐火砖。
优选的，所述干燥的温度为180～220℃。
优选的，所述混合料的制备方法为：
将莫来石、硅微粉、金属硅、硅铁、al2o3和钠的磷酸盐混合，得到混合物；
将矾土和水混合，得到骨料；
将所述混合物和骨料混合，得到混合料。
优选的，所述水的质量为矾土质量的3～4％。
与现有技术相比，本发明提供的耐火砖中矾土、莫来石和al2o3等主要原料具有较好的耐火性能，在使用温度条件下与钠盐反应相对较弱，不易出现过渡烧结或过烧；而且本发明中的耐火砖中含有金属硅和硅铁，在使用温度下出现氧化，会产生一定的体积膨胀，可抵消部分由于烧结产生的收缩，在各种原料的综合作用下，使本发明提供的耐火砖在焙烧钒铬渣钠化时具有较小的烧结收缩。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种耐火砖，由矾土、莫来石、硅微粉、金属硅、硅铁、al2o3和钠的磷酸盐制备得到。
在本发明中，所述矾土优选为特级矾土。在本发明中，所述矾土的成分优选为：al2o3≥85％，fe2o3≤2.5％，na2o和k2o≤0.4％。在本发明中，所述矾土的耐火度优选＞1790℃。本发明对所述矾土的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得。在本发明中，所述矾土的粒度优选为a、b和c中的一种或几种，更优选为a、b和c三种，2＜a＜6mm，优选为3～5mm，更优选为4mm；0＜b＜2mm，优选为0.5～1.5mm，更优选为1mm；c≤200目(表示能够通过200目的网孔，即粒度小于74微米)，优选为≤325目(表示能够通过325目的网孔，即粒度小于44微米)。在本发明中，a粒度矾土、b粒度矾土和c粒度矾土的质量比优选为(25～35)：(30～40)：(10～15)，更优选为(28～32)：(32～38)：(11～14)，最优选为30:35：(12～13)。
在本发明中，所述莫来石的成分优选为：sio2≥25.57％，al2o3≥70.6％，fe2o3≤1.5％。在本发明中，所述莫来石的粒度优选≤200目(表示能够通过200目的网孔，即粒度小于74微米)，更优选为≤325目(表示能够通过325目的网孔，即粒度小于44微米)。在本发明中，所述莫来石的耐火度优选＞1790℃。本发明对所述莫来石的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得。
在本发明中，所述硅微粉优选为硅灰。在本发明中，所述硅微粉的成分优选为：sio2≥94.56％，fe2o3≤1.5％，mgo≤0.96％，na2o和k2o≤0.4％。本发明对所述硅微粉的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得。
在本发明中，所述al2o3优选为α-al2o3。在本发明中，所述al2o3的纯度优选＞99％。本发明对所述al2o3的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得。
在本发明中，所述金属硅中硅含量优选≥98％。在本发明中，所述金属硅的粒度优选为≤200目(表示能够通过200目的网孔，即粒度小于74微米)。本发明对所述金属硅的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得。
在本发明中，所述硅铁中硅含量优选≥65％。在本发明中，所述硅铁的粒度优选为≤200目(表示能够通过200目的网孔，即粒度小于74微米)。本发明对所述硅铁的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得。
在本发明中，所述钠的磷酸盐作为结合剂使用。在本发明中，所述钠的磷酸盐优选为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠。本发明对所述钠的磷酸盐的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得。
在本发明中，所述矾土、莫来石、硅微粉、金属硅、硅铁、al2o3和钠的磷酸盐的质量比优选为(70～75)：(5～10)：(0.5～1.5)：(3～7)：(4～8)：(1～1.5)：(1.5～2)，更优选为(71～74)：(6～9)：(0.8～1.2)：(4～6)：(5～7)：(1.1～1.4)：(1.6～1.9)，最优选为(72～73)：(7～8)：1：5：6：(1.2～1.3)：(1.7～1.8)。
本发明提供了一种上述技术方案所述的耐火砖的制备方法，包括：
将矾土、莫来石、硅微粉、金属硅、硅铁、al2o3、钠的磷酸盐和水混合，得到混合料；
将混合料进行制砖后干燥，得到耐火砖。
在本发明中，所述矾土、莫来石、硅微粉、金属硅、硅铁、al2o3、钠的磷酸盐以及它们的用量与上述技术方案一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述混合料的制备方法优选为：
将莫来石、硅微粉、金属硅、硅铁、al2o3和钠的磷酸盐混合，得到混合物；
将矾土和水混合，得到骨料；
将所述混合物和骨料混合，得到混合料。
在本发明中，所述莫来石、硅微粉、金属硅、硅铁、al2o3和钠的磷酸盐的混合优选在预混机中混合，混合的时间优选为10～15分钟。在本发明中，所述矾土优选在泥碾机混炼2～3分钟后加入水润湿，继续混碾2～3分钟。将混合物加入到骨料中充分混碾5～10分钟，得到混合料。
本发明将混合料进行制砖，可以在压砖机中进行制砖，压砖机优选为630吨以上，将制好的砖优选自然养护24小时以上然后进行干燥。在本发明中，所述干燥的温度优选为180～220℃，更优选为200℃。在本发明中，所述干燥的时间优选为24小时以上。
本发明提供的耐火砖中al2o3和sio2的总含量优选≥90.68％。本发明提供的耐火砖为攀钢开发红格高铬型钒钛磁铁矿钒铬渣分离回转窑钠化焙烧提供了技术保障，有良好的经济效益和社会效益。
本发明以下实施例所用到的原料均为市售商品，矾土为贵州铝矾土公司提供的85型号的特级矾土；莫来石为河南锐石集团公司提供的rs-m70型号的商品；硅灰为安阳宏宇公司提供的94型号的商品；硅铁粉为安阳宏宇公司提供的65型号的商品，粒度≤200目(表示能够通过200目的网孔，即粒度小于74微米)；α-al2o3为开封特耐公司提供的；金属硅为安阳宏宇公司提供的98型号的商品，粒度为粒度≤200目(表示能够通过200目的网孔，即粒度小于74微米)。矾土、莫来石、硅灰、α-al2o3金属硅和硅铁的成分如表1所示，表1为本发明中耐火转原料的理化指标。
表1本发明中耐火砖原料的理化指标
实施例1
耐火砖原料成分及用量为：矾土6～2mm30wt％、矾土2～0mm35wt％、矾土粒度为≤200目(表示能够通过200目的网孔，即粒度小于74微米)的细粉15wt％；莫来石≤200目(表示能够通过200目的网孔，即粒度小于74微米)的细粉5wt％，硅灰1wt％，硅铁粉5wt％，α-al2o3微粉6wt％，金属硅1wt％，六偏磷酸钠2wt％，上述原料总量为100％。
将莫来石、硅灰、硅铁粉、α-al2o3微粉、金属硅和六偏磷酸钠按比例投入预混机混和10～15分钟后，得到混合粉料出料备用，再将特级矾土颗粒骨料按比例倒泥碾机，混炼2～3分钟后加入矾土质量3～4wt％水对骨料进行润湿，继续混碾2～3分钟，加入预混好的混合粉料充分混碾5～10分钟出料，采用630吨以上压砖机进行制砖，制好的砖自然养护24小时以上，经180～220℃干燥24小时以上拣选装包，得到耐火砖。
采用gb/t6900－2006《铝硅系耐火材料化学分析方法》标准测试本发明实施例1制备得到的耐火砖中sio2和al2o3的总质量；采用gb/t2997－2000《致密定形耐火制品体积密度、显气孔率和真气孔率试验方法》标准测试本发明实施例1制备得到的耐火砖的体积密度；采用gb/t5072－2008《耐火材料常温耐压强度试验方法》标准测试本发明实施例1制备得到的耐火砖的耐压强度；采用gb/t5072－2008《耐火材料常温耐压强度试验方法》标准测试本发明实施例1制备得到的耐火砖的重烧线变化率；检测结果如表2所示，表2为本发明实施例1制备得到的耐火砖的理化指标。
表2本发明实施例1制备得到的耐火砖的理化指标
实施例2
耐火砖原料成分及用量为：矾土6～2mm30wt％、矾土2～0mm35wt％、矾土粒度为≤200目(表示能够通过200目的网孔，即粒度小于74微米)的细粉10wt％；莫来石≤200目(表示能够通过200目的网孔，即粒度小于74微米)的细粉10wt％，硅灰1wt％，硅铁粉5wt％，α-al2o3微粉6wt％，金属硅1wt％，三聚磷酸钠2wt％，上述原料总量为100％。
将莫来石、硅灰、硅铁粉、α-al2o3微粉、金属硅和三聚磷酸钠按比例投入预混机混和10～15分钟后，得到混合粉料出料备用，再将特级矾土颗粒骨料按比例倒泥碾机，混炼2～3分钟后加入矾土质量3～4wt％水对骨料进行润湿，继续混碾2～3分钟，加入预混好的混合粉料充分混碾5～10分钟出料，采用630吨以上压砖机进行制砖，制好的砖自然养护24小时以上，经180～220℃干燥24小时以上拣选装包，得到耐火砖。
按照实施例1的方法对实施例2制备的耐火砖成分、体积密度、耐压强度和重烧线变化率进行检测，检测结果如表3所示，表3为本发明实施例2制备得到的耐火砖的理化指标。
表3本发明实施例2制备得到的耐火砖的理化指标
实施例3
耐火砖原料成分及用量为：矾土6～2mm30wt％、矾土2～0mm35wt％、矾土粒度为≤200目的细粉17wt％；莫来石≤200目的细粉8wt％，硅灰1wt％，硅铁粉5wt％，α-al2o3微粉6wt％，金属硅1.5wt％，三聚磷酸钠1.5wt％，上述原料总量为100％。
将莫来石、硅灰、硅铁粉、α-al2o3微粉、金属硅和三聚磷酸钠按比例投入预混机混和10～15分钟后，得到混合粉料出料备用，再将特级矾土颗粒骨料按比例倒泥碾机，混炼2～3分钟后加入矾土质量3～4wt％水对骨料进行润湿，继续混碾2～3分钟，加入预混好的混合粉料充分混碾5～10分钟出料，采用630吨以上压砖机进行制砖，制好的砖自然养护24小时以上，经180～220℃干燥24小时以上拣选装包，得到耐火砖。
按照实施例1的方法对实施例3制备的耐火砖成分、体积密度、耐压强度和重烧线变化率，检测结果如表4所示，表4为本发明实施例3制备得到的耐火砖的理化指标。
表4本发明实施例3制备得到的耐火砖的理化指标
实施例4
耐火砖原料成分及用量为：矾土6～2mm30wt％、矾土2～0mm35wt％、矾土粒度为≤200目(表示能够通过200目的网孔，即粒度小于74微米)的细粉10wt％；莫来石≤200目(表示能够通过200目的网孔，即粒度小于74微米)的细粉10wt％，硅灰1wt％，硅铁粉5wt％，α-al2o3微粉6wt％，金属硅1.5wt％，六偏磷酸钠1.5wt％，上述原料总量为100％。
将莫来石、硅灰、硅铁粉、α-al2o3微粉、金属硅和六偏磷酸钠按比例投入预混机混和10～15分钟后，得到混合粉料出料备用，再将特级矾土颗粒骨料按比例倒泥碾机，混炼2～3分钟后加入矾土质量3～4wt％水对骨料进行润湿，继续混碾2～3分钟，加入预混好的混合粉料充分混碾5～10分钟出料，采用630吨以上压砖机进行制砖，制好的砖自然养护24小时以上，经180～220℃干燥24小时以上拣选装包，得到耐火砖。
按照实施例1的方法对实施例4制备的耐火砖成分、体积密度、耐压强度和重烧线变化率，检测结果如表5所示，表5为本发明实施例4制备得到的耐火砖的理化指标。
表5本发明实施例4制备得到的耐火砖的理化指标
由以上实施例可知，本发明提供了一种耐火砖，由矾土、莫来石、硅微粉、金属硅、硅铁、al2o3和钠的磷酸盐制备得到。与现有技术相比，本发明提供的耐火砖中矾土、莫来石和al2o3等主要原料具有较好的耐火性能，在使用温度条件下与钠盐反应相对较弱，不易出现过渡烧结或过烧；而且本发明中的耐火砖中含有金属硅和硅铁，在使用温度下出现氧化，会产生一定的体积膨胀，可抵消部分由于烧结产生的收缩，在各种原料的综合作用下，使本发明提供的耐火砖在焙烧钒铬渣钠化时具有较小的烧结收缩。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。