本发明属于高铝质耐火砖技术领域。具体涉及一种烧成高铝质耐火砖及其制备方法。
背景技术：
高铝质耐火砖是以al2o3为主要化学成分的定型耐火材料，由于氧化铝不仅熔点高、耐磨损和强度大，且抗酸性和碱性熔渣侵蚀性均较好，因而被广泛应用于高炉、热风炉和回转窑等高温窑炉的衬体。
“一种低温烧成高铝质耐火砖及其制备方法（cn200810049376.6）”专利技术，主要以高铝矾土熟料、刚玉粉、干粉状叶腊石和干粉状耐火粘土为主要原料，采用传统制砖工艺：混炼，机压成型，坯体干燥，入窑烧成。该技术所制备的烧成高铝质耐火材料虽烧成温度低、节能环保、原料来源广泛和成本低廉，但该技术采用钠盐（三聚磷酸钠、碳酸钠和硅酸钠）为结合剂，易与al2o3在高温下形成低熔相，严重影响了烧成高铝质耐火材料的高温强度与抗渣侵蚀性能。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单和成本低廉的烧成高铝质耐火砖的制备方法，用该方法制备的烧成高铝质耐火砖的致密度高、高温抗折强度大和抗渣侵蚀性强。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：
第一步、将高铝矾土加入行星式强制混炼机中混炼3~5分钟，筛分，制得粒度为3~5mm的物料a。
第二步、将钛铁渣加入行星式强制混炼机中混炼5~8分钟，筛分，制得粒度为0.088~2.5mm的物料b。
第三步、按所述物料a︰所述物料b︰广西白泥︰碳化硅︰ρ-氧化铝的质量比为1︰(0.75~0.80)︰(0.05~0.10)︰(0.25~0.30)︰(0.30~0.35)，将所述物料a、所述物料b、所述广西白泥、所述碳化硅和所述ρ-氧化铝加入搅拌机中，搅拌8~10分钟，制得预混料。
第四步、向所述预混料中加入占所述预混料5~6wt%的硅溶胶，搅拌3~5分钟，困料15~20分钟，制得混合料。
第五步、将所述混合料加入模具中，在90~100mpa条件下压制成型，脱模，在90~110℃条件干燥3~5小时；然后置于马弗炉中，在空气气氛和1480~1500℃条件下保温2~4小时，随炉冷却至室温，制得烧成高铝质耐火砖。
所述高铝矾土的主要化学成分是：al2o3含量为75~80wt%，sio2含量为3~5wt%，fe2o3含量≤3wt%，cao含量≤1.5wt%。
所述钛铁渣为冶炼钛铁合金所产生的炉渣，钛铁渣的主要化学成分是：al2o3含量为75~80wt%，tio2含量为8~10wt%，cao含量为5~8wt%。
所述广西白泥的主要化学成分是：al2o3含量为30~40wt%，sio2含量为45~50wt%，fe2o3含量≤2wt%；所述广西白泥的粒度为40~60μm。
所述碳化硅的sic含量≥98wt%；所述碳化硅的粒度为40~60μm。
所述ρ-氧化铝的al2o3含量≥98wt%；所述ρ-氧化铝的粒度为40~60μm。
所述硅溶胶的sio2含量为15~20wt%。
由于采取上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本发明制备工艺简单，仅需将高铝矾土、钛铁渣等物料混合、困料和成型，无需特殊的制备设备和复杂的处理技术，工艺简单、节省劳动力资源和能耗小。
2、本发明采用钛铁合金冶炼所产生的炉渣为原料，实现固体废弃物资源的回收再利用，进一步降低了烧成高铝质耐火砖的制备成本。
3、本发明利用溶胶结合，提升原料组分的结合性能，有利于提高烧成高铝质耐火砖的致密度。
4、本发明通过烧成过程中原料组分的原位莫来石化反应和碳化硅的氧化形成陶瓷相结合，促进烧结，有利于提高烧成高铝质耐火砖的高温强度和抗渣侵蚀性能。
本发明制备的烧成高铝质耐火砖经测定：体积密度为3.3~3.4g/cm3；高温抗折强度(1400℃×0.5h)为6~8mpa；1400℃×3h静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为2~4%。
因此，本发明具有工艺简单和成本低廉的特点；所制备的烧成高铝质耐火砖的致密度高、高温抗折强度大和抗渣侵蚀性强。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的物料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述高铝矾土的主要化学成分是：al2o3含量为75~80wt%，sio2含量为3~5wt%，fe2o3含量≤3wt%，cao含量≤1.5wt%。
所述钛铁渣为冶炼钛铁合金所产生的炉渣，钛铁渣的主要化学成分是：al2o3含量为75~80wt%，tio2含量为8~10wt%，cao含量为5~8wt%。
所述广西白泥的主要化学成分是：al2o3含量为30~40wt%，sio2含量为45~50wt%，fe2o3含量≤2wt%；所述广西白泥的粒度为40~60μm。
所述碳化硅的sic含量≥98wt%；所述碳化硅的粒度为40~60μm。
所述ρ-氧化铝的al2o3含量≥98wt%；所述ρ-氧化铝的粒度为40~60μm。
所述硅溶胶的sio2含量为15~20wt%。
实施例1
一种烧成高铝质耐火砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、将高铝矾土加入行星式强制混炼机中混炼3~5分钟，筛分，制得粒度为3~5mm的物料a。
第二步、将钛铁渣加入行星式强制混炼机中混炼5~8分钟，筛分，制得粒度为0.088~2.5mm的物料b。
第三步、按所述物料a︰所述物料b︰广西白泥︰碳化硅︰ρ-氧化铝的质量比为1︰(0.75~0.77)︰(0.05~0.07)︰(0.25~0.27)︰(0.30~0.32)，将所述物料a、所述物料b、所述广西白泥、所述碳化硅和所述ρ-氧化铝加入搅拌机中，搅拌8~10分钟，制得预混料。
第四步、向所述预混料中加入占所述预混料5~5.4wt%的硅溶胶，搅拌3~5分钟，困料15~20分钟，制得混合料。
第五步、将所述混合料加入模具中，在90~100mpa条件下压制成型，脱模，在90~110℃条件干燥3~5小时；然后置于马弗炉中，在空气气氛和1480~1495℃条件下保温2~4小时，随炉冷却至室温，制得烧成高铝质耐火砖。
本实施例制备的烧成高铝质耐火砖经测定：体积密度为3.3~3.34g/cm3；高温抗折强度(1400℃×0.5h)为6~6.8mpa；1400℃×3h静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为2~2.8%。
实施例2
一种烧成高铝质耐火砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、将高铝矾土加入行星式强制混炼机中混炼3~5分钟，筛分，制得粒度为3~5mm的物料a。
第二步、将钛铁渣加入行星式强制混炼机中混炼5~8分钟，筛分，制得粒度为0.088~2.5mm的物料b。
第三步、按所述物料a︰所述物料b︰广西白泥︰碳化硅︰ρ-氧化铝的质量比为1︰(0.76~0.78)︰(0.06~0.08)︰(0.26~0.28)︰(0.31~0.33)，将所述物料a、所述物料b、所述广西白泥、所述碳化硅和所述ρ-氧化铝加入搅拌机中，搅拌8~10分钟，制得预混料。
第四步、向所述预混料中加入占所述预混料5.2~5.6wt%的硅溶胶，搅拌3~5分钟，困料15~20分钟，制得混合料。
第五步、将所述混合料加入模具中，在90~100mpa条件下压制成型，脱模，在90~110℃条件干燥3~5小时；然后置于马弗炉中，在空气气氛和1480~1495℃条件下保温2~4小时，随炉冷却至室温，制得烧成高铝质耐火砖。
本实施例制备的烧成高铝质耐火砖经测定：体积密度为3.32~3.36g/cm3；高温抗折强度(1400℃×0.5h)为6.4~7.2mpa；1400℃×3h静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为2.4~3.2%。
实施例3
一种烧成高铝质耐火砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、将高铝矾土加入行星式强制混炼机中混炼3~5分钟，筛分，制得粒度为3~5mm的物料a。
第二步、将钛铁渣加入行星式强制混炼机中混炼5~8分钟，筛分，制得粒度为0.088~2.5mm的物料b。
第三步、按所述物料a︰所述物料b︰广西白泥︰碳化硅︰ρ-氧化铝的质量比为1︰(0.77~0.79)︰(0.07~0.09)︰(0.27~0.29)︰(0.32~0.34)，将所述物料a、所述物料b、所述广西白泥、所述碳化硅和所述ρ-氧化铝加入搅拌机中，搅拌8~10分钟，制得预混料。
第四步、向所述预混料中加入占所述预混料5.4~5.8wt%的硅溶胶，搅拌3~5分钟，困料15~20分钟，制得混合料。
第五步、将所述混合料加入模具中，在90~100mpa条件下压制成型，脱模，在90~110℃条件干燥3~5小时；然后置于马弗炉中，在空气气氛和1485~1500℃条件下保温2~4小时，随炉冷却至室温，制得烧成高铝质耐火砖。
本实施例制备的烧成高铝质耐火砖经测定：体积密度为3.34~3.38g/cm3；高温抗折强度(1400℃×0.5h)为6.8~7.6mpa；1400℃×3h静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为2.8~3.6%。
实施例4
一种烧成高铝质耐火砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、将高铝矾土加入行星式强制混炼机中混炼3~5分钟，筛分，制得粒度为3~5mm的物料a。
第二步、将钛铁渣加入行星式强制混炼机中混炼5~8分钟，筛分，制得粒度为0.088~2.5mm的物料b。
第三步、按所述物料a︰所述物料b︰广西白泥︰碳化硅︰ρ-氧化铝的质量比为1︰(0.78~0.80)︰(0.08~0.10)︰(0.28~0.30)︰(0.33~0.35)，将所述物料a、所述物料b、所述广西白泥、所述碳化硅和所述ρ-氧化铝加入搅拌机中，搅拌8~10分钟，制得预混料。
第四步、向所述预混料中加入占所述预混料5.6~6wt%的硅溶胶，搅拌3~5分钟，困料15~20分钟，制得混合料。
第五步、将所述混合料加入模具中，在90~100mpa条件下压制成型，脱模，在90~110℃条件干燥3~5小时；然后置于马弗炉中，在空气气氛和1485~1500℃条件下保温2~4小时，随炉冷却至室温，制得烧成高铝质耐火砖。
本实施例制备的烧成高铝质耐火砖经测定：体积密度为3.36~3.4g/cm3；高温抗折强度(1400℃×0.5h)为7.2~8mpa；1400℃×3h静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为3.2~4%。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本具体实施方式制备工艺简单，仅需将高铝矾土、钛铁渣等物料混合、困料和成型，无需特殊的制备设备和复杂的处理技术，工艺简单、节省劳动力资源和能耗小。
2、本具体实施方式采用钛铁合金冶炼所产生的炉渣为原料，实现固体废弃物资源的回收再利用，进一步降低了烧成高铝质耐火砖的制备成本。
3、本具体实施方式利用溶胶结合，提升原料组分的结合性能，有利于提高烧成高铝质耐火砖的致密度。
4、本具体实施方式通过烧成过程中原料组分的原位莫来石化反应和碳化硅的氧化形成陶瓷相结合，促进烧结，有利于提高烧成高铝质耐火砖的高温强度和抗渣侵蚀性能。
本具体实施方式制备的烧成高铝质耐火砖经测定：体积密度为3.3~3.4g/cm3；高温抗折强度(1400℃×0.5h)为6~8mpa；1400℃×3h静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为2~4%。
因此，本具体实施方式具有工艺简单和成本低廉的特点；所制备的烧成高铝质耐火砖的致密度高、高温抗折强度大和抗渣侵蚀性强。