一种耐火材料及其制备方法与流程

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本发明属于高温材料技术领域,具体涉及一种耐火材料及其制备方法。



背景技术:

耐火材料种类繁多,通常按耐火度高低分为普通耐火材料、高级耐火材料和特级耐火材料;按化学特性分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料。此外,还有用于特殊场合的耐火材料;目前耐火材料泛指应用于冶金、石化、水泥、陶瓷等生产设备内衬的无机非金属材料,随着耐火材料在各行各业中的广泛应用,以及需求量的不断增大,简单的生产工艺,降低成本,提高生产产量是目前该行业需要解决的问题。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种耐火材料及其制备方法,耐火材料的生产工艺简单,制得的耐火材料具有导热系数低、在高温还原性气氛下的稳定性好、强度高、寿命长和成本低的优点。

本发明提供了如下的技术方案:

一种耐火材料,包括以下重量份数的原料:耐火泥40-50份、石英砂20-28份、氧化镁10-12份、纳米二氧化钛3-5份、膨胀珍珠岩9-11份、氮化硼4-6份、氮化铝2-3份、氢氧化镁14-18份、羧甲基纤维素钠3-5份、蓖麻油酸2-4份、十二烷基苯磺酸钠1-3份、硅微粉3-5份、玻璃棉6-10份、莫来石粉2-4份、滑石粉3-7份、氮化硅4-6份、膨胀剂2-4份、减水剂0.1-0.3份和水6-10份。

原料中添加了硅微粉,硅微粉具有耐高温、导热性差、化学性能稳定和耐火的优点。

原料中添加了玻璃棉,玻璃棉具有体积密度小、保温隔热性好、耐腐蚀性好、化学性能稳定和耐火的优点。

原料中添加了莫来石粉,莫来石粉具有耐高温、强度高、导热系数小和耐火性好的优点。

原料中添加了滑石粉,滑石粉具有润滑性好、耐火性好、抗腐蚀性好和化学性质稳定的优点。

原料中添加了氮化硅,氮化硅具有强度高、耐热和耐火的优点。

优选地,包括以下重量份数的原料:耐火泥45份、石英砂24份、氧化镁11份、纳米二氧化钛4份、膨胀珍珠岩10份、氮化硼5份、氮化铝2.5份、氢氧化镁16份、羧甲基纤维素钠4份、蓖麻油酸3份、十二烷基苯磺酸钠2份、硅微粉4份、玻璃棉8份、莫来石粉3份、滑石粉5份、氮化硅5份、膨胀剂3份、减水剂0.2份和水8份。

优选地,所述膨胀剂为蓝晶石或红柱石,用于补偿耐火材料硬化过程收缩,防止开裂。

优选地,所述减水剂为三聚磷酸钠或六偏磷酸钠,减少用水量,提高原料混合搅拌过程中的流动性。

优选地,所述耐火材料还包括重量份数为4-5份的碳化硼,碳化硼具有密度低、强度高、耐高温、化学稳定性好和耐火性好的优点。

优选地,所述耐火材料还包括重量份数为4-6份的空心玻璃微珠,空心玻璃微珠具有抗压强度高、耐火性好和防腐蚀的优点。

优选地,所述耐火材料还包括重量份数为1-5份的硅酸铝,硅酸铝具有导热性差、热稳定性好、化学稳定性好和耐火性好的优点。

一种耐火材料的制备方法,包括以下步骤:

(1)按照耐火材料原料的重量份数称取原料;

(2)先将石英砂粉碎后与耐火泥混合,放于400-500℃高温炉中煅烧2-3h,然后取出冷却再研磨粉碎,即得粉碎料;

(3)将氧化镁、纳米二氧化钛、膨胀珍珠岩、氮化硼、氮化铝、氢氧化镁、硅微粉、玻璃棉、莫来石粉、滑石粉和氮化硅混合,然后研磨粉碎,再加入水,搅拌均匀,放置3-5天,即得混合料;

(4)将步骤(2)中的粉碎料和步骤(3)中的混合料混合,然后加入其它剩余组成原料,然后转速控制在6000-6500r/min,搅拌时间控制在2-3h;以喷雾形式加入高速混料机中,搅拌15-20min后出料,烘干粉碎成粉末,然后压制成坯;

(5)将步骤(4)的坯料放进烧结炉,在氮气氛中,1500-1600℃温度下焙烧25-30h,取出冷却至室温,再在温度1400-1500℃温度下焙烧30-40h,取出空冷至120-150℃,在冰水冷却2-3h,即得耐火材料。

本发明的有益效果是:

1、本发明耐火材料的生产工艺简单,制得的耐火材料具有导热系数低、在高温还原性气氛下的稳定性好、强度高、寿命长和成本低的优点。

2、本发明的原料中添加了硅微粉,硅微粉具有耐高温、导热性差、化学性能稳定和耐火的优点。

3、本发明的原料中添加了玻璃棉,玻璃棉具有体积密度小、保温隔热性好、耐腐蚀性好、化学性能稳定和耐火的优点。

4、本发明的原料中添加了莫来石粉,莫来石粉具有耐高温、强度高、导热系数小和耐火性好的优点。

5、本发明的原料中添加了滑石粉,滑石粉具有润滑性好、耐火性好、抗腐蚀性好和化学性质稳定的优点。

6、本发明的原料中添加了氮化硅,氮化硅具有强度高、耐热和耐火的优点。

7、本发明中所述膨胀剂为蓝晶石或红柱石,用于补偿耐火材料硬化过程收缩,防止开裂。

8、本发明中所述减水剂为三聚磷酸钠或六偏磷酸钠,减少用水量,提高原料混合搅拌过程中的流动性。

9、本发明中所述耐火材料还包括重量份数为4-5份的碳化硼,碳化硼具有密度低、强度高、耐高温、化学稳定性好和耐火性好的优点。

10、本发明中所述耐火材料还包括重量份数为4-6份的空心玻璃微珠,空心玻璃微珠具有抗压强度高、耐火性好和防腐蚀的优点。

11、本发明中所述耐火材料还包括重量份数为1-5份的硅酸铝,硅酸铝具有导热性差、热稳定性好、化学稳定性好和耐火性好的优点。

具体实施方式

实施例1

一种耐火材料,包括以下重量份数的原料:耐火泥45份、石英砂24份、氧化镁11份、纳米二氧化钛4份、膨胀珍珠岩10份、氮化硼5份、氮化铝2.5份、氢氧化镁16份、羧甲基纤维素钠4份、蓖麻油酸3份、十二烷基苯磺酸钠2份、硅微粉4份、玻璃棉8份、莫来石粉3份、滑石粉5份、氮化硅5份、膨胀剂3份、减水剂0.2份和水8份。

原料中添加了硅微粉,硅微粉具有耐高温、导热性差、化学性能稳定和耐火的优点。

原料中添加了玻璃棉,玻璃棉具有体积密度小、保温隔热性好、耐腐蚀性好、化学性能稳定和耐火的优点。

原料中添加了莫来石粉,莫来石粉具有耐高温、强度高、导热系数小和耐火性好的优点。

原料中添加了滑石粉,滑石粉具有润滑性好、耐火性好、抗腐蚀性好和化学性质稳定的优点。

原料中添加了氮化硅,氮化硅具有强度高、耐热和耐火的优点。

膨胀剂为蓝晶石,用于补偿耐火材料硬化过程收缩,防止开裂。

减水剂为三聚磷酸钠,减少用水量,提高原料混合搅拌过程中的流动性。

耐火材料还包括重量份数为4.5份的碳化硼,碳化硼具有密度低、强度高、耐高温、化学稳定性好和耐火性好的优点。

耐火材料还包括重量份数为4.5份的空心玻璃微珠,空心玻璃微珠具有抗压强度高、耐火性好和防腐蚀的优点。

耐火材料还包括重量份数为3份的硅酸铝,硅酸铝具有导热性差、热稳定性好、化学稳定性好和耐火性好的优点。

一种耐火材料的制备方法,包括以下步骤:

(1)按照耐火材料原料的重量份数称取原料;

(2)先将石英砂粉碎后与耐火泥混合,放于400-500℃高温炉中煅烧2-3h,然后取出冷却再研磨粉碎,即得粉碎料;

(3)将氧化镁、纳米二氧化钛、膨胀珍珠岩、氮化硼、氮化铝、氢氧化镁、硅微粉、玻璃棉、莫来石粉、滑石粉和氮化硅混合,然后研磨粉碎,再加入水,搅拌均匀,放置3-5天,即得混合料;

(4)将步骤(2)中的粉碎料和步骤(3)中的混合料混合,然后加入其它剩余组成原料,然后转速控制在6000-6500r/min,搅拌时间控制在2-3h;以喷雾形式加入高速混料机中,搅拌15-20min后出料,烘干粉碎成粉末,然后压制成坯;

(5)将步骤(4)的坯料放进烧结炉,在氮气氛中,1500-1600℃温度下焙烧25-30h,取出冷却至室温,再在温度1400-1500℃温度下焙烧30-40h,取出空冷至120-150℃,在冰水冷却2-3h,即得耐火材料。

该耐火材料的体积密度为1.53g/cm3,重烧线变化率为0.3%,耐压强度为155mpa,耐火度为1640℃,800℃的热导率为0.29w/m.k。

实施例2

一种耐火材料,包括以下重量份数的原料:耐火泥40份、石英砂20份、氧化镁10份、纳米二氧化钛3份、膨胀珍珠岩9份、氮化硼4份、氮化铝2份、氢氧化镁14份、羧甲基纤维素钠3份、蓖麻油酸2份、十二烷基苯磺酸钠1份、硅微粉3份、玻璃棉6份、莫来石粉2份、滑石粉3份、氮化硅4份、膨胀剂2份、减水剂0.1份和水6份。

原料中添加了硅微粉,硅微粉具有耐高温、导热性差、化学性能稳定和耐火的优点。

原料中添加了玻璃棉,玻璃棉具有体积密度小、保温隔热性好、耐腐蚀性好、化学性能稳定和耐火的优点。

原料中添加了莫来石粉,莫来石粉具有耐高温、强度高、导热系数小和耐火性好的优点。

原料中添加了滑石粉,滑石粉具有润滑性好、耐火性好、抗腐蚀性好和化学性质稳定的优点。

原料中添加了氮化硅,氮化硅具有强度高、耐热和耐火的优点。

膨胀剂为红柱石,用于补偿耐火材料硬化过程收缩,防止开裂。

减水剂为六偏磷酸钠,减少用水量,提高原料混合搅拌过程中的流动性。

耐火材料还包括重量份数为4份的碳化硼,碳化硼具有密度低、强度高、耐高温、化学稳定性好和耐火性好的优点。

耐火材料还包括重量份数为4份的空心玻璃微珠,空心玻璃微珠具有抗压强度高、耐火性好和防腐蚀的优点。

耐火材料还包括重量份数为1份的硅酸铝,硅酸铝具有导热性差、热稳定性好、化学稳定性好和耐火性好的优点。

一种耐火材料的制备方法,包括以下步骤:

(1)按照耐火材料原料的重量份数称取原料;

(2)先将石英砂粉碎后与耐火泥混合,放于400-500℃高温炉中煅烧2-3h,然后取出冷却再研磨粉碎,即得粉碎料;

(3)将氧化镁、纳米二氧化钛、膨胀珍珠岩、氮化硼、氮化铝、氢氧化镁、硅微粉、玻璃棉、莫来石粉、滑石粉和氮化硅混合,然后研磨粉碎,再加入水,搅拌均匀,放置3-5天,即得混合料;

(4)将步骤(2)中的粉碎料和步骤(3)中的混合料混合,然后加入其它剩余组成原料,然后转速控制在6000-6500r/min,搅拌时间控制在2-3h;以喷雾形式加入高速混料机中,搅拌15-20min后出料,烘干粉碎成粉末,然后压制成坯;

(5)将步骤(4)的坯料放进烧结炉,在氮气氛中,1500-1600℃温度下焙烧25-30h,取出冷却至室温,再在温度1400-1500℃温度下焙烧30-40h,取出空冷至120-150℃,在冰水冷却2-3h,即得耐火材料。

该耐火材料的体积密度为1.69g/cm3,重烧线变化率为0.2%,耐压强度为173mpa,耐火度为1650℃,800℃的热导率为0.31w/m.k。

实施例3

一种耐火材料,包括以下重量份数的原料:耐火泥50份、石英砂28份、氧化镁12份、纳米二氧化钛5份、膨胀珍珠岩11份、氮化硼6份、氮化铝3份、氢氧化镁18份、羧甲基纤维素钠5份、蓖麻油酸4份、十二烷基苯磺酸钠3份、硅微粉5份、玻璃棉10份、莫来石粉4份、滑石粉7份、氮化硅6份、膨胀剂4份、减水剂0.3份和水10份。

原料中添加了硅微粉,硅微粉具有耐高温、导热性差、化学性能稳定和耐火的优点。

原料中添加了玻璃棉,玻璃棉具有体积密度小、保温隔热性好、耐腐蚀性好、化学性能稳定和耐火的优点。

原料中添加了莫来石粉,莫来石粉具有耐高温、强度高、导热系数小和耐火性好的优点。

原料中添加了滑石粉,滑石粉具有润滑性好、耐火性好、抗腐蚀性好和化学性质稳定的优点。

原料中添加了氮化硅,氮化硅具有强度高、耐热和耐火的优点。

膨胀剂为蓝晶石,用于补偿耐火材料硬化过程收缩,防止开裂。

减水剂为三聚磷酸钠,减少用水量,提高原料混合搅拌过程中的流动性。

耐火材料还包括重量份数为5份的碳化硼,碳化硼具有密度低、强度高、耐高温、化学稳定性好和耐火性好的优点。

耐火材料还包括重量份数为6份的空心玻璃微珠,空心玻璃微珠具有抗压强度高、耐火性好和防腐蚀的优点。

耐火材料还包括重量份数为5份的硅酸铝,硅酸铝具有导热性差、热稳定性好、化学稳定性好和耐火性好的优点。

一种耐火材料的制备方法,包括以下步骤:

(1)按照耐火材料原料的重量份数称取原料;

(2)先将石英砂粉碎后与耐火泥混合,放于400-500℃高温炉中煅烧2-3h,然后取出冷却再研磨粉碎,即得粉碎料;

(3)将氧化镁、纳米二氧化钛、膨胀珍珠岩、氮化硼、氮化铝、氢氧化镁、硅微粉、玻璃棉、莫来石粉、滑石粉和氮化硅混合,然后研磨粉碎,再加入水,搅拌均匀,放置3-5天,即得混合料;

(4)将步骤(2)中的粉碎料和步骤(3)中的混合料混合,然后加入其它剩余组成原料,然后转速控制在6000-6500r/min,搅拌时间控制在2-3h;以喷雾形式加入高速混料机中,搅拌15-20min后出料,烘干粉碎成粉末,然后压制成坯;

(5)将步骤(4)的坯料放进烧结炉,在氮气氛中,1500-1600℃温度下焙烧25-30h,取出冷却至室温,再在温度1400-1500℃温度下焙烧30-40h,取出空冷至120-150℃,在冰水冷却2-3h,即得耐火材料。

该耐火材料的体积密度为1.81g/cm3,重烧线变化率为0.1%,耐压强度为193mpa,耐火度为1680℃,800℃的热导率为0.32w/m.k。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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