本发明涉及一种低蠕变抗裂硅砖的制备方法，属于硅砖制备技术领域。
背景技术：
硅砖是一种以sio2为主要成分的传统耐火制品，属酸性耐火材料，具有高温体积稳定性和导热性好、抗酸性渣侵蚀性优良、特别是荷重软化温度高（与耐火度仅有30～50℃之差）等特点。制造硅砖的主要原料是硅石（石英岩），我国从20世纪30年代开始生产一般硅砖，至50年代初开始大量生产炼钢平炉和焦炉用硅砖。半个世纪以来，随着炼钢平炉的淘汰，硅砖的使用目前主要集中在焦炉、高炉及热风炉，然而，在相当长的时期内硅砖的制造工艺和技术未发生大的变化。
目前使用的硅砖（sio2含量≥95％），所含石英在中温时的相变和相变时的体积效应非常苛刻地限制着热风炉的升温、降温操作，在使用炉周期性的燃烧-送风循环工作中，由于长时间在高温状态下工作，热风炉硅砖砖体受一定压力而逐渐软化产生了可塑变形，强度大幅下降，严重的甚至会使砖体破坏，从而造成炉体的损坏。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：针对传统硅砖在使用过程中，长时间处于高温条件下工作，受压后产生可塑变形，强度大幅下降，甚至导致砖体开裂破坏的问题，提供了一种将硅石预处理改性后，与桃胶等混练烧制得低蠕变抗裂硅砖的方法。本发明首先将细叶泥炭藓和杯状地衣制得混合浆液，利用混合浆液在恒温培养过程中渗入硅石孔隙内部，再用液氮冷冻，使孔隙中液体结冰，体积增大产生压力，使硅石孔隙加宽加深，再配合微波解冻，使浆液沿扩大的孔隙更深入的进入硅石内部，侵蚀硅石，经再次冷冻粉碎后使硅石崩裂，于较低温度下使硅石吸收饱和氢氧化钙溶液，经超声分散后，于较高温度下，使氢氧化钙溶解度降低，并于硅石表面沉淀，达到充分混合的目的，经干燥后与桃胶等混练，并经高温烧制制得低蠕变抗裂硅砖。本发明所得硅砖在烧制过程中，硅石转变速度均一，残余石英含量较少，高温条件下抗蠕变性能优异，有效解决了传统硅石长期处于高温状态下工作易可塑变形的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）依次称取150～200g细叶泥炭藓，160～280g杯状地衣，倒入石磨中，研磨10～15min，在研磨过程中混入2200～2800ml水，得混合浆液，再向烧杯中依次加入1000～1200ml所得混合浆液，400～500g40～60目硅石，用玻璃棒搅拌混合10～15min后，将烧杯转入恒温培养箱中，于温度为20～25℃条件下，恒温培养5～7天；所述的硅石中二氧化硅含量大于99%；
（2）待上述培养结束后，将上述烧杯中物料过滤，收集滤饼，将所得滤饼用液氮冷冻2～4min，再将冷冻后的滤饼转入微波加热器中，于功率为400～600w条件下，解冻3～5min，再将解冻后的滤饼投入盛有900～1100ml上述所得混合浆液的烧杯中，并将烧杯置于恒温培养箱中，于温度为20～25℃条件下，恒温培养3～5天后，将烧杯中物料过滤，收集滤渣，并用去离子水洗涤滤渣3～5次，再将洗涤后的滤渣转入冷冻粉碎机中，经液氮冷冻2～4min后粉碎20～30min，得粉碎滤渣湿料；
（3）量取800～1000ml去离子水，倒入烧杯中，并将烧杯置于2～4℃冰水浴中，再向烧杯中加入氢氧化钙，直至氢氧化钙不再溶解为止，再称取300～400g上述所得粉碎滤渣湿料，倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合3～5min后，以35～40khz频率超声分散15～20min，随后将烧杯转入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90～95℃，转速为600～800r/min条件下，恒温搅拌混合45～60min后，将烧杯中物料趁热过滤，收集滤饼，并将所得滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至含水率为0.6～0.8%，得干燥滤饼；
（4）按重量份数计，在湿碾机中依次加入100～120份上述所得干燥滤饼，2～4份桃胶，0.3～0.5份纳米氧化铁，0.2～0.8份纳米二氧化硅，10～15份水，混练40～60min后，将湿碾机中物料转入摩擦压力机中，压制成体积密度为2.2～2.5g/cm3砖块，再将砖块置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的砖块转入隧道窑，于温度为1400～1450℃条件下，保温烧制24～36h，出料，即得低蠕变抗裂硅砖。
本发明的应用方法：将本发明制备的低蠕变抗裂硅砖面层均匀涂抹胶结材料，并采用层叠堆砌的方式将涂有粘结料的硅砖砌筑于热风炉炉墙，并控制砌体砖缝厚度为1.0～2.0mm，待砌筑完成后，对砌体进行抹灰处理后，常温养护7～10天即可。经检测，使用本发明制备的低蠕变抗裂硅砖砌筑的墙体荷重软化开始温度达到1700～1800℃，耐火度达到1750℃以上，于压力为0.2mpa，温度为1500℃条件下，工作25h，其蠕变率低于0.06%。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的低蠕变抗裂硅砖于压力为0.2mpa，温度为1500℃条件下，工作25h，其蠕变率低于0.06%，在高温条件下抗蠕变性能优异；
（2）本发明制备的低蠕变抗裂硅砖荷重软化开始温度达到1700～1800℃，耐火度达到1750℃以上，可广泛应用于焦炉、高炉及热风炉中，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
首先依次称取150～200g细叶泥炭藓，160～280g杯状地衣，倒入石磨中，研磨10～15min，在研磨过程中混入2200～2800ml水，得混合浆液，再向烧杯中依次加入1000～1200ml所得混合浆液，400～500g40～60目硅石，用玻璃棒搅拌混合10～15min后，将烧杯转入恒温培养箱中，于温度为20～25℃条件下，恒温培养5～7天；所述的硅石中二氧化硅含量大于99%；待上述培养结束后，将上述烧杯中物料过滤，收集滤饼，将所得滤饼用液氮冷冻2～4min，再将冷冻后的滤饼转入微波加热器中，于功率为400～600w条件下，解冻3～5min，再将解冻后的滤饼投入盛有900～1100ml上述所得混合浆液的烧杯中，并将烧杯置于恒温培养箱中，于温度为20～25℃条件下，恒温培养3～5天后，将烧杯中物料过滤，收集滤渣，并用去离子水洗涤滤渣3～5次，再将洗涤后的滤渣转入冷冻粉碎机中，经液氮冷冻2～4min后粉碎20～30min，得粉碎滤渣湿料；量取800～1000ml去离子水，倒入烧杯中，并将烧杯置于2～4℃冰水浴中，再向烧杯中加入氢氧化钙，直至氢氧化钙不再溶解为止，再称取300～400g上述所得粉碎滤渣湿料，倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合3～5min后，以35～40khz频率超声分散15～20min，随后将烧杯转入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90～95℃，转速为600～800r/min条件下，恒温搅拌混合45～60min后，将烧杯中物料趁热过滤，收集滤饼，并将所得滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至含水率为0.6～0.8%，得干燥滤饼；按重量份数计，在湿碾机中依次加入100～120份上述所得干燥滤饼，2～4份桃胶，0.3～0.5份纳米氧化铁，0.2～0.8份纳米二氧化硅，10～15份水，混练40～60min后，将湿碾机中物料转入摩擦压力机中，压制成体积密度为2.2～2.5g/cm3砖块，再将砖块置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的砖块转入隧道窑，于温度为1400～1450℃条件下，保温烧制24～36h，出料，即得低蠕变抗裂硅砖。
实例1
首先依次称取200g细叶泥炭藓，280g杯状地衣，倒入石磨中，研磨15min，在研磨过程中混入2800ml水，得混合浆液，再向烧杯中依次加入1200ml所得混合浆液，500g60目硅石，用玻璃棒搅拌混合15min后，将烧杯转入恒温培养箱中，于温度为25℃条件下，恒温培养7天；所述的硅石中二氧化硅含量大于99%；待上述培养结束后，将上述烧杯中物料过滤，收集滤饼，将所得滤饼用液氮冷冻4min，再将冷冻后的滤饼转入微波加热器中，于功率为600w条件下，解冻5min，再将解冻后的滤饼投入盛有1100ml上述所得混合浆液的烧杯中，并将烧杯置于恒温培养箱中，于温度为25℃条件下，恒温培养5天后，将烧杯中物料过滤，收集滤渣，并用去离子水洗涤滤渣5次，再将洗涤后的滤渣转入冷冻粉碎机中，经液氮冷冻4min后粉碎30min，得粉碎滤渣湿料；量取1000ml去离子水，倒入烧杯中，并将烧杯置于4℃冰水浴中，再向烧杯中加入氢氧化钙，直至氢氧化钙不再溶解为止，再称取400g上述所得粉碎滤渣湿料，倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合5min后，以40khz频率超声分散20min，随后将烧杯转入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合60min后，将烧杯中物料趁热过滤，收集滤饼，并将所得滤饼转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至含水率为0.8%，得干燥滤饼；按重量份数计，在湿碾机中依次加入120份上述所得干燥滤饼，4份桃胶，0.5份纳米氧化铁，0.8份纳米二氧化硅，15份水，混练60min后，将湿碾机中物料转入摩擦压力机中，压制成体积密度为2.5g/cm3砖块，再将砖块置于烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的砖块转入隧道窑，于温度为1450℃条件下，保温烧制36h，出料，即得低蠕变抗裂硅砖。
将本发明制备的低蠕变抗裂硅砖面层均匀涂抹胶结材料，并采用层叠堆砌的方式将涂有粘结料的硅砖砌筑于热风炉炉墙，并控制砌体砖缝厚度为2.0mm，待砌筑完成后，对砌体进行抹灰处理后，常温养护10天即可。经检测，使用本发明制备的低蠕变抗裂硅砖砌筑的墙体荷重软化开始温度达到1800℃，耐火度达到1755℃，于压力为0.2mpa，温度为1500℃条件下，工作25h，其蠕变率为0.05%。
实例2
首先依次称取150g细叶泥炭藓，160g杯状地衣，倒入石磨中，研磨10min，在研磨过程中混入2200ml水，得混合浆液，再向烧杯中依次加入1000ml所得混合浆液，400g40目硅石，用玻璃棒搅拌混合10min后，将烧杯转入恒温培养箱中，于温度为20℃条件下，恒温培养5天；所述的硅石中二氧化硅含量大于99%；待上述培养结束后，将上述烧杯中物料过滤，收集滤饼，将所得滤饼用液氮冷冻2min，再将冷冻后的滤饼转入微波加热器中，于功率为400w条件下，解冻3min，再将解冻后的滤饼投入盛有900ml上述所得混合浆液的烧杯中，并将烧杯置于恒温培养箱中，于温度为20℃条件下，恒温培养3天后，将烧杯中物料过滤，收集滤渣，并用去离子水洗涤滤渣3次，再将洗涤后的滤渣转入冷冻粉碎机中，经液氮冷冻2min后粉碎20min，得粉碎滤渣湿料；量取800ml去离子水，倒入烧杯中，并将烧杯置于2℃冰水浴中，再向烧杯中加入氢氧化钙，直至氢氧化钙不再溶解为止，再称取300g上述所得粉碎滤渣湿料，倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合3min后，以35khz频率超声分散15min，随后将烧杯转入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌混合45min后，将烧杯中物料趁热过滤，收集滤饼，并将所得滤饼转入烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至含水率为0.6%，得干燥滤饼；按重量份数计，在湿碾机中依次加入100份上述所得干燥滤饼，2份桃胶，0.3份纳米氧化铁，0.2份纳米二氧化硅，10份水，混练40min后，将湿碾机中物料转入摩擦压力机中，压制成体积密度为2.2g/cm3砖块，再将砖块置于烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的砖块转入隧道窑，于温度为1400℃条件下，保温烧制24h，出料，即得低蠕变抗裂硅砖。
将本发明制备的低蠕变抗裂硅砖面层均匀涂抹胶结材料，并采用层叠堆砌的方式将涂有粘结料的硅砖砌筑于热风炉炉墙，并控制砌体砖缝厚度为1.0mm，待砌筑完成后，对砌体进行抹灰处理后，常温养护7天即可。经检测，使用本发明制备的低蠕变抗裂硅砖砌筑的墙体荷重软化开始温度达到1700℃，耐火度达到1760℃，于压力为0.2mpa，温度为1500℃条件下，工作25h，其蠕变率为0.04%。
实例3
首先依次称取170g细叶泥炭藓，200g杯状地衣，倒入石磨中，研磨12min，在研磨过程中混入2400ml水，得混合浆液，再向烧杯中依次加入1100ml所得混合浆液，450g50目硅石，用玻璃棒搅拌混合12min后，将烧杯转入恒温培养箱中，于温度为22℃条件下，恒温培养6天；所述的硅石中二氧化硅含量大于99%；待上述培养结束后，将上述烧杯中物料过滤，收集滤饼，将所得滤饼用液氮冷冻3min，再将冷冻后的滤饼转入微波加热器中，于功率为500w条件下，解冻4min，再将解冻后的滤饼投入盛有1000ml上述所得混合浆液的烧杯中，并将烧杯置于恒温培养箱中，于温度为22℃条件下，恒温培养4天后，将烧杯中物料过滤，收集滤渣，并用去离子水洗涤滤渣4次，再将洗涤后的滤渣转入冷冻粉碎机中，经液氮冷冻3min后粉碎25min，得粉碎滤渣湿料；量取900ml去离子水，倒入烧杯中，并将烧杯置于3℃冰水浴中，再向烧杯中加入氢氧化钙，直至氢氧化钙不再溶解为止，再称取350g上述所得粉碎滤渣湿料，倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合4min后，以37khz频率超声分散17min，随后将烧杯转入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为92℃，转速为700r/min条件下，恒温搅拌混合50min后，将烧杯中物料趁热过滤，收集滤饼，并将所得滤饼转入烘箱中，于温度为107℃条件下干燥至含水率为0.7%，得干燥滤饼；按重量份数计，在湿碾机中依次加入110份上述所得干燥滤饼，3份桃胶，0.4份纳米氧化铁，0.6份纳米二氧化硅，12份水，混练50min后，将湿碾机中物料转入摩擦压力机中，压制成体积密度为2.3g/cm3砖块，再将砖块置于烘箱中，于温度为107℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的砖块转入隧道窑，于温度为1420℃条件下，保温烧制30h，出料，即得低蠕变抗裂硅砖。
将本发明制备的低蠕变抗裂硅砖面层均匀涂抹胶结材料，并采用层叠堆砌的方式将涂有粘结料的硅砖砌筑于热风炉炉墙，并控制砌体砖缝厚度为1.5mm，待砌筑完成后，对砌体进行抹灰处理后，常温养护8天即可。经检测，使用本发明制备的低蠕变抗裂硅砖砌筑的墙体荷重软化开始温度达到1730℃，耐火度达到1780℃，于压力为0.2mpa，温度为1500℃条件下，工作25h，其蠕变率为0.03%。