本发明涉及一种耐火材料及其制备方法,特别是一种抗水化耐火材料及其制备方法。
背景技术:
耐火材料是具有较好的抗热冲击和化学侵蚀的能力、导热系数低和膨胀系数低的非金属材料。广泛用于冶金、化工、建材、火电、装备制造等工业领域。传统的镁铬质耐火材料由于其良好的荷重软化温度、高温强度、抗侵蚀性、热震稳定性和较好的挂窑皮性,长期以来被广泛应用,但因其使用后产生的高价铬对环境的危害,已逐步被强制禁止使用。十多年来国内外进行了大量镁铬砖替代材料的研究,但结果尚不理想,比如镁铝尖晶石、和镁铁尖晶石等虽只具备高温强度、抗侵蚀性两个方面的优点,但它们对环境友好,现在仍被大量采用。镁钙系耐火材料其性能可与镁铬砖媲美,环境更加友好,是近年来国内外研究开发的重点。由于其中的cao具有良好的蠕变特性因而使得镁钙质耐火材料的高温韧性好,耐剥落性能和耐冲击性能都非常优异;并且其中的游离cao对炉渣的适应性广,不仅可抵抗高碱性渣的腐蚀,而且在炉渣碱度较低时能提高耐火材料表面炉渣碱度,减轻炉渣的化学腐蚀;游离cao能够吸附钢水中的[s]、[p]、[o]以及sio2、al2o3等非金属夹杂物,使钢液得到净化;同时其还具有良好的耐高温性、抗渣性、耐热震性、高温真空下的稳定性等优点,是一种优质的环境友好型碱性耐火材料。此外,生产镁钙砖的主要原料为天然白云石,在我国白云石储量丰富,开采成本较低,各种镁钙质耐火材料具有较高的使用性能及低廉的价格。由于镁钙系耐火材料的诸多优点,其发展一直受到企业普遍重视。但是由于氧化钙的水化问题一直没有得到较好的解决,镁钙质耐火材料在存放或反复使用中容易水化而产生体积膨胀,使制品破裂、粉化,在实际应用中存在维护困难,使用寿命低等缺点,使其难以推广应用,尤其在建材行业,在我国镁钙质耐火材料仅有少数几家水泥回转窑厂做了一些试用,目前仍以镁铝尖晶石砖镁铁尖晶石砖作为主要的替代产品。
因此,现有抗水化耐火材料存在抗水化性能低的问题。
技术实现要素:
本发明的目的,是提供一种抗水化耐火材料及其制备方法。本发明方法制备的抗水化耐火材料抗水化能力好。
本发明的技术方案:一种抗水化耐火材料,按重量份计算,主要由硅粉10-30份、珍珠岩15-35份、酚醛树脂30-50份、氧化铝20-40份、二氧化钛5-25份、氧化铁20-40份、氧化镁10-30份、氧化钙20-30份、十二烷基三甲氧基硅烷20-30份、硼酸1-10份和高岭石1-15份制成。
前述的抗水化耐火材料中,按重量份计算,主要由硅粉15-25份、珍珠岩20-30份、酚醛树脂35-45份、氧化铝25-35份、二氧化钛10-20份、氧化铁25-35份、氧化镁15-25份、氧化钙22-28份、十二烷基三甲氧基硅烷22-28份、硼酸3-7份和高岭石5-10份制成。
3、如权利要求2所述的抗水化耐火材料,其特征在于:按重量份计算,主要由硅粉20份、珍珠岩25份、酚醛树脂40份、氧化铝30份、二氧化钛15份、氧化铁30份、氧化镁20份、氧化钙25份、十二烷基三甲氧基硅烷25份、硼酸5份和高岭石8份制成。
前述的抗水化耐火材料中,所述的氧化镁;是氧化镁经过经过330-370℃高温煅烧0.5-1.5h后,研磨成粉末。
前述的抗水化耐火材料中,所述的氧化镁;是氧化镁经过经过350℃高温煅烧1小时后,研磨成粉末。
前述的抗水化耐火材料中,所述的氧化钙;是氧化钙经过经过330-370℃高温煅烧0.5-1.5h后,研磨成粉末。
前述的抗水化耐火材料中,所述的氧化钙;是氧化钙经过经过350℃高温煅烧1h后,研磨成粉末。
前述的抗水化耐火材料中,所述的高岭石;是将高岭石采用1-10%浓度的氢氧化钠水溶液浸泡20-40分钟后,放入到250℃温度下煅烧30分钟,即可。
前述的抗水化耐火材料中,所述的高岭石;是将高岭石采用5%浓度的氢氧化钠水溶液浸泡30分钟后,放入到250℃温度下煅烧30分钟,即可。
一种前述的抗水化耐火材料的制备方法,将酚醛树脂与十二烷基三甲氧基硅烷均匀混合,初始温度加热至300℃,持续20分钟后,添加硼酸,继续缓慢加热,在2小时内温度升高至500℃为止,开始缓慢冷却,当冷却至187℃时,保持20分钟后,继续冷却至132℃,保持20分钟,最后冷却到室温后与硅粉、珍珠岩,氧化铝、二氧化钛、氧化铁、氧化镁、氧化钙、十二烷基三甲氧基硅烷、硼酸和高岭石混合均匀,即可。
与现有技术相比,本发明耐火材料,制作工艺简单,成本低,适于大规模推广;本发明耐火材料通过对酚醛树脂进行综合改性再与硅粉和纳米铝颗粒结合,极大的提高了耐火材料的抗水化性,并且有效的起到了应力缓冲的作用,通过对高岭石进行碱浸泡后高温煅烧,改善结构,提高耐火材料的寿命。
具体实施方式
实施例1。
配方:硅粉20kg、珍珠岩25kg、酚醛树脂40kg、氧化铝30kg、二氧化钛15kg、氧化铁30kg、氧化镁20kg、氧化钙25kg、十二烷基三甲氧基硅烷25kg、硼酸5kg和高岭石8kg。
制备方法:将酚醛树脂与十二烷基三甲氧基硅烷均匀混合,初始温度加热至300℃,持续20分钟后,添加硼酸,继续缓慢加热,在2小时内温度升高至500℃为止,开始缓慢冷却,当冷却至187℃时,保持20分钟后,继续冷却至132℃,保持20分钟,最后冷却到室温后与硅粉、珍珠岩,氧化铝、二氧化钛、氧化铁、氧化镁、氧化钙、十二烷基三甲氧基硅烷、硼酸和高岭石混合均匀,即可。
所述的氧化镁;是氧化镁经过经过350℃高温煅烧1小时后,研磨成粉末。
所述的氧化钙;是氧化钙经过经过350℃高温煅烧1h后,研磨成粉末。
所述的高岭石;是将高岭石采用5%浓度的氢氧化钠水溶液浸泡30分钟后,放入到250℃温度下煅烧30分钟,即可。
实施例2.
配方:硅粉25kg、珍珠岩30kg、酚醛树脂45kg、氧化铝35kg、二氧化钛20kg、氧化铁35kg、氧化镁25kg、氧化钙28kg、十二烷基三甲氧基硅烷28kg、硼酸7kg和高岭石10kg。
制备方法:将酚醛树脂与十二烷基三甲氧基硅烷均匀混合,初始温度加热至300℃,持续20分钟后,添加硼酸,继续缓慢加热,在2小时内温度升高至500℃为止,开始缓慢冷却,当冷却至187℃时,保持20分钟后,继续冷却至132℃,保持20分钟,最后冷却到室温后与硅粉、珍珠岩,氧化铝、二氧化钛、氧化铁、氧化镁、氧化钙、十二烷基三甲氧基硅烷、硼酸和高岭石混合均匀,即可。
所述的氧化镁;是氧化镁经过经过350℃高温煅烧1小时后,研磨成粉末。
所述的氧化钙;是氧化钙经过经过350℃高温煅烧1h后,研磨成粉末。
所述的高岭石;是将高岭石采用5%浓度的氢氧化钠水溶液浸泡30分钟后,放入到250℃温度下煅烧30分钟,即可。
实施例3.
配方:硅粉15kg、珍珠岩20kg、酚醛树脂35kg、氧化铝25kg、二氧化钛10kg、氧化铁25kg、氧化镁15kg、氧化钙22kg、十二烷基三甲氧基硅烷22kg、硼酸3kg和高岭石5kg。
制备方法:将酚醛树脂与十二烷基三甲氧基硅烷均匀混合,初始温度加热至300℃,持续20分钟后,添加硼酸,继续缓慢加热,在2小时内温度升高至500℃为止,开始缓慢冷却,当冷却至187℃时,保持20分钟后,继续冷却至132℃,保持20分钟,最后冷却到室温后与硅粉、珍珠岩,氧化铝、二氧化钛、氧化铁、氧化镁、氧化钙、十二烷基三甲氧基硅烷、硼酸和高岭石混合均匀,即可。
所述的氧化镁;是氧化镁经过经过350℃高温煅烧1小时后,研磨成粉末。
所述的氧化钙;是氧化钙经过经过350℃高温煅烧1h后,研磨成粉末。
所述的高岭石;是将高岭石采用5%浓度的氢氧化钠水溶液浸泡30分钟后,放入到250℃温度下煅烧30分钟,即可。