本发明属于耐火窑具技术领域。具体涉及一种高温用刚玉-莫来石棚板及其制备方法。
背景技术：
随着社会经济的快速发展，窑具作为一种特殊的耐火材料，已成为陶瓷工业和耐火材料工业等行业必不可少的高温辅助材料制品。窑具一般分为三大类：第一类是隧道窑、梭式窑等窑炉所用窑车的台面用轻质边围砖，此类窑具使用环境温度稍低.主要是能承受压力的载荷且只要能达到低蓄热的目的即可；第二类是立柱、棚板和横梁等，该类窑具直接与火焰接触，使用环境温度高，棚板和横梁等需要承受高温及承重压力的双重作用，所以要求具备高的高温抗折强度及良好的抗热震稳定性；第三类是支承烧成中陶瓷坯体的专用窑具，如匣钵和垫板等，此类窑具不一定直接与火焰接触，又只承受瓷件的重力，所以其使用环境要好得多。在这些窑具中，棚板的面积大和厚度薄，是目前窑具用量最大的一部分，无论是生产还是使用，它最具代表性。生产中常用的棚板材料有莫来石质、堇青石质、氧化物结合sic质、反应烧结碳化硅(sisic)等。
依据市场现状分析，用于梭式窑的高温棚板砖，大部分依靠进口，但其价格昂贵，成本较高；而国内产品又相对存在抗热震性差和易变形等缺点，大大增加了棚板砖的更换频次，特别是由于高温棚板砖在高温(一般>1700℃)下承载物量较大，承受较大的压力，对材料的剪切应力较大，易使棚板发生高温弯曲变形，严重制约着棚板的使用。
目前，制备高温用棚板的技术有：如“堇青石-莫来石棚板及其制备方法”(cn103936406a)专利技术，该技术以莫来石、粘土为骨料，以滑石粉、蓝晶石、红柱石、镁粉、氧化铝等基质，制得堇青石-莫来石棚板术，所制得的棚板中主要相组成为堇青石和莫来石，使用温度低于1350℃；有文献(刘伟等﹒刚玉一莫来石高温棚板的研制与应用﹒耐火材料﹒2006,1,71-74)报道，以板状刚玉、电熔刚玉砂和高硅有机质为原料制备高温棚板，该技术制得的高温棚板原料成本较高，烧成温度高达1700℃，其发展受到限制；另有文献(徐建峰等﹒硅溶胶结合刚玉和刚玉一莫来石浇注料的性能研究﹒耐火材料,2012,46(2),90-95)报道，利用电熔白刚玉、电熔莫来石、氧化铝微粉、二氧化硅微粉和硅溶胶制得刚玉-莫来石耐火材料，该技术制得的耐火制品强度较低。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种环境友好和工艺简单的高温用刚玉-莫来石棚板的制备方法；用该法所制备的高温用刚玉-莫来石棚板的热震稳定性好、机械强度大、使用温度高和使用范围广。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：以28.0～43.0wt％的粒径小于5mm且大于等于3mm的板状刚玉颗粒、12.0～27.0wt％的粒径小于3mm且大于等于1mm的板状刚玉颗粒、8.0～23.0wt％的粒径小于1mm且大于等于0.5mm的板状刚玉颗粒、14.0～29.0wt％的粒径小于等于0.074mm的板状刚玉细粉、5.0～10.0wt％的α-al2o3细粉和0.5～1.0wt％的硅粉为原料，外加所述原料5.5～8.5wt％的结合剂，混合均匀，得到混合料；再将所述混合料在120～150mpa条件下机压成型，干燥，于隧道窑中升温至1500～1650℃，保温3～6h，即得高温用刚玉-莫来石棚板。
所述板状刚玉的化学成分为：al2o3含量≥99.6wt％；sio2含量≤0.09wt％；fe2o3含量≤0.03wt％。
所述α-al2o3细粉的粒径小于0.088mm；所述α-al2o3细粉的al2o3含量≥99.5wt％。
所述硅粉的粒径小于0.044mm；所述硅粉的si含量≥98.0wt％。
所述结合剂为锆溶胶、硅溶胶和聚乙烯醇中任意两种的混合物。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本发明以板状刚玉、α-al2o3和单质硅粉为主要原料，经机压成型和在隧道窑中烧成，即得到高温用刚玉-莫来石棚板，具有工艺简单和原料成本低的优点。
2、本发明制得的高温用刚玉-莫来石棚板性能优异和使用范围广，可用于1700℃以上的间歇式梭式窑炉上，并能够满足其频繁使用的要求，对烧制产品无污染，市场前景可观。
因此，本发明具有环境友好和工艺简单的特点；所制备的高温用刚玉-莫来石棚板热震稳定性好、机械强度大和使用温度高和使用范围广。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的有关技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述板状刚玉的化学成分为：al2o3含量≥99.6wt％；sio2含量≤0.09wt％；fe2o3含量≤0.03wt％。
所述α-al2o3细粉的粒径小于0.088mm；所述α-al2o3细粉的al2o3含量≥99.5wt％。
所述硅粉的粒径小于0.044mm；所述硅粉的si含量≥98.0wt％。
实施例1
一种高温用刚玉-莫来石棚板及其制备方法。以28.0～31.0wt％的粒径小于5mm且大于等于3mm的板状刚玉颗粒、12.0～15.0wt％的粒径小于3mm且大于等于1mm的板状刚玉颗粒、20.0～23.0wt％的粒径小于1mm且大于等于0.5mm的板状刚玉颗粒、26.0～29.0wt％的粒径小于等于0.074mm的板状刚玉细粉、5.0～6.0wt％的α-al2o3细粉和0.5～0.6wt％的硅粉为原料，外加所述原料1.5～2.0wt％的锆溶胶和5.0～5.5wt％的聚乙烯醇，混合均匀，得到混合料；再将所述混合料在120～150mpa条件下机压成型，干燥，于隧道窑中升温至1500～1550℃，保温3～6h，即得高温用刚玉-莫来石棚板。
实施例2
一种高温用刚玉-莫来石棚板及其制备方法。以40.0～43.0wt％的粒径小于5mm且大于等于3mm的板状刚玉颗粒、24.0～27.0wt％的粒径小于3mm且大于等于1mm的板状刚玉颗粒、8.0～11.0wt％的粒径小于1mm且大于等于0.5mm的板状刚玉颗粒、14.0～17.0wt％的粒径小于等于0.074mm的板状刚玉细粉、9.0～10.0wt％的α-al2o3细粉和0.9～1.0wt％的硅粉为原料，外加所述原料2.0～3.5wt％的硅溶胶和4.5～5.0wt％的聚乙烯醇，混合均匀，得到混合料；再将所述混合料在120～150mpa条件下机压成型，干燥，于隧道窑中升温至1600～1650℃，保温3～6h，即得高温用刚玉-莫来石棚板。
实施例3
一种高温用刚玉-莫来石棚板及其制备方法。以31.0～34.0wt％的粒径小于5mm且大于等于3mm的板状刚玉颗粒、15.0～18.0wt％的粒径小于3mm且大于等于1mm的板状刚玉颗粒、17.0～20.0wt％的粒径小于1mm且大于等于0.5mm的板状刚玉颗粒、23.0～26.0wt％的粒径小于等于0.074mm的板状刚玉细粉、6.0～7.0wt％的α-al2o3细粉和0.6～0.7wt％的硅粉为原料，外加所述原料2.0～2.5wt％的锆溶胶和3.5～4.0wt％的硅溶胶，混合均匀，得到混合料；再将所述混合料在120～150mpa条件下机压成型，干燥，于隧道窑中升温至1550～1600℃，保温3～6h，即得高温用刚玉-莫来石棚板。
实施例4
一种高温用刚玉-莫来石棚板及其制备方法。以37.0～40.0wt％的粒径小于5mm且大于等于3mm的板状刚玉颗粒、21.0～24.0wt％的粒径小于3mm且大于等于1mm的板状刚玉颗粒、11.0～14.0wt％的粒径小于1mm且大于等于0.5mm的板状刚玉颗粒、17.0～20.0wt％的粒径小于等于0.074mm的板状刚玉细粉、7.0～8.0wt％的α-al2o3细粉和0.8～0.9wt％的硅粉为原料，外加所述原料3.0～3.5wt％的硅溶胶和3.0～3.5wt％的聚乙烯醇，混合均匀，得到混合料；再将所述混合料在120～150mpa条件下机压成型，干燥，于隧道窑中升温至1550～1600℃，保温3～6h，即得高温用刚玉-莫来石棚板。
实施例5
一种高温用刚玉-莫来石棚板及其制备方法。以34.0～37.0wt％的粒径小于5mm且大于等于3mm的板状刚玉颗粒、18.0～21.0wt％的粒径小于3mm且大于等于1mm的板状刚玉颗粒、14.0～17.0wt％的粒径小于1mm且大于等于0.5mm的板状刚玉颗粒、20.0～23.0wt％的粒径小于等于0.074mm的板状刚玉细粉、8.0～9.0wt％的α-al2o3细粉和0.7～0.8wt％的硅粉为原料，外加所述原料1.5～2.0wt％的锆溶胶和4.5～5.0wt％的硅溶胶混合均匀，得到混合料；再将所述混合料在120～150mpa条件下机压成型，干燥，于隧道窑中升温至1600～1650℃，保温3～6h，即得高温用刚玉-莫来石棚板。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本具体实施方式以板状刚玉、α-al2o3和单质硅粉为主要原料，经机压成型和在隧道窑中烧成，即得到高温用刚玉-莫来石棚板，具有工艺简单和原料成本低的优点。
2、本具体实施方式制得的高温用刚玉-莫来石棚板性能优异和使用范围广，可用于1700℃以上的间歇式梭式窑炉上，并能够满足其频繁使用的要求，对烧制产品无污染，市场前景可观。
因此，本具体实施方式具有环境友好和工艺简单的特点；所制备的高温用刚玉-莫来石棚板热震稳定性好、机械强度大和使用温度高和使用范围广。