本发明属于材料领域，具体涉及一种绝缘耐火材料。
背景技术
耐火材料是指耐火度不低于1580℃的一类无机非金属材料。耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。但仅以耐火度来定义已不能全面描述耐火材料了，1580℃并不是绝对的。现定义为凡物理化学性质允许其在高温环境下使用的材料称为耐火材料。耐火材料广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域，在冶金工业中用量最大，占总产量的50％～60％。
耐火材料根据其性质分为酸性、中性和碱性。酸性耐火材料用量较大的有硅砖和粘土砖。硅砖是含93％以上sio2的硅质制品，使用的原料有硅石、废硅砖等。硅砖抗酸性炉渣侵蚀能力强，但易受碱性渣的侵蚀，它的荷重软化温度很高，接近其耐火度，重复煅烧后体积不收缩,甚至略有膨胀，但是抗热震性差。中性耐火材料高铝质制品中的主晶相是莫来石和刚玉，刚玉的含量随着氧化铝含量的增加而增高，含氧化铝95％以上的刚玉制品是一种用途较广的优质耐火材料。碱性耐火材料以镁质制品为代表。它含氧化镁80％～85％以上，以方镁石为主晶相。其中中性耐火材料以氧化铝为主要原料，由于氧化铝熔点高达2050℃，导致其烧结温度普遍较高，从而使得氧化铝耐火材料的制造需要使用高温发热体或高质量的燃料以及高级耐火材料作窑炉和窑具。这在一定程度上限制了它的生产和更广泛的应用。因此，降低氧化铝为主体的耐火材料的烧结温度，降低能耗，缩短烧成周期，减少窑炉和窑具的损耗，从而降低生产成本，一直是企业所关心和急需解决的重要课题。
技术实现要素：
基于以上现有技术，本发明的目的在于提供一种绝缘耐火材料，其主要特性为机械强度高、高温绝缘电阻高、耐火度高，硬度大、高频介电损耗小、耐化学腐蚀和导热性良好等优势。可广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种绝缘耐火材料，其特征在于，该绝缘耐火材料主要组分为al2o3，并辅以其它添加剂组成。各组分重量百分比为：sio21.6～2.4％，mgo1～2％，mno21.5～2.0％，cao1.0～1.5％，tio20.5～1.0％，zro20.2～0.5％，la2o30.1～0.3％，y2o30.1～0.3％，余量为al2o3。
为了更好的实现本发明，本发明实现的一种绝缘耐火材料包括以下步骤：
步骤1、按比例称取各组分；
步骤2、将al2o3、sio2、mgo和cao混合采用湿化学法制备各组分的超细粉体；
步骤3、将步骤2制备的粉体进行低温煅烧，得到低共熔物；
步骤4、将其余添加剂mno2、tio2、zro2、la2o3和y2o3混合采用湿化学法制备各组分的超细粉体；
步骤5、将步骤4得到粉体加入步骤3煅烧结束后的低共熔物中进行高温等静压烧结；
步骤6、降温成型。
为了更好的实现本发明，进一步的，步骤2和步骤4中所采用的湿化学法是指溶胶—凝胶法，其操作方法为：将各组分混合加水，然后加入hno3，进行搅拌，加入粘结剂搅拌混合3～6h，形成溶胶，升温75～85℃脱水成凝胶，然后低温煅烧为粉体。
为了更好的实现本发明，进一步的，步骤2和步骤4得到的粉体细度为纳米级。
为了更好的实现本发明，进一步的，步骤3中煅烧温度为680～750℃，煅烧时间2～4h。
为了更好的实现本发明，进一步的，步骤5中高温等静压烧结条件为950～1000℃，压力20～25mpa，烧结时间2～5h。
为了更好的实现本发明，进一步的，所加入的粘结剂为粘土火泥和乙酰乙酸乙酯。
为了更好的实现本发明，进一步的，所加的酸和粘结剂用量重量份数为：hno32～4份，粘土火泥0.5～0.8份，乙酰乙酸乙酯0.3～0.6份，水10～15份。
为了更好的实现本发明，进一步的，低温煅烧温度为600～640℃，煅烧2～6h。
有益效果
本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供的绝缘耐火材料，是以氧化铝为主要原料，以刚玉为主晶相的材料，其具有机械强度高、高温绝缘电阻高、耐火度高，硬度大、高频介电损耗小、耐化学腐蚀和导热性良好等优势；
(2)本发明提供的绝缘耐火材料，首先用湿化学法将各组分制成纳米级粉体，使用粉体，比块状原料有较大的比表面积，同时利用机械作用制备的粉体所消耗的机械能部分作为表面能储存在粉体中，同时，粉体加工过程会引起粉粒表面及其内部出现各种晶格缺陷，使晶格活化，活化程度越高，粉体越容易烧结，烧结温度越低；其次，配方设计时加入各种添加剂，mno2、tio2、zro2、la2o3和y2o3相互作用可以有效降低烧结温度；最后，加入粘结剂粘土火泥和螯合剂乙酰乙酸乙酯进一步结合，降低烧结温度，保证产品的致密性。本发明从原料加工、配方设计和烧成工艺三个方面共同作用，降低了其烧结温度，解决了氧化铝熔点高的问题。
(3)本发明提供的绝缘耐火材料，其具有机械强度高、高温绝缘电阻高、耐火度高，硬度大、高频介电损耗小、耐化学腐蚀和导热性良好等优势，从而扩大了应用范围。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供一种绝缘耐火材料，一种绝缘耐火材料，其特征在于，该绝缘耐火材料主要组分为al2o3，并辅以其它添加剂组成。各组分重量百分比为：sio21.6％，mgo1％，mno21.5％，cao1.0％，tio20.5％，zro20.2％，la2o30.1％，y2o30.1％，余量为al2o3。
本实例实现的一种绝缘耐火材料包括以下步骤：
步骤1、按比例称取各组分；
步骤2、将al2o3、sio2、mgo和cao混合采用湿化学法制备各组分的超细粉体；其操作方法为：将各组分混合后按重量份加入10份水，然后加入2份hno3，进行搅拌，加入粘结剂0.5份粘土火泥和0.3份乙酰乙酸乙酯，搅拌混合3h，形成溶胶，升温75℃脱水成凝胶，然后在600℃煅烧为6h后得到纳米级粉体。
步骤3、将步骤2制备的粉体进行低温煅烧，煅烧温度为680℃，煅烧时间4h，得到低共熔物；
步骤4、将其余添加剂mno2、tio2、zro2、la2o3和y2o3混合采用湿化学法溶胶—凝胶法制备各组分的超细粉体，方法同步骤2；
步骤5、将步骤4得到粉体加入步骤3煅烧结束后的低共熔物中进行高温等静压烧结，高温等静压烧结条件为950℃，压力20mpa，烧结时间5h；
步骤6、降温成型。
实施例2
本实施例提供一种绝缘耐火材料，一种绝缘耐火材料，其特征在于，该绝缘耐火材料主要组分为al2o3，并辅以其它添加剂组成。各组分重量百分比为：sio21.8％，mgo1.3％，mno21.7％，cao1.1％，tio20.7％，zro20.3％，la2o30.2％，y2o30.1％，余量为al2o3。
本实例实现的一种绝缘耐火材料包括以下步骤：
步骤1、按比例称取各组分；
步骤2、将al2o3、sio2、mgo和cao混合采用湿化学法制备各组分的超细粉体；其操作方法为：将各组分混合后按重量份加入11份水，然后加入2.5份hno3，进行搅拌，加入粘结剂0.6份粘土火泥和0.4份乙酰乙酸乙酯，搅拌混合4h，形成溶胶，升温78℃脱水成凝胶，然后在610℃煅烧为5h后得到纳米级粉体。
步骤3、将步骤2制备的粉体进行低温煅烧，煅烧温度为690℃，煅烧时间3.5h，得到低共熔物；
步骤4、将其余添加剂mno2、tio2、zro2、la2o3和y2o3混合采用湿化学法溶胶—凝胶法制备各组分的超细粉体，方法同步骤2；
步骤5、将步骤4得到粉体加入步骤3煅烧结束后的低共熔物中进行高温等静压烧结，高温等静压烧结条件为970℃，压力21mpa，烧结时间4h；
步骤6、降温成型。
实施例3
本实施例提供一种绝缘耐火材料，一种绝缘耐火材料，其特征在于，该绝缘耐火材料主要组分为al2o3，并辅以其它添加剂组成。各组分重量百分比为：sio22.0％，mgo1.5％，mno21.8％，cao1.3％，tio20.8％，zro20.3％，la2o30.2％，y2o30.2％，余量为al2o3。
本实例实现的一种绝缘耐火材料包括以下步骤：
步骤1、按比例称取各组分；
步骤2、将al2o3、sio2、mgo和cao混合采用湿化学法制备各组分的超细粉体；其操作方法为：将各组分混合后按重量份加入12份水，然后加入3份hno3，进行搅拌，加入粘结剂0.6份粘土火泥和0.5份乙酰乙酸乙酯，搅拌混合4.5h，形成溶胶，升温80℃脱水成凝胶，然后在620℃煅烧为4h后得到纳米级粉体。
步骤3、将步骤2制备的粉体进行低温煅烧，煅烧温度为710℃，煅烧时间3h，得到低共熔物；
步骤4、将其余添加剂mno2、tio2、zro2、la2o3和y2o3混合采用湿化学法溶胶—凝胶法制备各组分的超细粉体，方法同步骤2；
步骤5、将步骤4得到粉体加入步骤3煅烧结束后的低共熔物中进行高温等静压烧结，高温等静压烧结条件为980℃，压力22mpa，烧结时间3h；
步骤6、降温成型。
实施例4
本实施例提供一种绝缘耐火材料，一种绝缘耐火材料，其特征在于，该绝缘耐火材料主要组分为al2o3，并辅以其它添加剂组成。各组分重量百分比为：sio22.2％，mgo1.8％，mno21.9％，cao1.4％，tio20.9％，zro20.4％，la2o30.3％，y2o30.2％，余量为al2o3。
本实例实现的一种绝缘耐火材料包括以下步骤：
步骤1、按比例称取各组分；
步骤2、将al2o3、sio2、mgo和cao混合采用湿化学法制备各组分的超细粉体；其操作方法为：将各组分混合后按重量份加入13份水，然后加入3.5份hno3，进行搅拌，加入粘结剂0.7份粘土火泥和0.6份乙酰乙酸乙酯，搅拌混合5h，形成溶胶，升温82℃脱水成凝胶，然后在630℃煅烧为3h后得到纳米级粉体。
步骤3、将步骤2制备的粉体进行低温煅烧，煅烧温度为730℃，煅烧时间2.5h，得到低共熔物；
步骤4、将其余添加剂mno2、tio2、zro2、la2o3和y2o3混合采用湿化学法溶胶—凝胶法制备各组分的超细粉体，方法同步骤2；
步骤5、将步骤4得到粉体加入步骤3煅烧结束后的低共熔物中进行高温等静压烧结，高温等静压烧结条件为990℃，压力24mpa，烧结时间2h；
步骤6、降温成型。
实施例5
本实施例提供一种绝缘耐火材料，一种绝缘耐火材料，其特征在于，该绝缘耐火材料主要组分为al2o3，并辅以其它添加剂组成。各组分重量百分比为：sio22.4％，mgo2％，mno22.0％，cao1.5％，tio21.0％，zro20.5％，la2o30.3％，y2o30.3％，余量为al2o3。
本实例实现的一种绝缘耐火材料包括以下步骤：
步骤1、按比例称取各组分；
步骤2、将al2o3、sio2、mgo和cao混合采用湿化学法制备各组分的超细粉体；其操作方法为：将各组分混合后按重量份加入15份水，然后加入4份hno3，进行搅拌，加入粘结剂0.8份粘土火泥和0.6份乙酰乙酸乙酯，搅拌混合6h，形成溶胶，升温85℃脱水成凝胶，然后在640℃煅烧为2h后得到纳米级粉体。
步骤3、将步骤2制备的粉体进行低温煅烧，煅烧温度为750℃，煅烧时间2h，得到低共熔物；
步骤4、将其余添加剂mno2、tio2、zro2、la2o3和y2o3混合采用湿化学法溶胶—凝胶法制备各组分的超细粉体，方法同步骤2；
步骤5、将步骤4得到粉体加入步骤3煅烧结束后的低共熔物中进行高温等静压烧结，高温等静压烧结条件为1000℃，压力25mpa，烧结时间2h；
步骤6、降温成型。
上述实施例1至5中提供的绝缘耐火材料中的材料成分比例如下表1所示：
表1金属材料化学成分与重量百分比
对上述实施例1至5中制得的绝缘耐火材料性质进行测试，测试方法如下：
耐火材料的体积或长度随着温度的升高而增大的屋里性质称为热膨胀。热膨胀系数是指耐火材料由室温加热至试验温度的区间内，温度没升高1℃，试样体积或长度的相对变化率。其按照国家标准gb/t7320规定的方法检测。
导热系数是指单位温度梯度下，单位时间内通过的单位垂直面积的热量。导热系数的测试分为动态法和稳态法，稳态法又分为热流计法和防护热板法。考虑到仪器精度以及控温范围，参照gb/t10294-2008标准，采用防护热板法进行测试。实验仪器包括主体、冷热源控制系统和智能测量仪三部分。主体由热板、冷板和试件夹紧系统组成。热板包括主加热板、护加热板以及背护加热板三个主要部分。主加热板和护加热板由电阻加热器及智能测量仪控温，背护加热板由精密恒温水槽控温，使三块加热板的温度保持一致。冷板由铝板、半导体制冷体和冷却水套组成，可精确控制冷板温度在设定值。智能测量仪用于整个测试系统的温度测量及控制，以实现全自动的测试。
每种材料各制备3～6个尺寸为30cm×30cm×3～5cm的试件，在不同温度和含湿量下对导热系数进行12～35次测试。测试前先将试件培养至不同的含湿量，然后将试件的各面用4层塑料薄膜包裹起来。薄膜的水蒸气渗透阻sd>1.5m，可视为不透气。其厚度和热阻分别为0.0225mm和0.000537m2k/w，均可以忽略。
洛氏硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值的指标。检测方法是用一个顶角为120度的金刚石圆锥体或直径为1.5875mm/3.175mm/6.35mm/12.7mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕深度求出材料的硬度。hra是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度较高的材料。
对上述实施例1至5中制得的绝缘耐火材料进行性能测试结果如下表2所示：
表2测试结果
上述实施例1至5中制得的绝缘耐火材料进行热膨胀系数、导热系数和洛氏硬度检测。实施例其性能均好于市面正常的耐火材料，其中以实施例3中制得的耐火材料的各项性能最佳，为最佳实施例。
最后应说明的是：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。