一种环保的防裂耐火砖及其制备方法与流程

本发明涉及耐火砖技术领域，具体来说，涉及一种环保的防裂耐火砖及其制备方法。

背景技术：

高温耐火砖是高温炉体内常用的保温、隔热和结构材料。几乎所有的高温容器和设备内部都需要配套耐火材料来实现高温的技术工艺条件和保护钢结构炉体的长期稳定的工作。高温设备内配套耐火材料的高温化学抗侵蚀性能直接影响着耐火材料的寿命和高温设备的工作寿命。

根据专利号为cn200810021976.1的中国专利公开了一种高温耐火砖及其制备方法，虽然能够耐2100℃的高温，但是不具有环保的元素，并且耐火砖长时间被高温烧烤容易出现开裂的现象。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的问题，本发明提出一种环保的防裂耐火砖及其制备方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种环保的防裂耐火砖。

该环保的防裂耐火砖由以下质量份数的原料制成：

高岭土粉20-30份、抗裂纤维6-14份、结合剂20-30份、硬化剂6-12份、水7-13份、锆英砂14-18份、废弃玻璃12-16份、减水剂2-4份、红柱石7-11份、海泡石6-14份、碎陶瓷片10-14份。

进一步的，所述抗裂纤维包括以下原料组份：分散剂1-3份、岩棉纤维2-5份、陶瓷棉纤维3-6份。

进一步的，所述结合剂包括以下原料组份：二氧化锆10-14份、α-氧化铝4-6份、软质粘土粉6-10份。

进一步的，所述硬化剂包括以下原料组份：硅溶胶2-3份、铝溶胶2-4份、稳定剂1-2份、润湿剂1-3份。

根据本发明的另一方面，提供了一种环保的防裂耐火砖的制备方法。

该环保的防裂耐火砖的制备，包括以下步骤：

根据上述质量份数，称取所述环保的防裂耐火砖所需各原料；

将称取好的废弃玻璃、红柱石、海泡石、碎陶瓷片分别加入到球磨机内进行球磨成分，然后分别过筛网得到上述材料的粉末并混合得到混合物一；

将上述混合物一加入搅拌机内，进行第一搅拌，得到混合物二；

将上述混合物二放在搅拌机内静置得到松散混合物；

将称取好的高岭土粉、分散剂、岩棉纤维、陶瓷棉纤维、二氧化锆、α-氧化铝、软质粘土粉、硅溶胶、铝溶胶、稳定剂、润湿剂、锆英砂、废弃玻璃、减水剂、红柱石、海泡石、碎陶瓷片分别加入到上述搅拌机内进行第二次搅拌，加入称取好的水再进行第三次搅拌，得到混合均匀的坯料；

将上述坯料储放一段时间，在将坯料放入压砖机中压制成砖坯；

将上述砖坯在1300～1500℃下焙烧30～38小时后冷却至室温，再在1600～1800℃下焙烧50～60小时后冷却至室温即得所述环保的防裂耐火砖。

进一步的，上述材料球磨时，球磨机的转速为150转/分钟，球磨时间均为4h，筛网的目数为200目。

进一步的，上述混合物一在第一次搅拌时，搅拌机转速为30-40转/分钟，搅拌时间为6-10min。

进一步的，上述混合物二静置的时间为4-6h、静置的温度为常温。

进一步的，第二次搅拌的搅拌机转速为30-40转/分钟，第二次搅拌的时间为10-12min，第三次搅拌的搅拌机转速为40-60转/分钟，第三次搅拌的时间为30-40min。

进一步的，上述坯料静置的时间为4-6天，上述压砖机为500吨压砖机。

其中，本发明所采用的原料阐述如下：

高岭土粉：高岭土是一种非金属矿产，是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。因呈白色而又细腻，又称白云土。因江西省景德镇高岭村而得名。其质纯的高岭土呈洁白细腻、松软土状，具有良好的可塑性和耐火性等理化性质。

分散剂：即聚异丁烯多丁二酰亚胺类无灰添加剂，具有较好的分散性和优异的高温稳定性。

岩棉纤维：岩棉起源于夏威夷。当夏威夷岛第一次火山喷发之后，岛上的居民在地上发现了一缕一缕融化后质地柔软的岩石，这就是最初人类认知的岩棉纤维，岩棉的生产过程，其实是模拟了夏威夷火山喷发这一自然过程，岩棉产品均采用优质玄武岩、白云石等为主要原材料，经1450℃以上高温溶化后采用国际先进的四轴离心机高速离心成纤维，岩棉纤维具有很好的抗拉性。

陶瓷棉纤维：陶瓷棉又称硅酸铝棉，是硅酸铝棉中的一种。广泛应用于船舶、工厂、建材、石油、化工等等。系采用优质焦宝石原材料精选加工，在冲天炉活其他池窑中经过高温熔化，喷制成纤，压制成型而成。安全使用温度大于1000℃高温。

二氧化锆：自然界的氧化锆矿物原料，主要有斜锆石和锆英石。锆英石系火成岩深层矿物，颜色有淡黄、棕黄、黄绿等，比重4.6－4.7，硬度7.5，具有强烈的金属光泽，可作为高效的高温隔热材料，可为陶瓷釉用原料。

α-氧化铝：俗称刚玉，是所有氧化铝中最稳定的物相，它的稳定性和它的晶体结构有着密切的关系，氧化铝属a2b3型化合物，α-氧化铝属三方晶系，a0=0.475nm，c0=1.297nm，正负离子的配位数分别为6和4，结构中的氧离子成近似密排六方堆积，铝原子则填充在其八面体空隙中。由于铝原子和氧原子的比例是2:3，因此铝原子没有填满所有的八面体空隙，只填了2/3，因而也就降低了α-氧化铝晶体的对称性。在α-氧化铝晶体结构中，由3个氧原子组成的面是两相邻接的八面体所共有，整个晶体可以看成无数八面体[alo6]通过共面结合而成的大"分子"，这一结构使得α-氧化铝的稳定性大。

软质粘土：一般呈土状，在水中易分散，与液体拌合后能形成可塑性泥团。软质粘土用于具有好的分散性和可塑性，常称为结合粘土。通常将硬质粘土高温煅烧，用作制砖熟料，常称为结合粘土。

硅溶胶：属胶体溶液，无臭、无毒，粘度较低，水能渗透的地方都能渗透，因此和其它物质混合时分散性和渗透性都非常好。当硅溶胶水份蒸发时，胶体粒子牢固地附着在物体表面，粒子间形成硅氧结合，是很好的粘合剂。

铝溶胶：化学分子式为a(al2o3·nh2o)·bhx·ch2o，其中:al2o3·nh2o为水合氧化铝，hx为胶溶剂，系数:b<a、c、n。目前，国内市场上销售的铝溶胶主要为盐酸法高碱度铝溶胶，俗称盐铝胶，ph值为2-3，呈较强酸性。这种铝溶胶一般a1:c1为1.1:1，通过改性，最好的也仅为1.7:1，产品的腐蚀性很强，在加热使用过程中，还会放出大量强腐蚀性的hc1气体，因而，大大地限制了其使用范围。透明的纳米氧化铝溶胶xz-1128，颜色无色透明，固含量的20%-25%。添加到各种丙烯酸树脂，聚氨酯树脂，环氧树脂，三聚氰胺树脂，硅丙乳液等树脂的水性液体中，添加量为5%到10%，可以明显提高树脂的硬度，硬度可达6-8h甚至更高。并且该铝溶胶和各种水性树脂有极好的相溶性。混合均匀后不影响树脂的性质和粘度。同时可以做各种玻璃涂层材料，宝石，精密仪器材料等。

稳定剂：广义地讲，能增加溶液、胶体、固体、混合物的稳定性能化学物都叫稳定剂。它可以减慢反应，保持化学平衡，降低表面张力，防止光、热分解或氧化分解等作用。广义的化学稳定剂来源非常广泛，主要根据配方设计者的设计目的，可以灵活的使用任何化学物以达到产品品质稳定的目的。狭义地讲，主要是指保持高聚物塑料、橡胶、合成纤维等稳定，防止其分解、老化的试剂。

润湿剂：能使固体物料更易被水浸湿的物质。通过降低其表面张力或界面张力，使水能展开在固体物料表面上，或透入其表面，而把固体物料润湿。通常是一些表面活性剂，如磺化油、肥皂、拉开粉bx等。也可用大豆卵磷脂、硫醇类、酰肼类和硫醇缩醛类等。润湿剂正日益被陶瓷工业所使用，一般通用的是一种具有很高耐水硬度的聚氧化乙烯烷化醚类。

水：是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体。水是最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。人类很早就开始对水产生了认识，东西方古代朴素的物质观中都把水视为一种基本的组成元素，水是中国古代五行之一；西方古代的四元素说中也有水。

锆英：砂亦称锆砂、锆英石，是一种以锆的硅酸盐(zrsio4)为主要组成的矿物。锆英石是一种主要由火成岩形成时从岩浆中结晶出来的锆、硅和氧组成的矿物。锆英石也产于岩脉和变质岩中。它属四方晶系，常呈发育良好的锥状小四方柱体，也成不规则粒状。性脆，断口贝壳状。是优质的耐火材料。多与钛铁矿、金红石、独居石、磷钇矿等共生于海滨砂中，经水选、电选、磁选等选矿工艺分选后而得到。

废弃玻璃：一般玻璃是用多种无机矿物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等)为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的。它的主要成分为二氧化硅和其他氧化物。废弃玻璃中75%来自玻璃容器的生产过程中，25%来自消费后的容量。

减水剂：一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性;或减少单位水泥用量，节约水泥。

红柱石：其与蓝晶石、矽线石为同质多象变体。其英文名称andalusite来自矿物的首次发现地--西班牙的安达卢西亚andalusia，但直至在斯里兰卡、特别是在巴西发现宝石级红柱石后，人们才第一次将红柱石归入宝石类别中。红柱石是一种铝硅酸盐矿物，它是制造火花塞里的耐火材料和瓷器的原料。它是典型的低级热变质作用成因的矿物，常见于接触变质带的泥质岩中。主要形成于较高的地温梯度、压力与温度比低的条件下。

海泡石：是一种纤维状的含水硅酸镁，通常呈白、浅灰、浅黄等颜色，不透明也没有光泽。它们有的形状像土块，有的成一个奇怪皮壳状或结核状。在电子显微镜下可以看到它们是由无数细丝聚在一起排成片状。海泡石有一个奇怪的特点，当它们遇到水时会吸收很多水从而变得柔软起来，而一旦干燥就又变硬了。海泡石还具有脱色、隔热、绝缘、抗腐蚀、抗辐射及热稳定等性能。

碎陶瓷片：陶瓷是陶器和瓷器的总称。人们早在约8000年前的新石器时代就发明了陶器。常见的陶瓷材料有粘土、氧化铝、高岭土等。陶瓷材料一般硬度较高，但可塑性较差。除了使用于食器、装饰上外，陶瓷在科学、技术的发展中亦扮演着重要角色。陶瓷原料是地球原有的大量资源黏土经过淬取而成。而粘土的性质具韧性，常温遇水可塑，微干可雕，全干可磨;烧至700度可成陶器能装水;烧至1230度则瓷化，可几乎完全不吸水且耐高温耐腐蚀。其用法之弹性，在今日文化科技中有各种创意的应用。发明了陶器。陶瓷材料大多是氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等，破碎的陶瓷一般直接被抛弃。

本发明的有益效果为：能够耐得住超高温条件，最高耐热温度达2000℃，具有较强的耐冲刷、耐磨损性能，并且具有很好的防裂性能，即使长时间处于高温环境也不会出现干裂现象，可以完全满足高温炉的工作条件，使用寿命长，原料中加入了废弃玻璃和碎陶瓷片，能够对废弃玻璃碎陶瓷片进行二次利用，非常的节能环保，且制备方法简单，易于实现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种环保的防裂耐火砖的制备方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种环保的防裂耐火砖。

该环保的防裂耐火砖由以下质量份数的原料制成：

高岭土粉20-30份、抗裂纤维6-14份、结合剂20-30份、硬化剂6-12份、水7-13份、锆英砂14-18份、废弃玻璃12-16份、减水剂2-4份、红柱石7-11份、海泡石6-14份、碎陶瓷片10-14份。

其中，所述抗裂纤维包括以下原料组份：分散剂1-3份、岩棉纤维2-5份、陶瓷棉纤维3-6份。

所述结合剂包括以下原料组份：二氧化锆10-14份、α-氧化铝4-6份、软质粘土粉6-10份。

所述硬化剂包括以下原料组份：硅溶胶2-3份、铝溶胶2-4份、稳定剂1-2份、润湿剂1-3份。

为了更清楚的理解本发明的上述技术方案，以下通过具体实例对本发明的上述方案进行详细说明。

实施例一

一种环保的防裂耐火砖，该环保的防裂耐火砖由以下质量份数的原料制成：

高岭土粉20kg、抗裂纤维6kg、结合剂20kg、硬化剂6kg、水7kg、锆英砂14kg、废弃玻璃12kg、减水剂2kg、红柱石7kg、海泡石6kg、碎陶瓷片14kg。

其中，所述抗裂纤维包括以下原料组份：分散剂1kg、岩棉纤维2kg、陶瓷棉纤维3kg。

所述结合剂包括以下原料组份：二氧化锆10kg、α-氧化铝4kg、软质粘土粉6kg。

所述硬化剂包括以下原料组份：硅溶胶2kg、铝溶胶2kg、稳定剂1kg、润湿剂1kg。

该环保的防裂耐火砖的制备，包括以下步骤：

根据上述质量份数，称取所述环保的防裂耐火砖所需各原料；

将称取好的废弃玻璃12kg、红柱石7kg、海泡石6kg、碎陶瓷片10kg分别加入到球磨机内进行球磨成分，然后分别过筛网得到上述材料的粉末并混合得到混合物一；

将上述混合物一加入搅拌机内，进行第一搅拌，得到混合物二；

将上述混合物二放在搅拌机内静置得到松散混合物；

将称取好的高岭土粉20kg、分散剂1kg、岩棉纤维2kg、陶瓷棉纤维3kg、二氧化锆10kg、α-氧化铝4kg、软质粘土粉6kg、硅溶胶2kg、铝溶胶2kg、稳定剂1kg、润湿剂1kg、锆英砂14kg、废弃玻璃12kg、减水剂2kg、红柱石7kg、海泡石6kg、碎陶瓷片10kg分别加入到上述搅拌机内进行第二次搅拌，加入称取好的水7kg再进行第三次搅拌，得到混合均匀的坯料；

将上述坯料储放一段时间，在将坯料放入压砖机中压制成砖坯；

将上述砖坯在1300℃下焙烧30小时后冷却至室温，再在1600℃下焙烧50小时后冷却至室温即得所述环保的防裂耐火砖。

实施例二

一种环保的防裂耐火砖，该环保的防裂耐火砖由以下质量份数的原料制成：

高岭土粉30kg、抗裂纤维14kg、结合剂15kg、硬化剂9kg、水10kg、锆英砂16kg、废弃玻璃14kg、减水剂3kg、红柱石9kg、海泡石10kg、碎陶瓷片12kg。

其中，所述抗裂纤维包括以下原料组份：分散剂2kg、岩棉纤维3.5kg、陶瓷棉纤维4.5kg。

所述结合剂包括以下原料组份：二氧化锆12kg、α-氧化铝5kg、软质粘土粉8kg。

所述硬化剂包括以下原料组份：硅溶胶2.5kg、铝溶胶3kg、稳定剂1.5kg、润湿剂2kg。

该环保的防裂耐火砖的制备，包括以下步骤：

根据上述质量份数，称取所述环保的防裂耐火砖所需各原料；

将称取好的废弃玻璃14kg、红柱石9kg、海泡石10kg、碎陶瓷片12kg分别加入到球磨机内进行球磨成分，然后分别过筛网得到上述材料的粉末并混合得到混合物一；

将上述混合物一加入搅拌机内，进行第一搅拌，得到混合物二；

将上述混合物二放在搅拌机内静置得到松散混合物；

将称取好的高岭土粉15kg、分散剂2kg、岩棉纤维3.5kg、陶瓷棉纤维4.5kg、二氧化锆12kg、α-氧化铝5kg、软质粘土粉8kg、硅溶胶2.5kg、铝溶胶3kg、稳定剂1.5kg、润湿剂2kg、锆英砂16kg、废弃玻璃14kg、减水剂3kg、红柱石9kg、海泡石10kg、碎陶瓷片12kg分别加入到上述搅拌机内进行第二次搅拌，加入称取好的水10kg再进行第三次搅拌，得到混合均匀的坯料；

将上述坯料储放一段时间，在将坯料放入压砖机中压制成砖坯；

将上述砖坯在1400℃下焙烧34小时后冷却至室温，再在1700℃下焙烧55小时后冷却至室温即得所述环保的防裂耐火砖。

实施例三

一种环保的防裂耐火砖，该环保的防裂耐火砖由以下质量份数的原料制成：

高岭土粉30kg、抗裂纤维14kg、结合剂30kg、硬化剂12kg、水13kg、锆英砂18kg、废弃玻璃16kg、减水剂4kg、红柱石11kg、海泡石14kg、碎陶瓷片14kg。

其中，所述抗裂纤维包括以下原料组份：分散剂3kg、岩棉纤维5kg、陶瓷棉纤维6kg。

所述结合剂包括以下原料组份：二氧化锆14kg、α-氧化铝6kg、软质粘土粉10kg。

所述硬化剂包括以下原料组份：硅溶胶3kg、铝溶胶4kg、稳定剂2kg、润湿剂3kg。

该环保的防裂耐火砖的制备，包括以下步骤：

根据上述质量份数，称取所述环保的防裂耐火砖所需各原料；

将称取好的废弃玻璃16kg、红柱石13kg、海泡石14kg、碎陶瓷片14kg分别加入到球磨机内进行球磨成分，然后分别过筛网得到上述材料的粉末并混合得到混合物一；

将上述混合物一加入搅拌机内，进行第一搅拌，得到混合物二；

将上述混合物二放在搅拌机内静置得到松散混合物；

将称取好的高岭土粉30kg、分散剂3kg、岩棉纤维5kg、陶瓷棉纤维6kg、二氧化锆14kg、α-氧化铝6kg、软质粘土粉10kg、硅溶胶3kg、铝溶胶4kg、稳定剂2kg、润湿剂3kg、锆英砂18kg、废弃玻璃16kg、减水剂4kg、红柱石11kg、海泡石14kg、碎陶瓷片14kg分别加入到上述搅拌机内进行第二次搅拌，加入称取好的水13kg再进行第三次搅拌，得到混合均匀的坯料；

将上述坯料储放一段时间，在将坯料放入压砖机中压制成砖坯；

将上述砖坯在1500℃下焙烧38小时后冷却至室温，再在1800℃下焙烧60小时后冷却至室温即得所述环保的防裂耐火砖。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下结合附图对本发明的上述方案的流程进行详细说明，具体如下：

根据本发明的实施例，还提供了一种环保的防裂耐火砖的制备方法。

如图1所示，在实际生产过程中，该环保的防裂耐火砖的制备，包括以下步骤：

步骤s101，根据上述质量份数，称取所述环保的防裂耐火砖所需各原料；

步骤s103，将称取好的废弃玻璃、红柱石、海泡石、碎陶瓷片分别加入到球磨机内进行球磨成分，然后分别过筛网得到上述材料的粉末并混合得到混合物一；

步骤s105，将上述混合物一加入搅拌机内，进行第一搅拌，得到混合物二；

步骤s107，将上述混合物二放在搅拌机内静置得到松散混合物；

步骤s109，将称取好的高岭土粉、分散剂、岩棉纤维、陶瓷棉纤维、二氧化锆、α-氧化铝、软质粘土粉、硅溶胶、铝溶胶、稳定剂、润湿剂、锆英砂、废弃玻璃、减水剂、红柱石、海泡石、碎陶瓷片分别加入到上述搅拌机内进行第二次搅拌，加入称取好的水再进行第三次搅拌，得到混合均匀的坯料；

步骤s111，将上述坯料储放一段时间，在将坯料放入压砖机中压制成砖坯；

步骤s113，将上述砖坯在1300～1500℃下焙烧30～38小时后冷却至室温，再在1600～1800℃下焙烧50～60小时后冷却至室温即得所述环保的防裂耐火砖。

在一个实施例中，上述材料球磨时，球磨机的转速为150转/分钟，球磨时间均为4h，筛网的目数为200目。

在一个实施例中，上述混合物一在第一次搅拌时，搅拌机转速为30-40转/分钟，搅拌时间为6-10min。

在一个实施例中，上述混合物二静置的时间为4-6h、静置的温度为常温。

在一个实施例中，第二次搅拌的搅拌机转速为30-40转/分钟，第二次搅拌的时间为10-12min，第三次搅拌的搅拌机转速为40-60转/分钟，第三次搅拌的时间为30-40min。

在一个实施例中，上述坯料静置的时间为4-6天，上述压砖机为500吨压砖机。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，能够耐得住超高温条件，最高耐热温度达2000℃，具有较强的耐冲刷、耐磨损性能，并且具有很好的防裂性能，即使长时间处于高温环境也不会出现干裂现象，可以完全满足高温炉的工作条件，使用寿命长，原料中加入了废弃玻璃和碎陶瓷片，能够对废弃玻璃和碎陶瓷片进行二次利用，非常的节能环保，且制备方法简单，易于实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。