本发明涉及一种电熔石英制品，尤其涉及一种高纯度、低气孔、抗侵蚀性能好、耐磨性能高、纳米结合的电熔石英制品及制备方法。
背景技术：
目前,焦炉是炼焦的主要热工设备。焦炉炉体由炉顶、燃烧室和炭化室、斜道区、蓄热室等部分，并通过烟道和烟囱相连,主要部位由硅砖砌成，为使密封性好，要采用异形砖进行砌筑。
然而，焦炉硅砖在使用过程中承受煤在炭化期间膨胀产生的压力，以及装煤、推焦和出焦引起的磨损和剥落。磨损和剥落会导致耐火砖表面粗糙，而这会导致焦炉炭化室状态变差，推焦负荷增大。
另外,在玻璃窑的碹部、加料口等部位的硅砖长期在高温下受碱蒸汽以及混合飞料的侵蚀，加上高温荷重的影响，长期使用会发生砖块熔化、裂纹掉块等现象,而这些现象会污染玻璃液，影响产出成品的质量。
本发明解决了上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有硅砖抗碱侵蚀性差、易磨损剥落的问题，提出一种高纯度、低气孔、抗侵蚀性能好、耐磨性能高、纳米结合的电熔石英制品及制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明所述的纳米结合低气孔高纯电熔石英制品，原始料为：电熔石英骨料、电熔石英细粉;结合剂为纳米级液体二氧化硅,添加剂为纳米级粉体二氧化硅。
本发明的加入重量份数为：电熔石英骨料40-70份，电熔石英细粉30-60份，纳米级液体二氧化硅0.1-5份，纳米级粉体二氧化硅0.1-5份。
所述电熔石英骨料，纯度＞99.99%，粒度≤5mm。
所述电熔石英骨料的形状为球形。
所述电熔石英细粉，纯度＞99.99%，粒度≤0.09mm。
所述纳米级液体二氧化硅，纯度＞99%，粒度1-20nm。
所述纳米级粉体二氧化硅，纯度＞95%，粒度1-100nm。
本发明通过引入各种高纯度原料，因为高纯度原料决定着高纯度的成品。二氧化硅含量越高，铝、钾、钠等碱金属低熔点氧化物杂质含量越低，抗碱侵蚀性能越好。
在现有技术中骨料是由破碎机进行破碎，均是不规则的形状，这种不规则的形状使骨料的形状及粒径分布是不可控的，会给最终制品的显微结构的控制带来很大困难。
本发明的骨料选用球形，由于球形的直径是一定，因此骨料的堆积也是均匀的，并减少了应力集中，有利于提高制品结构的均匀性。
本发明通过选取球形的骨料，优化骨料和细粉的粒度级配，从而构建紧密的粒度排列结构，使颗粒大小排列紧密，从而获得高致密硅砖，具有超低气孔率的优点。硅砖的耐磨性取决于气孔率，气孔率越低的硅砖，致密性越好，耐磨性能越高。
本发明没有添加传统地结合剂和矿化剂，而是创新地通过引入纳米级液体二氧化硅为结合剂,纳米级粉体二氧化硅为添加剂，再加上,电熔石英颗粒为球形,使纳米级的二氧化硅可以完全包裹和覆盖在电熔石英球形颗粒表面。由于颗粒粒径越小，其比表面积越大。比表面积增大，同时吸附能力也增强。因此纳米级二氧化硅可以完全吸附包裹电容石英颗粒，一是使制品更加致密；二是隔绝了电熔石英颗粒与氧的接触。避免了电熔石英在高温氧化气氛下缓慢转化为方石英，带来的极冷极热性能变差和裂纹倾向增加的问题，这是微粉级的原料所不具备的。
电熔石英属于非晶态熔融石英，热膨胀系数极低，几近于零；具有氧缺位，其化学式为sio2-x，但在高温氧化气氛下，熔融石英与氧接触，氧原子渗入熔融石英表层，填补氧原子缺位，使熔融石英表层形成微晶结构，进一步有序化，发育成方石英。而当方石英转化比例增大，极冷极热性能变差，裂纹倾向增大。
本发明的纳米结合低气孔高纯电熔石英制品的制备方法为：
步骤一、混料的顺序：按配比称量电熔石英骨料、电熔石英细粉、纳米级粉体二氧化硅，混合5-20分钟；然后添加纳米级液体二氧化硅混合10-30分钟；
步骤二、通过机压或手工成型、干燥后,物理加热,烧成温度为600℃-1200℃，快速烧成,采用低温弱氧还原烧成制度，烧成后，即得到这种纳米结合低气孔高纯电熔石英制品。
本发明采用了低温烧成制度，烧成温度为600-1200℃，现有技术中烧成温度一般在1250℃以上。由于电熔石英在1100℃以上会发生析晶转变，电熔石英转化成方石英发生收缩变形。现有烧成制度无法避免电熔石英在烧成过程中转化为方石英。
本发明采用了弱氧还原气氛烧成，在烧成过程中控制烧成氛围，使烧成过程中无空气气流流动，减少空气气流流动带来的氧气与电熔石英反应，减少方石英形成。
本发明采用的烧结方法是物理加热，而现有方法为化学反应加热。化学反应加热就需要有反应物的参与，反应物如空气和燃料在窑炉内部流动会产生气流，空气中的氧气就不可避免的与电熔石英反应，同时现有技术的烧成温度都很高，满足了电熔石英转化成方石英的转化条件。采用物理加热的方法，没有反应物的参与，窑内气氛平静，没有气流流动。同时烧成温度属于低温，这两个条件在保障制品性能的同时也避免了电熔石英向方石英转化。
本发明采用了低温弱氧还原快速烧成制度。电熔石英在1100℃以上会发生析晶转变，电熔石英转化成方石英发生收缩变形。低温弱氧化还原快速烧成制度使制品在烧结中实现化学结合，不产生晶型转变，避免电熔石英在烧成过程中转化为方石英，提高制品的抗热震性能。
本发明所述的高耐磨抗侵蚀高纯电熔石英硅砖的主晶相为非结晶相，sio2含量＞99%，气孔率＜15%，荷重软化温度t0.6（0.2mpa）：1650-1690℃。
具体实施方式
综述述技术成果仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
以下实施例详细说明了本发明。
实施例1：
一种高耐磨抗侵蚀高纯电熔石英硅砖，各原料的粒度组成及加入比例为：电熔石英骨料58份,粒度为0.1-5mm，电熔石英细粉36份,粒度为0.001-0.09mm，纳米级液体二氧化硅3份,粒度13nm，纳米级粉体二氧化硅3份,粒度为0-100nm。
实施例2：
一种高耐磨抗侵蚀高纯电熔石英硅砖，各原料的粒度组成及加入比例为：电熔石英骨料54份，粒度为0.1-4mm，电熔石英细粉38份，粒度为0.001-0.06mm，纳米级液体二氧化硅2份，粒度18nm,纳米级粉体二氧化硅6份，粒度为0-70nm。
实施例3：
一种高耐磨抗侵蚀高纯电熔石英硅砖，各原料的粒度组成及加入比例为：电熔石英骨料61份，粒度为0.1-5mm，电熔石英细粉34份，粒度为0.001-0.04mm纳米级液体二氧化硅3份，粒度为10nm，纳米级粉体二氧化硅2份，粒度为0-50nm。
实施例1、2和3的制备方法为：
步骤一、混料的顺序：按配比称量电熔石英骨料、电熔石英细粉、纳米级粉体二氧化硅，混合5-20分钟；然后添加纳米级液体二氧化硅混合10-30分钟；
步骤二、通过机压或手工成型、干燥后,物理加热,烧成温度为600℃-1200℃，快速烧成,采用低温弱氧还原烧成制度，烧成后，即得到这种纳米结合低气孔高纯电熔石英制品。
所得产品的性能指标为：
实施例1：sio2含量为99.35%，显气孔率为13.38%，荷重软化温度t0.6（0.2mpa）：1680℃。
实施例2：sio2含量为99.27%，显气孔率为12.51%，荷重软化温度t0.6（0.2mpa）：1665℃。
实施例3：sio2含量为99.40%，显气孔率为14.13%，荷重软化温度t0.6（0.2mpa）：1690℃。