一种基于氧化铝空心球的防裂耐火材料的制作方法

本发明涉及耐火材料技术领域，更具体地说，它涉及一种基于氧化铝空心球的防裂耐火材料。

背景技术：

氧化铝空心球是一种新型的高温隔热材料，它是用工业氧化铝在电炉中熔炼吹制而成的，晶型为a-al2o3微晶体。以氧化铝空心球为主体，可制成各种形状制品，最高使用温度1800℃，制品机械强度高，为一般轻质制品的数倍，而体积密度仅为刚玉制品的二分之一。

氧化铝空心球是常见的一种耐火材料，氧化铝耐火制品可作为高温窑炉的工作内衬。然而，现有氧化铝空心球制成的耐火材料虽然能起到较好的耐火隔热作用，但是在干燥、烧成以及长期高温工作过程中，耐火材料容易出现裂纹，使用不够安全可靠。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于氧化铝空心球的防裂耐火材料，其解决了传统氧化铝耐火材料因长期处于高温环境下工作，容易出现裂纹的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:

一种基于氧化铝空心球的防裂耐火材料，包括背火层、v型钩和复合临火层，所述背火层包括基质和骨料；

所述基质包括金刚砂和al2o3微粉，所述骨料包括氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊，所述复合临火层为氧化铝耐火材料的高温工作面，所述复合临火层包括膨胀珍珠岩-石墨混合乳和远红外辐射性涂料；

其制备方法如下：

(1)将金刚砂和al2o3微粉按照重量1：1的比例混合，搅拌均匀，得到基质；

(2)将氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊按照重量1：1：1的比例混合，并充分搅拌，得到骨料；

(3)将步骤(1)中的所述基质倒入到步骤(2)中的所述骨料中，加水搅拌，混合均匀，并经过加压震动处理，制得所需尺寸和形状定型品，在所述定型品外表面均匀插设v型钩，所述v型钩的一半长度插设在所述定型品内，将插设有所述v型钩的所述定型品100-105℃干燥24-36小时后于1500-1600℃保温5-7小时烧成，得到背火层；

(4)将膨胀珍珠岩和石墨乳按照重量1：1的比例混合，搅拌均匀，得到膨胀珍珠岩-石墨混合乳，将所述膨胀珍珠岩-石墨混合乳涂覆在所述背火层表面，所述v型钩一半填埋在所述背火层中，另一半填埋在所述膨胀珍珠岩-石墨混合乳内；

(5)将远红外辐射性涂料涂覆在所述膨胀珍珠岩-石墨混合乳表面。

通过上述技术方案，金刚砂化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好。氧化铝空心球、氧化铬颗粒以及al2o3微粉也是性能较好的耐高温材料，通过将其组合，干燥，保温制得背火层，使得背火层具有较好的防火隔热性能。v型钩的设置，可提高背火层与膨胀珍珠岩-石墨混合乳的连接性，不易出现剥离现象。远红外辐射性涂料涂刷在窑炉内壁上，通过涂料涂层红外辐射，改善炉内热交换、提高炉膛内温度场强及均匀性、使燃料燃烧更充分，达到增加热效率，大大提高耐火材料热效率，减少能耗、节约能源和延长炉体内衬使用年限，节能率高。膨胀珍珠岩、石墨乳和远红外辐射性涂料均是良好的耐高温材料，性能稳定，阻燃，防腐，且石墨乳和远红外辐射性涂料具有较好的黏附性和流平性，干燥速度快，长期高温环境使用过程中，不易出现裂纹。

进一步优选为：所述基质占氧化铝耐火材料总重量的20-30％。

进一步优选为：所述骨料占氧化铝耐火材料总重量的50-60％，所述氧化铝空心球占所述骨料总质量的30-40％，用作骨料成分的所述耐火纤维糊占所述骨料总质量的40-50％。

进一步优选为：所述膨胀珍珠岩-石墨混合乳厚度为10-15cm。

进一步优选为：所述远红外辐射性涂料厚度为2-5cm。

进一步优选为：所述氧化铝空心球中的al2o3含量≥99％。

综上所述，本发明具有以下有益效果：金刚砂化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好。氧化铝空心球、氧化铬颗粒以及al2o3微粉也是性能较好的耐高温材料，通过将其组合，干燥，保温制得背火层，使得背火层具有较好的防火隔热性能。v型钩的设置，可提高背火层与膨胀珍珠岩-石墨混合乳的连接性，不易出现剥离现象。远红外辐射性涂料涂刷在窑炉内壁上，通过涂料涂层红外辐射，改善炉内热交换、提高炉膛内温度场强及均匀性、使燃料燃烧更充分，达到增加热效率，大大提高耐火材料热效率，减少能耗、节约能源和延长炉体内衬使用年限，节能率高。膨胀珍珠岩、石墨乳和远红外辐射性涂料均是良好的耐高温材料，性能稳定，阻燃，防腐，且石墨乳和远红外辐射性涂料具有较好的黏附性和流平性，干燥速度快，长期高温环境使用过程中，不易出现裂纹。

附图说明

图1是实施例的局部剖视示意图，主要用于体现氧化铝耐火材料的结构。

图中，1、背火层；2、复合临火层；21、膨胀珍珠岩-石墨混合乳；22、远红外辐射性涂料；3、v型钩。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种基于氧化铝空心球的防裂耐火材料，如图1所示，包括背火层1、v型钩3和复合临火层2。背火层1为氧化铝耐火材料的非高温工作面，背火层1包括基质和骨料。基质包括金刚砂和al2o3微粉，骨料包括氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊，耐火纤维糊作为有机结合剂使用。复合临火层2为氧化铝耐火材料的高温工作面，复合临火层2包括膨胀珍珠岩-石墨混合乳21和远红外辐射性涂料22。

其制备方法如下：

(1)将金刚砂和al2o3微粉按照重量1：1的比例混合，通过搅拌设备搅拌均匀，搅拌转速105-180rpm，搅拌时间10-15min，得到基质；

(2)将氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊按照重量1：1：1的比例混合，并充分搅拌，搅拌转速105-180rpm，搅拌时间10-15min，得到骨料；

(3)将步骤(1)中的基质倒入到步骤(2)中的骨料中，加水搅拌均匀，搅拌转速105-180rpm，搅拌时间20-30min，并经过加压震动处理，制得所需尺寸和形状定型品；在定型品外表面均匀插设v型钩3，v型钩3的一半长度插设在定型品内，v型钩3的两端部插设在定型品中；将插设有v型钩3的定型品100-105℃干燥24-36小时后于1500-1600℃保温5-7小时烧成，得到背火层1；

(4)将膨胀珍珠岩和石墨乳按照重量1：1的比例混合，搅拌均匀，得到膨胀珍珠岩-石墨混合乳21，将膨胀珍珠岩-石墨混合乳21涂覆在背火层1表面，v型钩3一半填埋在背火层1中，另一半填埋在膨胀珍珠岩-石墨混合乳21内；

(5)将远红外辐射性涂料22涂覆在膨胀珍珠岩-石墨混合乳21表面。

基质占氧化铝耐火材料总重量的20-30％。骨料占氧化铝耐火材料总重量的50-60％，氧化铝空心球占骨料总质量的30-40％，用作骨料成分的耐火纤维糊占骨料总质量的40-50％。氧化铝空心球中的al2o3含量≥99％。氧化铬颗粒中的cr2o3质量分数≥99.0％，粒度范围为2-4mm。

膨胀珍珠岩-石墨混合乳21厚度为10-15cm。远红外辐射性涂料22厚度为2-5cm。

本实施例所获得的氧化铝耐火材料耐火度较高，可达1750℃±50℃，适用于温度≤1600℃的工作环境，长期使用过程中，不易出现裂纹。

实施例2：一种基于氧化铝空心球的防裂耐火材料，如图1所示，与实施例1的区别在于，基质占氧化铝耐火材料总重量的25％。骨料占氧化铝耐火材料总重量的55％，氧化铝空心球占骨料总质量的35％，用作骨料成分的耐火纤维糊占骨料总质量的45％。

膨胀珍珠岩-石墨混合乳21厚度为12cm。远红外辐射性涂料22厚度为4cm。

本实施例所获得的氧化铝耐火材料耐火度较高，可达1700℃±30℃，适用于温度≤1600℃的工作环境，成本较为适中，长期使用过程中，不易出现裂纹。

实施例3：一种基于氧化铝空心球的防裂耐火材料，如图1所示，与实施例1的区别在于，基质占氧化铝耐火材料总重量的20％。骨料占氧化铝耐火材料总重量的50％，氧化铝空心球占骨料总质量的30％，用作骨料成分的耐火纤维糊占骨料总质量的40％。

膨胀珍珠岩-石墨混合乳21厚度为10cm。远红外辐射性涂料22厚度为2cm。

本实施例所获得的氧化铝耐火材料耐火度较高，可达1650℃±20℃，适用于温度≤1550℃的工作环境，成本较低，长期使用过程中，不易出现裂纹。

实施例4：一种基于氧化铝空心球的防裂耐火材料，如图1所示，与实施例1的区别在于，基质占氧化铝耐火材料总重量的30％。骨料占氧化铝耐火材料总重量的60％，氧化铝空心球占骨料总质量的40％，用作骨料成分的耐火纤维糊占骨料总质量的50％。

膨胀珍珠岩-石墨混合乳21厚度为15cm。远红外辐射性涂料22厚度为5cm。

本实施例所获得的氧化铝耐火材料耐火度较高，可达1750℃±50℃，适用于温度≤1650℃的工作环境，成本较高，长期使用过程中，不易出现裂纹。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。