本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种水泥窑高温带用铁铝尖晶石系耐火材料的制备方法。
背景技术：
随着水泥生产技术的不断更新，水泥生产主要设备回转窑已向大型化长寿化发展，尤其是增加产量，提高质量，节约能耗，降低污染已成为生产管理中增加效益的关键。干法水泥窑高温带可分成烧成带和过渡带，水泥窑高温带的窑衬经受最严重的热学、力学、化学破坏作用，全窑系统耐火材料总消耗量的60-70%发生在高温带，是使用条件最苛刻的部位。
随着水泥窑生产工艺和机械性能的日益提高、产量的日益增大，对水泥窑高温带的耐火材料要求也越来越苛刻。在水泥煅烧的过程中，温度变化很大，烧成带的温度最高可达1650℃，要求耐火材料结构致密，能抗热震，有较高的热震稳定性能。在水泥煅烧的过程中，水泥窑和物料的重量及转动使耐火材料承受很大的负荷，同时高温流动的气流和物料不断地对耐火材料衬里冲刷，要求耐火材料有较高的强度，抗机械作用损毁。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种水泥窑高温带用铁铝尖晶石系耐火材料的制备方法，所得耐火材料结构致密、强度高、抗机械损毁。
一种水泥窑高温带用铁铝尖晶石系耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
i、将烧结镁砂、电熔铁铝尖晶石、氧化铝微粉、烧结刚玉、氧化铁混合，加入粘结剂搅拌得到预混料；
ii、向预混料中加入烧结镁砂、电熔铁铝尖晶石、烧结刚玉继续搅拌得到泥料；
iii、将泥料压制成砖坯，干燥，烧结，自然冷却至室温得到水泥窑高温带用铁铝尖晶石系耐火材料。
优选地，步骤i中，烧结镁砂的粒度为0.5-1mm；电熔铁铝尖晶石粒度为0.2-0.8mm。
优选地，步骤i中，氧化铝微粉粒度为0.011-0.068mm；烧结刚玉粒度为0.2-0.28mm；氧化铁粒度为0.011-0.045mm。
优选地，步骤i中，粘结剂由麦芽糊精、无水硫酸镁组成，麦芽糊精、无水硫酸镁的质量比为10-20：1-5。
优选地，步骤i中，烧结镁砂、电熔铁铝尖晶石、氧化铝微粉、烧结刚玉、氧化铁、粘结剂的质量比为10-20：12-40：4-12：1-4：2-4：1-5。
优选地，步骤ii中，烧结镁砂粒度为1-3mm，电熔铁铝尖晶石粒度为1-3mm，烧结刚玉粒度为0.55-0.68mm。
优选地，步骤ii中，预混料、烧结镁砂、电熔铁铝尖晶石、烧结刚玉的质量比为55-60：40-60：30-50：1-2。
优选地，步骤iii中，干燥温度为120-150℃，干燥时间为10-20h。
优选地，步骤iii中，烧结温度为1500-1600℃，保温时间为10-15h。
本发明以电熔镁砂和电熔铁铝尖晶石等为主要原料，配合本发明粘结剂，不仅粘结性能优良，而且经过烧结后，所得材料粒径极细，占据微小气孔，降低砖体气孔率，所得耐火材料耐高温、抗热震性好，具有良好的结构柔韧性，其适用于各种规格水泥窑用，尤其适用于大型水泥回转窑高温带等，挂窑皮性好，热稳定性能好，同时用后无污染，运行时间长，可达10个月以上，对提高大型水泥回转窑的运转率起到了非常积极的作用。
其中电熔铁铝尖晶石与水泥熟料接触时，铁铝尖晶石与氧化钙反应生成高粘度的铁酸钙和铁酸铝相，材料热面上的反应层大大有助于回转窑内粘着层的形成。铁铝尖晶石较周围镁砂基质的热膨胀系数小，而造成高温下不匹配效应，这也是铁铝尖晶石砖中主要的塑性作用。fe2+扩散进周围的氧化镁基质中，相对地，部分氧化镁扩散进铁铝尖晶石颗粒中，过多的mg2+与al3+反应生成局部镁铝尖晶石，导致额外的体积膨胀，fe2+、mg2+在整个高温过程中保持扩散，产生裂纹弥合作用，因此，活化尖晶石的塑性作用持续在烧成和使用整个过程中。氧化铝微粉的加入，使得材料在烧结过程中和烧结镁砂发生反应原位生产镁铝尖晶石，提升了材料的抗热震稳定性，也进一步提升了挂窑皮性能；同时，氧化铝微粉会填充砖内的微小气孔，合成尖晶石的过程中一定的体积膨胀会进一步填充气孔，降低孔隙率，从而提升了材料的抗化学侵蚀的能力。
本发明属于镁铁铝复合尖晶石体系，主要原料为高纯度的烧结镁砂、电熔铁铝尖晶石及氧化铝微粉，配合粘结剂作用，通过调整原材料配比和烧制工艺等参数，得到一种结构致密、强度高、挂窑皮性好以及具有结构柔韧性的优质耐火制品，该产品可延长水泥窑烧成带耐火砖的使用寿命，更好的服务水泥产业，在目前水泥形势大好的情况下，最大限度的延长水泥窑内衬材料的使用寿命具有重要意义。
本发明所得耐火材料具有优异的性能指标：显气孔率15.2-17.8%，体积密度3.05-3.12g/cm3，常温耐压强度90-110mpa，荷重软化温度大于1700℃，热震稳定性（1100℃，水冷）大于20次，并且具有优异的抗剥落性、挂窑皮性能，能过满足水泥窑不同物料的烧成，适应性广，满足水泥窑用耐火材料的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种水泥窑高温带用铁铝尖晶石系耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
i、将10kg粒度为0.5-1mm烧结镁砂、40kg粒度为0.2-0.8mm电熔铁铝尖晶石、4kg粒度为0.011-0.068mm氧化铝微粉、4kg粒度为0.2-0.28mm烧结刚玉、2kg粒度为0.011-0.045mm氧化铁送入混合机中共混8min，加入1kg粘结剂继续搅拌4min，得到预混料；其中粘结剂由麦芽糊精、无水硫酸镁组成，麦芽糊精、无水硫酸镁的重量比为20：1；
ii、向60kg预混料中加入40kg粒度为1-3mm烧结镁砂、50kg粒度为1-3mm电熔铁铝尖晶石、1kg粒度为0.55-0.68mm烧结刚玉继续搅拌20min，得到泥料；
iii、经液压机压制成砖坯，120℃干燥20h，然后置于隧道窑中烧结，烧结温度为1500℃，保温15h，自然冷却至室温得到水泥窑高温带用铁铝尖晶石系耐火材料。
实施例2
一种水泥窑高温带用铁铝尖晶石系耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
i、将20kg粒度为0.5-1mm烧结镁砂、12kg粒度为0.2-0.8mm电熔铁铝尖晶石、12kg粒度为0.011-0.068mm氧化铝微粉、1kg粒度为0.2-0.28mm烧结刚玉、4kg粒度为0.011-0.045mm氧化铁送入混合机中共混2min，加入5kg粘结剂继续搅拌2min，得到预混料；其中粘结剂由麦芽糊精、无水硫酸镁组成，麦芽糊精、无水硫酸镁的重量比为10：5；
ii、向55kg预混料中加入60kg粒度为1-3mm烧结镁砂、30kg粒度为1-3mm电熔铁铝尖晶石、2kg粒度为0.55-0.68mm烧结刚玉继续搅拌15min，得到泥料；
iii、经液压机压制成砖坯，150℃干燥10h，然后置于隧道窑中烧结，烧结温度为1600℃，保温10h，自然冷却至室温得到水泥窑高温带用铁铝尖晶石系耐火材料。
实施例3
一种水泥窑高温带用铁铝尖晶石系耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
i、将12kg粒度为0.5-1mm烧结镁砂、36kg粒度为0.2-0.8mm电熔铁铝尖晶石、6kg粒度为0.011-0.068mm氧化铝微粉、3kg粒度为0.2-0.28mm烧结刚玉、2.5kg粒度为0.011-0.045mm氧化铁送入混合机中共混6min，加入2kg粘结剂继续搅拌3.5min，得到预混料；其中粘结剂由麦芽糊精、无水硫酸镁按质量比为12：4组成；
ii、向56kg预混料中加入55kg粒度为1-3mm烧结镁砂、35kg粒度为1-3mm电熔铁铝尖晶石、1.8kg粒度为0.55-0.68mm烧结刚玉继续搅拌16min，得到泥料；
iii、经液压机压制成砖坯，140℃干燥12h，然后置于隧道窑中烧结，烧结温度为1580℃，保温12h，自然冷却至室温得到水泥窑高温带用铁铝尖晶石系耐火材料。
实施例4
一种水泥窑高温带用铁铝尖晶石系耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
i、将18kg粒度为0.5-1mm烧结镁砂、16kg粒度为0.2-0.8mm电熔铁铝尖晶石、10kg粒度为0.011-0.068mm氧化铝微粉、2kg粒度为0.2-0.28mm烧结刚玉、3.5kg粒度为0.011-0.045mm氧化铁送入混合机中共混4min，加入4kg粘结剂继续搅拌2.5min，得到预混料；其中粘结剂由麦芽糊精、无水硫酸镁按质量比为18：2组成；
ii、向58kg预混料中加入45kg粒度为1-3mm烧结镁砂、45kg粒度为1-3mm电熔铁铝尖晶石、1.2kg粒度为0.55-0.68mm烧结刚玉继续搅拌18min，得到泥料；
iii、经液压机压制成砖坯，130℃干燥18h，然后置于隧道窑中烧结，烧结温度为1520℃，保温14h，自然冷却至室温得到水泥窑高温带用铁铝尖晶石系耐火材料。
实施例5
一种水泥窑高温带用铁铝尖晶石系耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
i、将15kg粒度为0.5-1mm烧结镁砂、26kg粒度为0.2-0.8mm电熔铁铝尖晶石、8kg粒度为0.011-0.068mm氧化铝微粉、2.5kg粒度为0.2-0.28mm烧结刚玉、3kg粒度为0.011-0.045mm氧化铁送入混合机中共混5min，加入3kg粘结剂继续搅拌3min，得到预混料；其中粘结剂由麦芽糊精、无水硫酸镁按质量比为15：3组成；
ii、向57kg预混料中加入50kg粒度为1-3mm烧结镁砂、40kg粒度为1-3mm电熔铁铝尖晶石、1.5kg粒度为0.55-0.68mm烧结刚玉继续搅拌18min，得到泥料；
iii、经液压机压制成砖坯，135℃干燥15h，然后置于隧道窑中烧结，烧结温度为1550℃，保温13h，自然冷却至室温得到水泥窑高温带用铁铝尖晶石系耐火材料。
对比例1
一种耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
i、将15kg粒度为0.5-1mm烧结镁砂、26kg粒度为0.2-0.8mm电熔铁铝尖晶石、8kg粒度为0.011-0.068mm氧化铝微粉、2.5kg粒度为0.2-0.28mm烧结刚玉、3kg粒度为0.011-0.045mm氧化铁送入混合机中共混5min，加入3kg木质素磺酸钙继续搅拌3min，得到预混料；
ii、向57kg预混料中加入50kg粒度为1-3mm烧结镁砂、40kg粒度为1-3mm电熔铁铝尖晶石、1.5kg粒度为0.55-0.68mm烧结刚玉继续搅拌18min，得到泥料；
iii、经液压机压制成砖坯，135℃干燥15h，然后置于隧道窑中烧结，烧结温度为1550℃，保温13h，自然冷却至室温得到耐火材料。
对比例2
一种耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
i、将15kg粒度为0.5-1mm烧结镁砂、26kg粒度为0.2-0.8mm镁铝尖晶石、8kg粒度为0.011-0.068mm氧化铝微粉、2.5kg粒度为0.2-0.28mm烧结刚玉、3kg粒度为0.011-0.045mm氧化铁送入混合机中共混5min，加入3kg粘结剂继续搅拌3min，得到预混料；其中粘结剂由麦芽糊精、无水硫酸镁按质量比为15：3组成；
ii、向57kg预混料中加入50kg粒度为1-3mm烧结镁砂、40kg粒度为1-3mm镁铝尖晶石、1.5kg粒度为0.55-0.68mm烧结刚玉继续搅拌18min，得到泥料；
iii、经液压机压制成砖坯，135℃干燥15h，然后置于隧道窑中烧结，烧结温度为1550℃，保温13h，自然冷却至室温得到耐火材料。
将实施例5和对比例1-2所得耐火材料进行性能测试，其结果如下：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。