CN100402470C - 一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料及其制备方法。以尖晶石颗粒和电熔刚玉颗粒为骨料，以刚玉粉、氧化铝粉、电熔镁粉和钛白粉为基质，采用工业黄糊精为结合剂，烧成而成。本发明可广泛适用于炉温在1000-1650℃之间的各种工业窑炉和冶金炉衬，在高温下热稳定性好，不裂不断，它具有良好的耐高温、耐碱侵蚀、耐磨损性能，而且机械强度高，热震稳定性好，荷重软化温度适宜，可广泛用于各种有色金属冶炼炉，水泥回转窑，高温隧道窑和玻璃窑上。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料，特别是涉及一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料及其制备方法。
背景技术
随着现代科学技术的发展，冶金生产、陶瓷和建材窑具等方面对高温材料的质量提出了更高的要求，在降低其生产成本的同时，大力推广环境友好型和资源节约型材料。
我国的几种主要耐火原料，有矾土基原料，包括电熔刚玉、尖晶石、莫来石；镁质原料，包括大结晶98电熔镁砂、高铁高钙镁砂、电熔或烧结镁铬砂；非氧化物材料，包括氮化硅铁、氮化硅。综合利用这些原料制备出性能优异的新型材料，引起了人们的广泛关注。在镁质尖晶石当中添加Cr2O3可促进烧结，提高不同组成的尖晶石的密度，但铬会对环境造成污染。而采用TiO2作添加剂，TiO2的固溶与Al2O3从尖晶石结构中的脱溶，使Ti4+占据在尖晶石晶格中Al3+的位置上，导致空位的产生，促进了原子的扩散和物质的迁移，有利于镁铝尖晶石的致密化。与Cr2O3相比，TiO2对促进镁铝尖晶石烧结过程中的致密化效果较好，而且烧成过程中TiO2与氧化铝反应生成钛酸铝，抗热震性能更加优异。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料及其制备方法，
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一、一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料，其组分按重量百分比配比如下：
尖晶石颗粒≤3mm 40～50％；
电熔刚玉颗粒≤3mm 15～30％；
刚玉粉≤180目 10～20％；
氧化铝粉≤320目 10～20％；
电熔镁粉≤320目 3～7％；
钛白粉≤320目 2～10％；
外加结合剂 3～5％。
二、一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法(按重量百分比配比)：
将≤180目的刚玉粉、10～20％、≤320目的氧化铝粉10～20％、≤320目的电熔镁粉3～7％和≤320目的钛白粉2～10％按配比加入球磨机中干混均匀；再将≤3mm的尖晶石颗粒料40～50％和≤3mm电熔刚玉颗粒料15～30％干混均匀后，加入结合剂3～5％湿混；再将颗粒料和粉料湿混；密闭放置4～24小时；机压成型、干燥和烧成。
各组分的最佳质量百分含量为尖晶石颗粒46％，电熔刚玉颗粒20％，刚玉粉13％，氧化铝粉12％，电熔镁粉5％，钛白粉4％，外加结合剂占5％。
小于等于3毫米的尖晶石颗粒和电熔刚玉颗粒，组分配比中包括1-3毫米和小于1毫米的。
所用的外加结合剂是浓度为10～30％的工业黄糊精溶液。
球磨机中刚玉粉、氧化铝粉、电熔镁粉和钛白粉的总重量与球的重量比为1∶1～1∶3。
成型在400吨摩擦压机上进行。
制品在60-80℃下干燥残余水分小于1％。
烧成温度为1600-1700℃，在该温度下保温6-8小时。
本发明具有的有益效果是：
通过对刚玉与尖晶石各原料粒度的调整，使材料具有适宜的应力缓解性。调整氧化铝含量和少量添加成分，可提高使用过程中表面涂层对材料的附着性和耐熔损性等。通过刚玉与尖晶石的复合，在传统镁铬质材料的基础上，采用了无铬配方，引入部分电熔刚玉，减少尖晶石含量后，不仅提高了抗熔损性能和耐高温性能，而且添加的二氧化钛与氧化铝反应生成钛酸铝，能将微裂纹导入材料的结合组织，进一步提高了应力缓解性和抗热震性能，从而开发出综合性能优良的刚玉-尖晶石耐火材料。
本发明以上所述的配比方法所加工出的刚玉-尖晶石耐火材料可广泛适用于炉温在1000-1650℃之间的各种工业窑炉和冶金炉衬，在高温下热稳定性好，不裂不断，它具有良好的耐高温、耐碱侵蚀、耐磨损性能，而且机械强度高，热震稳定性好，荷重软化温度适宜，可广泛用于各种有色金属冶炼炉，水泥回转窑，高温隧道窑和玻璃窑上。
由于本发明的刚玉-尖晶石耐火材料能够比较容易的实现大规模的机械化生产，可降低其生产成本，并可根据实际需要生产出多种异型砖。
附图说明
附图是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
(1)配料组成
骨料： 尖晶石颗粒1-3mm 36％
尖晶石颗粒1mm以下 10％
电熔刚玉颗粒1-3mm 8％
电熔刚玉颗粒1mm以下 12％
混合粉：刚玉粉≤180目 13％
氧化铝粉≤320目 12％
电熔镁粉≤320目 5％
钛白粉≤320目 4％
外加结合剂：浓度为20％的黄糊精溶液3％
(2)工艺过程
如附图所示，混合粉混合过程在球磨机中进行，骨料搅拌混合过程采用750型行星式混砂机，骨料混合均匀后加入结合剂湿混，然后再加入混合粉，搅拌均匀.密闭放置4～24小时.成型采用400吨摩擦压砖机，干燥采用隧道窑式干燥器在在60-80℃下干燥，残余水分小于1％，烧成采用隧道窑，最高烧成温度为1700℃。
实施例2
(1)配料组成
骨料： 尖晶石颗粒1-3mm 36％
尖晶石颗粒1mm以下 4％
电熔刚玉颗粒1-3mm 8％
电熔刚玉颗粒1mm以下 22％
混合粉：刚玉粉≤180目 10％
氧化铝粉≤320目 11％
电熔镁粉≤320目 7％
钛白粉≤320目 2％
外加结合剂：浓度为20％的黄糊精溶液5％
(2)工艺过程
最高烧成温度为1680℃，其它工艺如实施例1
实施例3
(1)配料组成
骨料： 尖晶石颗粒1-3mm 40％
尖晶石颗粒1mm以下 10％
电熔刚玉颗粒1-3mm 6％
电熔刚玉颗粒1mm以下 9％
混合粉：刚玉粉≤180目 10％
氧化铝粉≤320目 12％
电熔镁粉≤320目 3％
钛白粉≤320目 10％
外加结合剂：浓度为20％的黄糊精溶液4％
(2)工艺过程
工艺过程如实施例1。
实施例4
(1)配料组成
骨料： 尖晶石颗粒1-3mm 35％
尖晶石颗粒1mm以下 10％
电熔刚玉颗粒1-3mm 10％
电熔刚玉颗粒1mm以下 7％
混合粉：刚玉粉≤180目 20％
氧化铝粉≤320目 10％
电熔镁粉≤320目 5％
钛白粉≤320目 3％
外加结合剂：浓度为20％的黄糊精溶液5％
(2)工艺过程
工艺过程如实施例1。
实施例5
(1)配料组成
骨料： 尖晶石颗粒1-3mm 36％
尖晶石颗粒1mm以下 4％
电熔刚玉颗粒1-3mm 8％
电熔刚玉颗粒1mm以下 10％
混合粉：刚玉粉≤180目 13％
氧化铝粉≤320目 20％
电熔镁粉≤320目 5％
钛白粉≤320目 4％
外加结合剂：浓度为20％的黄糊精溶液3％
(2)工艺过程
工艺过程如实施例1。
本发明的刚玉-尖晶石耐火材料，其主晶相为氧化铝和尖晶石，次晶相为钛酸铝，耐火度大于1780℃，0.2MPa下荷重软化温度为1550℃，常温抗折强度和耐压强度分别达到15MPa和90MPa，显气孔率22％，热震稳定性大于10次。
Claims (9)
1.一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料，其特征在于组分按重量百分比配比如下：
尖晶石颗粒≤3mm 40～50％；
电熔刚玉颗粒≤3mm 15～30％；
刚玉粉≤180目 10～20％；
氧化铝粉≤320目 10～20％；
电熔镁粉≤320目 3～7％；
钛白粉≤320目 2～10％；
外加结合剂 3～5％。
2.用于权利要求1所述的一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法，其特征在于：按重量百分比配比，将≤180目的刚玉粉10～20％、≤320目的氧化铝粉10～20％、≤320目的电熔镁粉3～7％和≤320目的钛白粉2～10％按配比加入球磨机中干混均匀；再将≤3mm的尖晶石颗粒料40～50％和≤3mm电熔刚玉颗粒料15～30％干混均匀后，加入结合剂3～5％湿混；再将颗粒料和粉料湿混；密闭放置4～24小时；机压成型、干燥和烧成。
3.根据权利要求2所述的一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法，其特征在于：各组分的质量百分含量为尖晶石颗粒46％，电熔刚玉颗粒20％，刚玉粉13％，氧化铝粉12％，电熔镁粉5％，钛白粉4％，外加结合剂占5％。
4.根据权利要求2所述的一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法，其特征在于：小于等于3毫米的尖晶石颗粒和电熔刚玉颗粒，组分配比中包括1-3毫米和小于1毫米的。
5.根据权利要求2所述的一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法，其特征在于：所用的外加结合剂是浓度为10～30％的工业黄糊精溶液。
6.根据权利要求2所述的一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法，其特征在于：球磨机中刚玉粉、氧化铝粉、电熔镁粉和钛白粉的总重量与球的重量比为1∶1～1∶3。
7.根据权利要求2所述的一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法，其特征在于：成型在400吨摩擦压机上进行。
8.根据权利要求2所述的一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法，其特征在于：刚玉-尖晶石耐火材料在60-80℃下干燥残余水分小于1％。
9.根据权利要求2所述的一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法，其特征在于：烧成温度为1600-1700℃，在该温度下保温6-8小时。
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