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CN116283327B - 一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖及其制备方法 - Google Patents

一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖及其制备方法 Download PDF

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CN116283327B
CN116283327B CN202310227282.8A CN202310227282A CN116283327B CN 116283327 B CN116283327 B CN 116283327B CN 202310227282 A CN202310227282 A CN 202310227282A CN 116283327 B CN116283327 B CN 116283327B
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Abstract

本发明公开了一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖及其制备方法，涉及耐火砖制备技术领域，该铝硅质耐火砖的原料按重量份组分为：矿物原料50‑60份、玻璃相15‑25份、高铝矾土20‑30分、羟乙基纤维素10‑12份、耐火纤维16‑22份、α‑氧化铝空心球12‑18份、二氧化锆10‑15份、粘结剂20‑30份、水40‑50份；本设计的耐火砖加入刚玉超微粉可以提高了耐火砖的耐磨强度，长期使用不易变形，而且鳞石英粉以及羟乙基纤维素的应用，可提高耐火砖的荷重软化温度以及具有较强的耐热性、耐磨性，且采取本发明的制备工艺制备的耐火砖，不仅耐热性好、耐磨性强，而且不易变形，抗震性以及抗侵蚀性强。

Description

一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火砖制备技术领域，具体为一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖及其制备方法。
背景技术
铝硅耐火砖又叫铝硅系耐火砖，是用作高温窑炉等热工设备的结构材料，以及工业用高温容器和部件的材料，并能承受相应的物理化学及机械作用，可用作建筑窑炉和各种热工设备的高温建筑材料和结构材料，并在高温下能经受各种物理化学变化和机械作用。
然而现有的耐火砖在窑炉使用过程中，容易受升温影响以及炉渣的侵蚀导致耐火砖的破裂或变形，导致其耐火性以及耐磨性降低，从而大大降低了耐火砖的使用寿命，虽然现有的含铬高铝砖具有较强的耐磨性以及抗侵蚀效果，但是由于含铬高铝砖具有铬重金属，使用后的废旧材料处理难度较大，而且含铬高铝砖价格昂贵，因此其作为日常生产用料，会造成成本较高，因此，本发明提供了一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖及其制备方法，不仅可以解决耐火砖的耐磨性以及抗侵蚀性，同时也能提高耐火砖的性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖及其制备方法，解决了上述背景技术所提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖的制备方法，其制备方法包括以下步骤：
S1、将一定份量的矿物原料、二氧化锆以及玻璃相放入混碾机中进行混炼处理，时间为10-15min，得混合料；
S2、再将所得混合料与一定份量的高铝矾土、耐火纤维、粘结剂放入混合机内进行两次搅拌混合，第一次混合时，加入一定量的水，初步混合均匀后进行陈化处理，再进行二次混合，得混合浆料；
S3、进一步的，再将一定份量的α-氧化铝空心球和羟乙基纤维素加入上述混合浆料内，继续搅拌混合10-15min，待完全混合搅拌后，得制砖原料；
S4、再将制砖原料通过制砖机制作成砖坯，然后将所得砖坯进行干燥处理；
S5、待干燥处理结束后，将砖坯置于窑炉中进行烧制，窑炉温度从常温加热至1300-1400℃，待烧制完成后，保温3-6h，然后自然冷却至常温即可获得成品耐火砖。
作为本发明进一步的技术方案，所述S2中第一次混合时间为15-30min，转速为400-500r/min，陈化处理时间为24-48h，第二次混合时间为10-20min，转速为200-300r/min。
作为本发明进一步的技术方案，所述S4中干燥处理条件为分为两个阶段，具体如下：
第一阶段：当制砖机制成砖坯脱模后，进行初步干燥处理，干燥温度在50-60℃，干燥时间为12-24h，使砖坯所含水分低于30％；
第二阶段：待初步干燥后，将初次干燥后的砖坯放入干燥室内，于100-120℃的温度下进行二次干燥处理，干燥时间为15-20h，使砖坯所含水分低于3％。
作为本发明进一步的技术方案，所述S5中炉窑温度从常温加热至1300-1400℃的过程具体如下：
第一阶段：炉窑温度由常温以10-20℃/min速度加热升温至900-1100℃，然后保温6-12h；
第二阶段：炉窑温度由1100加热升至1300-1400℃，此阶段升温时，温度是以20-30℃/min升温，然后保温12-18h。
作为本发明进一步的技术方案，所述S5中烧制完成后，温度将冷却至200-300℃进行保温。
一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖，该铝硅质耐火砖的原料按重量份组分为：矿物原料50-60份、玻璃相15-25份、高铝矾土20-30分、羟乙基纤维素10-12份、耐火纤维16-22份、α-氧化铝空心球12-18份、二氧化锆10-15份、粘结剂20-30份、水40-50份。
作为本发明进一步的技术方案，所述耐火纤维为氧化锆耐火纤维、氧化铝耐火纤维、莫来石耐火纤维、硅酸铝耐火纤维和高铝质耐火纤维中的一种或几种。
作为本发明进一步的技术方案，所述α-氧化铝空心球的粒度为1-2mm。
作为本发明进一步的技术方案，所述矿物原料按重量份组分为：刚玉超微粉40-50份、莫来石细粉30-40份、硅线石粉10-20份、鳞石英粉12-15份。
本发明提供了一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖及其制备方法，与现有技术相比具备以下有益效果：
本发明所设计的含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖，通过采取矿物原料的加入，利用刚玉超微粉作为耐磨剂，显著提高了耐火砖的耐磨强度，长期使用不易变形，而且鳞石英粉采取网状结构，有利于提高耐火砖的荷重软化温度，而且将羟乙基纤维素作为增稠剂，由于其具有良好的混合均匀性能，且具有较强的耐热性、耐磨性，可以使制备的耐火砖具有耐热性以及耐磨性，同时二氧化锆既可以提高耐火砖的抗碱性，也能提高其耐磨性和抗热震性，进一步的，利用α-氧化铝空心球的加入，可以降低耐火砖的密度的同时，保障了其导热系数，且采取本发明的制备工艺制备的耐火砖，不仅耐热性好、耐磨性强，而且不易变形，抗震性以及抗侵蚀性强。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖及其制备方法技术方案：一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖的制备方法，其制备方法包括以下步骤：
第一步：将一定份量的矿物原料、二氧化锆以及玻璃相放入混碾机中进行混炼处理，时间为10-15min，得混合料；
第二步：再将所得混合料与一定份量的高铝矾土、耐火纤维、粘结剂放入混合机内进行两次搅拌混合，第一次混合时，加入一定量的水，混合时间为15-30min，转速为400-500r/min，初步混合均匀后进行陈化处理，时间为24-48h，再进行二次混合，二次混合时间为10-20min，转速为200-300r/min，得混合浆料；
第三步：再将一定份量的α-氧化铝空心球和羟乙基纤维素加入上述混合浆料内，继续搅拌混合10-15min，待完全混合搅拌后，得制砖原料；
第四步：再将制砖原料通过制砖机制作成砖坯，然后将所得砖坯进行干燥处理，干燥处理分为两个阶段，具体如下：
第一阶段：当制砖机制成砖坯脱模后，进行初步干燥处理，干燥温度在50-60℃，干燥时间为12-24h，使砖坯所含水分低于30％；
第二阶段：待初步干燥后，将初次干燥后的砖坯放入干燥室内，于100-120℃的温度下进行二次干燥处理，干燥时间为15-20h，使砖坯所含水分低于3％；
第五步：待干燥处理结束后，将砖坯置于窑炉中进行烧制，烧制过程胡总，炉窑温度分为两个阶段，如下：
第一阶段：炉窑温度由常温以10-20℃/min速度加热升温至900-1100℃，然后保温6-12h；
第二阶段：炉窑温度由1100加热升至1300-1400℃，此阶段升温时，温度是以20-30℃/min升温，然后保温12-18h
待烧制完成后，温度将冷却至200-300℃进行保温3-6h，然后自然冷却至常温即可获得成品耐火砖。
实施例一
本发明进一步采取的技术方案中，一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖，该铝硅质耐火砖的原料按重量份组分为：矿物原料50份、玻璃相15份、高铝矾土20分、羟乙基纤维素10份、耐火纤维16份、α-氧化铝空心球12份、二氧化锆10份、粘结剂20份、水40份；
其中，耐火纤维为氧化锆耐火纤维、氧化铝耐火纤维、莫来石耐火纤维、硅酸铝耐火纤维和高铝质耐火纤维中的一种或几种；
进一步的，α-氧化铝空心球的粒度为1-2mm；
其中，矿物原料按重量份组分为：刚玉超微粉40份、莫来石细粉30份、硅线石粉10份、鳞石英粉12份，其中鳞石英粉为网状结构。
实施例二
本发明进一步采取的技术方案中，一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖，该铝硅质耐火砖的原料按重量份组分为：矿物原料60份、玻璃相25份、高铝矾土30分、羟乙基纤维素12份、耐火纤维22份、α-氧化铝空心球18份、二氧化锆15份、粘结剂30份、水50份；
其中，耐火纤维为氧化锆耐火纤维、氧化铝耐火纤维、莫来石耐火纤维、硅酸铝耐火纤维和高铝质耐火纤维中的一种或几种；
进一步的，α-氧化铝空心球的粒度为1-2mm；
其中，矿物原料按重量份组分为：刚玉超微粉50份、莫来石细粉40份、硅线石粉20份、鳞石英粉15份，其中鳞石英粉为网状结构。
实施例三
本发明进一步采取的技术方案中，一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖，该铝硅质耐火砖的原料按重量份组分为：矿物原料55份、玻璃相20份、高铝矾土25份、羟乙基纤维素11分、耐火纤维20份、α-氧化铝空心球15份、二氧化锆12份、粘结剂25份、水45份；
其中，耐火纤维为氧化锆耐火纤维、氧化铝耐火纤维、莫来石耐火纤维、硅酸铝耐火纤维和高铝质耐火纤维中的一种或几种；
进一步的，α-氧化铝空心球的粒度为1-2mm；
其中，矿物原料按重量份组分为：刚玉超微粉45份、莫来石细粉35份、硅线石粉15份、鳞石英粉14份，其中鳞石英粉为网状结构。
实验测试一：采取现有常规技术测试手段对本发明所制备的耐火砖进行性能测试，其测试指标如下表所示：
根据上述指标可以看出，本发明所制备的含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖，其耐火性能优越，而且体积密度小，保障了其导热系数。
实验测试二：对含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖进行耐磨试验；
测试条件：
①在不同时间下随机取2个焚烧后的炉渣，各位1Kg作为侵蚀介质，分别设定为一号介质和二号介质，然后将侵蚀介质研磨至粒径≤3mm，对其进行搅拌混合均匀后，经过120℃恒温干燥一天；
②选取本发明实施例1-3所制备的耐火砖以及现有市场上的黏土砖作为对比进行测试，分别作为实验组一、实验组二、实验组三以及对比实验组一；
③将实验组一、实验组二、实验组三以及对比实验组一的耐火砖中心制成空心孔，作为测试坩埚，孔径为宽50mm、高60mm，然后将处理后的侵蚀介质取100g，共取4份，别分填满实验组一、实验组二、实验组三以及对比实验组一所制成的坩埚内，再将其置于马沸炉中，坩埚底部放置有30mm厚垫板，垫板上再放置高温垫沙，目的防止熔融的炉渣穿透坩埚底部，然后使马沸炉以20℃/min速率加热升温至600℃后，恒温2小时，再升温至1000℃，实验时间设定为24小时，试验结束后，坩埚随马沸炉自然降温至常温；
④再将四组耐火砖坩埚延中心对此切开，观察耐火砖的侵蚀状况，通过计算机测绘，计算出耐火砖被侵蚀的面积，具体结果如下表所示：
由上表可见，本发明所设计的耐火砖相较于现有的黏土砖来看，其侵蚀效果低于黏土砖的侵蚀效果，即其耐侵蚀性较强，由此一来，其耐磨性更高，在长期使用过程中，其使用寿命更长久。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖的制备方法，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
S1、将一定份量的矿物原料、二氧化锆以及玻璃相放入混碾机中进行混炼处理，时间为10-15min，得混合料；
S2、再将所得混合料与一定份量的高铝矾土、耐火纤维、粘结剂放入混合机内进行两次搅拌混合，第一次混合时，加入一定量的水，初步混合均匀后进行陈化处理，再进行二次混合，得混合浆料；
S3、进一步的，再将一定份量的α-氧化铝空心球和羟乙基纤维素加入上述混合浆料内，继续搅拌混合10-15min，待完全混合搅拌后，得制砖原料；
S4、再将制砖原料通过制砖机制作成砖坯，然后将所得砖坯进行干燥处理；
S5、待干燥处理结束后，将砖坯置于窑炉中进行烧制，窑炉温度从常温加热至1300-1400℃，待烧制完成后，保温3-6h，然后自然冷却至常温即可获得成品耐火砖；
该铝硅质耐火砖的原料按重量份组分为：矿物原料50-60份、玻璃相15-25份、高铝矾土20-30分、羟乙基纤维素10-12份、耐火纤维16-22份、α-氧化铝空心球12-18份、二氧化锆10-15份、粘结剂20-30份、水40-50份；
所述α-氧化铝空心球的粒度为1-2mm；
所述矿物原料按重量份组分为：刚玉超微粉40-50份、莫来石细粉30-40份、硅线石粉10-20份、鳞石英粉12-15份。
2.根据权利要求1所述的一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖的制备方法，其特征在于，所述S2中第一次混合时间为15-30min，转速为400-500r/min，陈化处理时间为24-48h，第二次混合时间为10-20min，转速为200-300r/min。
3.根据权利要求1所述的一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖的制备方法，其特征在于，所述S4中干燥处理条件为分为两个阶段，具体如下：
第一阶段：当制砖机制成砖坯脱模后，进行初步干燥处理，干燥温度在50-60℃，干燥时间为12-24h，使砖坯所含水分低于30％；
第二阶段：待初步干燥后，将初次干燥后的砖坯放入干燥室内，于100-120℃的温度下进行二次干燥处理，干燥时间为15-20h，使砖坯所含水分低于3％。
4.根据权利要求1所述的一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖的制备方法，其特征在于，所述S5中炉窑温度从常温加热至1300-1400℃的过程具体如下：
第一阶段：炉窑温度由常温以10-20℃/min速度加热升温至900-1100℃，然后保温6-12h；
第二阶段：炉窑温度由1100加热升至1300-1400℃，此阶段升温时，温度是以20-30℃/min升温，然后保温12-18h。
5.根据权利要求1所述的一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖的制备方法，其特征在于，所述S5中烧制完成后，温度将冷却至200-300℃进行保温。
6.根据权利要求1所述的一种含刚玉超微粉的铝硅质耐火砖的制备方法，其特征在于，所述耐火纤维为氧化锆耐火纤维、氧化铝耐火纤维、莫来石耐火纤维、硅酸铝耐火纤维和高铝质耐火纤维中的一种或几种。
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