專利名稱：一種高抗熱震剛玉—尖晶石耐火材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐火材料，特別是涉及一種高抗熱震剛玉-尖晶石耐火材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，冶金生產(chǎn)、陶瓷和建材窯具等方面對高溫材料的質(zhì)量提出了更高的要求，在降低其生產(chǎn)成本的同時，大力推廣環(huán)境友好型和資源節(jié)約型材料。
我國的幾種主要耐火原料，有礬土基原料，包括電熔剛玉、尖晶石、莫來石；鎂質(zhì)原料，包括大結(jié)晶98電熔鎂砂、高鐵高鈣鎂砂、電熔或燒結(jié)鎂鉻砂；非氧化物材料，包括氮化硅鐵、氮化硅。綜合利用這些原料制備出性能優(yōu)異的新型材料，引起了人們的廣泛關(guān)注。在鎂質(zhì)尖晶石當(dāng)中添加Cr2O3可促進(jìn)燒結(jié)，提高不同組成的尖晶石的密度，但鉻會對環(huán)境造成污染。而采用TiO2作添加劑，TiO2的固溶與Al2O3從尖晶石結(jié)構(gòu)中的脫溶，使Ti4+占據(jù)在尖晶石晶格中Al3+的位置上，導(dǎo)致空位的產(chǎn)生，促進(jìn)了原子的擴(kuò)散和物質(zhì)的遷移，有利于鎂鋁尖晶石的致密化。與Cr2O3相比，TiO2對促進(jìn)鎂鋁尖晶石燒結(jié)過程中的致密化效果較好，而且燒成過程中TiO2與氧化鋁反應(yīng)生成鈦酸鋁，抗熱震性能更加優(yōu)異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高抗熱震剛玉-尖晶石耐火材料及其制備方法，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下一、一種高抗熱震剛玉-尖晶石耐火材料，其組分按重量百分比配比如下尖晶石顆粒≤3mm 40～50％；電熔剛玉顆粒≤3mm15～30％；剛玉粉≤180目10～20％；氧化鋁粉≤320目 10～20％；電熔鎂粉≤320目 3～7％；鈦白粉≤320目2～10％；外加結(jié)合劑 3～5％。
二、一種高抗熱震剛玉-尖晶石耐火材料的制備方法(按重量百分比配比)
將≤180目的剛玉粉10～20％、≤320目的氧化鋁粉10～20％、≤320目的電熔鎂粉3～7％和≤320目的鈦白粉2～10％按配比加入球磨機(jī)中干混均勻；再將≤3mm的尖晶石顆粒料40～50％和≤3mm電熔剛玉顆粒料混均勻后，加入結(jié)合劑3～5％濕混；再將顆粒料和粉料濕混；密閉放置4～24小時；機(jī)壓成型、干燥和燒成。
各組分的最佳質(zhì)量百分含量為為尖晶石顆粒46％，電熔剛玉顆粒20％，剛玉粉13％，氧化鋁粉12％，電熔鎂粉5％，鈦白粉4％，外加結(jié)合劑占5％。
小于3毫米的尖晶石顆粒和電熔剛玉顆粒，組分配比中包括1-3毫米和小于1毫米的。
所用的外加結(jié)合劑是濃度為10～30％的工業(yè)黃糊精溶液。
球磨機(jī)中剛玉粉、氧化鋁粉、電熔鎂粉和鈦白粉的總重量與球的重量比為1∶1～1∶3。
成型在400噸摩擦壓機(jī)上進(jìn)行。
制品在60-80℃下干燥殘余水分小于1％。
燒成溫度為1600-1700℃，在該溫度下保溫6-8小時。
本發(fā)明具有的有益效果是通過對剛玉與尖晶石各原料粒度的調(diào)整，使材料具有適宜的應(yīng)力緩解性。調(diào)整氧化鋁含量和少量添加成分，可提高使用過程中表面涂層對材料的附著性和耐熔損性等。通過剛玉與尖晶石的復(fù)合，在傳統(tǒng)鎂鉻質(zhì)材料的基礎(chǔ)上，采用了無鉻配方，引入部分電熔剛玉，減少尖晶石含量后，不僅提高了抗熔損性能和耐高溫性能，而且添加的二氧化鈦與氧化鋁反應(yīng)生成鈦酸鋁，能將微裂紋導(dǎo)入材料的結(jié)合組織，進(jìn)一步提高了應(yīng)力緩解性和抗熱震性能，從而開發(fā)出綜合性能優(yōu)良的剛玉-尖晶石耐火材料。
本發(fā)明以上所述的配比方法所加工出的剛玉-尖晶石耐火材料可廣泛適用于爐溫在1000-1650℃之間的各種工業(yè)窯爐和冶金爐襯，在高溫下熱穩(wěn)定性好，不裂不斷，它具有良好的耐高溫、耐堿侵蝕、耐磨損性能，而且機(jī)械強(qiáng)度高，熱震穩(wěn)定性好，荷重軟化溫度適宜，可廣泛用于各種有色金屬冶煉爐，水泥回轉(zhuǎn)窯，高溫隧道窯和玻璃窯上。
由于本發(fā)明的剛玉-尖晶石耐火材料能夠比較容易的實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的機(jī)械化生產(chǎn)，可降低其生產(chǎn)成本，并可根據(jù)實(shí)際需要生產(chǎn)出多種異型磚。


附圖是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1(1)配料組成骨料尖晶石顆粒1-3mm36％尖晶石顆粒1mm以下 10％電熔剛玉顆粒1-3mm 8％電熔剛玉顆粒1mm以下12％混合粉剛玉粉≤180目 13％氧化鋁粉≤320目12％電熔鎂粉≤320目5％鈦白粉≤320目 4％外加結(jié)合劑濃度為20％的黃糊精溶液3％(2)工藝過程如附圖所示，混合粉混合過程在球磨機(jī)中進(jìn)行，骨料攪拌混合過程采用750型行星式混砂機(jī)，骨料混合均勻后加入結(jié)合劑濕混，然后再加入混合粉，攪拌均勻.密閉放置4～24小時.成型采用400噸摩擦壓磚機(jī)，干燥采用隧道窯式干燥器在在60-80℃下干燥，殘余水分小于1％，燒成采用隧道窯，最高燒成溫度為1700℃。
實(shí)施例2(1)配料組成骨料 尖晶石顆粒1-3mm36％尖晶石顆粒1mm以下 4％電熔剛玉顆粒1-3mm 8％電熔剛玉顆粒1mm以下22％混合粉剛玉粉≤180目 10％氧化鋁粉≤320目11％電熔鎂粉≤320目7％鈦白粉≤320目 2％外加結(jié)合劑濃度為20％的黃糊精溶液5％(2)工藝過程最高燒成溫度為1680℃，其它工藝如實(shí)施例1
實(shí)施例3(1)配料組成骨料 尖晶石顆粒1-3mm 40％尖晶石顆粒1mm以下 10％電熔剛玉顆粒1-3mm 6％電熔剛玉顆粒1mm以下 9％混合粉剛玉粉≤180目 10％氧化鋁粉≤320目 12％電熔鎂粉≤320目 3％鈦白粉≤320目 10％外加結(jié)合劑濃度為20％的黃糊精溶液4％(2)工藝過程工藝過程如實(shí)施例1。
實(shí)施例4(1)配料組成骨料 尖晶石顆粒1-3mm 35％尖晶石顆粒1mm以下 10％電熔剛玉顆粒1-3mm 10％電熔剛玉顆粒1mm以下 7％混合粉剛玉粉≤180目 20％氧化鋁粉≤320目 10％電熔鎂粉≤320目 5％鈦白粉≤320目 3％外加結(jié)合劑濃度為20％的黃糊精溶液5％(2)工藝過程工藝過程如實(shí)施例1。
實(shí)施例5(1)配料組成骨料 尖晶石顆粒1-3mm 36％尖晶石顆粒1mm以下 4％電熔剛玉顆粒1-3mm 8％
電熔剛玉顆粒1mm以下10％混合粉剛玉粉≤180目 13％氧化鋁粉≤320目20％電熔鎂粉≤320目5％鈦白粉≤320目 4％外加結(jié)合劑濃度為20％的黃糊精溶液3％(2)工藝過程工藝過程如實(shí)施例1。
本發(fā)明的剛玉-尖晶石耐火材料，其主晶相為氧化鋁和尖晶石，次晶相為鈦酸鋁，耐火度大于1780℃，0.2MPa下荷重軟化溫度為1550℃，常溫抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度分別達(dá)到15MPa和90MPa，顯氣孔率22％，熱震穩(wěn)定性大于10次。
權(quán)利要求
1.一種高抗熱震剛玉-尖晶石耐火材料，其特征在于組分按重量百分比配比如下尖晶石顆粒≤3mm40～50％；電熔剛玉顆?！?mm 15～30％；剛玉粉≤180目 10～20％；氧化鋁粉≤320目10～20％；電熔鎂粉≤320目3～7％；鈦白粉≤320目 2～10％；外加結(jié)合劑 3～5％。
2.一種高抗熱震剛玉-尖晶石耐火材料的制備方法，其特征在于按重量百分比配比，將≤180目的剛玉粉10～20％、≤320目的氧化鋁粉10～20％、≤320目的電熔鎂粉3～7％和≤320目的鈦白粉2～10％按配比加入球磨機(jī)中干混均勻；再將≤3mm的尖晶石顆粒料40～50％和≤3mm電熔剛玉顆粒料干混均勻后，加入結(jié)合劑3～5％濕混；再將顆粒料和粉料濕混；密閉放置4～24小時；機(jī)壓成型、干燥和燒成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高抗熱震剛玉-尖晶石耐火材料的制備方法，其特征在于各組分的最佳質(zhì)量百分含量為為尖晶石顆粒46％，電熔剛玉顆粒20％，剛玉粉13％，氧化鋁粉12％，電熔鎂粉5％，鈦白粉4％，外加結(jié)合劑占5％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高抗熱震剛玉-尖晶石耐火材料的制備方法，其特征在于小于3毫米的尖晶石顆粒和電熔剛玉顆粒，組分配比中包括1-3毫米和小于1毫米的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高抗熱震剛玉-尖晶石耐火材料的制備方法，其特征在于所用的外加結(jié)合劑是濃度為10～30％的工業(yè)黃糊精溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高抗熱震剛玉-尖晶石耐火材料的制備方法，其特征在于球磨機(jī)中剛玉粉、氧化鋁粉、電熔鎂粉和鈦白粉的總重量與球的重量比為1∶1～1∶3。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高抗熱震剛玉-尖晶石耐火材料的制備方法，其特征在于成型在400噸摩擦壓機(jī)上進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高抗熱震剛玉-尖晶石耐火材料的制備方法，其特征在于剛玉-尖晶石耐火材料在60-80℃下干燥殘余水分小于1％。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高抗熱震剛玉-尖晶石耐火材料的制備方法，其特征在于燒成溫度為1600-1700℃，在該溫度下保溫6-8小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高抗熱震剛玉—尖晶石耐火材料及其制備方法。以尖晶石顆粒和電熔剛玉顆粒為骨料，以剛玉粉、氧化鋁粉、電熔鎂粉和鈦白粉為基質(zhì)，采用工業(yè)黃糊精為結(jié)合劑，燒成而成。本發(fā)明可廣泛適用于爐溫在1000－1650℃之間的各種工業(yè)窯爐和冶金爐襯，在高溫下熱穩(wěn)定性好，不裂不斷，它具有良好的耐高溫、耐堿侵蝕、耐磨損性能，而且機(jī)械強(qiáng)度高，熱震穩(wěn)定性好，荷重軟化溫度適宜，可廣泛用于各種有色金屬冶煉爐，水泥回轉(zhuǎn)窯，高溫隧道窯和玻璃窯上。
文檔編號C04B35/10GK1939875SQ20061005330
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月7日
發(fā)明者王家邦, 王立旺 申請人:浙江大學(xué)