本發明屬于高鋁質耐火磚技術領域。具體涉及一種燒成高鋁質耐火磚及其制備方法。
背景技術：
高鋁質耐火磚是以al2o3為主要化學成分的定型耐火材料，由于氧化鋁不僅熔點高、耐磨損和強度大，且抗酸性和堿性熔渣侵蝕性均較好，因而被廣泛應用于高爐、熱風爐和回轉窯等高溫窯爐的襯體。
“一種低溫燒成高鋁質耐火磚及其制備方法（cn200810049376.6）”專利技術，主要以高鋁礬土熟料、剛玉粉、干粉狀葉臘石和干粉狀耐火粘土為主要原料，采用傳統制磚工藝：混煉，機壓成型，坯體干燥，入窯燒成。該技術所制備的燒成高鋁質耐火材料雖燒成溫度低、節能環保、原料來源廣泛和成本低廉，但該技術采用鈉鹽（三聚磷酸鈉、碳酸鈉和硅酸鈉）為結合劑，易與al2o3在高溫下形成低熔相，嚴重影響了燒成高鋁質耐火材料的高溫強度與抗渣侵蝕性能。
技術實現要素：
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種工藝簡單和成本低廉的燒成高鋁質耐火磚的制備方法，用該方法制備的燒成高鋁質耐火磚的致密度高、高溫抗折強度大和抗渣侵蝕性強。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案的具體步驟是：
第一步、將高鋁礬土加入行星式強制混煉機中混煉3~5分鐘，篩分，制得粒度為3~5mm的物料a。
第二步、將鈦鐵渣加入行星式強制混煉機中混煉5~8分鐘，篩分，制得粒度為0.088~2.5mm的物料b。
第三步、按所述物料a︰所述物料b︰廣西白泥︰碳化硅︰ρ-氧化鋁的質量比為1︰(0.75~0.80)︰(0.05~0.10)︰(0.25~0.30)︰(0.30~0.35)，將所述物料a、所述物料b、所述廣西白泥、所述碳化硅和所述ρ-氧化鋁加入攪拌機中，攪拌8~10分鐘，制得預混料。
第四步、向所述預混料中加入占所述預混料5~6wt%的硅溶膠，攪拌3~5分鐘，困料15~20分鐘，制得混合料。
第五步、將所述混合料加入模具中，在90~100mpa條件下壓制成型，脫模，在90~110℃條件干燥3~5小時；然后置于馬弗爐中，在空氣氣氛和1480~1500℃條件下保溫2~4小時，隨爐冷卻至室溫，制得燒成高鋁質耐火磚。
所述高鋁礬土的主要化學成分是：al2o3含量為75~80wt%，sio2含量為3~5wt%，fe2o3含量≤3wt%，cao含量≤1.5wt%。
所述鈦鐵渣為冶煉鈦鐵合金所產生的爐渣，鈦鐵渣的主要化學成分是：al2o3含量為75~80wt%，tio2含量為8~10wt%，cao含量為5~8wt%。
所述廣西白泥的主要化學成分是：al2o3含量為30~40wt%，sio2含量為45~50wt%，fe2o3含量≤2wt%；所述廣西白泥的粒度為40~60μm。
所述碳化硅的sic含量≥98wt%；所述碳化硅的粒度為40~60μm。
所述ρ-氧化鋁的al2o3含量≥98wt%；所述ρ-氧化鋁的粒度為40~60μm。
所述硅溶膠的sio2含量為15~20wt%。
由于采取上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果：
1、本發明制備工藝簡單，僅需將高鋁礬土、鈦鐵渣等物料混合、困料和成型，無需特殊的制備設備和復雜的處理技術，工藝簡單、節省勞動力資源和能耗小。
2、本發明采用鈦鐵合金冶煉所產生的爐渣為原料，實現固體廢棄物資源的回收再利用，進一步降低了燒成高鋁質耐火磚的制備成本。
3、本發明利用溶膠結合，提升原料組分的結合性能，有利于提高燒成高鋁質耐火磚的致密度。
4、本發明通過燒成過程中原料組分的原位莫來石化反應和碳化硅的氧化形成陶瓷相結合，促進燒結，有利于提高燒成高鋁質耐火磚的高溫強度和抗渣侵蝕性能。
本發明制備的燒成高鋁質耐火磚經測定：體積密度為3.3~3.4g/cm3；高溫抗折強度(1400℃×0.5h)為6~8mpa；1400℃×3h靜態坩堝法抗渣實驗侵蝕指數為2~4%。
因此，本發明具有工藝簡單和成本低廉的特點；所制備的燒成高鋁質耐火磚的致密度高、高溫抗折強度大和抗渣侵蝕性強。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
為避免重復，先將本具體實施方式所涉及的物料統一描述如下，實施例中不再贅述：
所述高鋁礬土的主要化學成分是：al2o3含量為75~80wt%，sio2含量為3~5wt%，fe2o3含量≤3wt%，cao含量≤1.5wt%。
所述鈦鐵渣為冶煉鈦鐵合金所產生的爐渣，鈦鐵渣的主要化學成分是：al2o3含量為75~80wt%，tio2含量為8~10wt%，cao含量為5~8wt%。
所述廣西白泥的主要化學成分是：al2o3含量為30~40wt%，sio2含量為45~50wt%，fe2o3含量≤2wt%；所述廣西白泥的粒度為40~60μm。
所述碳化硅的sic含量≥98wt%；所述碳化硅的粒度為40~60μm。
所述ρ-氧化鋁的al2o3含量≥98wt%；所述ρ-氧化鋁的粒度為40~60μm。
所述硅溶膠的sio2含量為15~20wt%。
實施例1
一種燒成高鋁質耐火磚及其制備方法。本實施例所述制備方法的步驟是：
第一步、將高鋁礬土加入行星式強制混煉機中混煉3~5分鐘，篩分，制得粒度為3~5mm的物料a。
第二步、將鈦鐵渣加入行星式強制混煉機中混煉5~8分鐘，篩分，制得粒度為0.088~2.5mm的物料b。
第三步、按所述物料a︰所述物料b︰廣西白泥︰碳化硅︰ρ-氧化鋁的質量比為1︰(0.75~0.77)︰(0.05~0.07)︰(0.25~0.27)︰(0.30~0.32)，將所述物料a、所述物料b、所述廣西白泥、所述碳化硅和所述ρ-氧化鋁加入攪拌機中，攪拌8~10分鐘，制得預混料。
第四步、向所述預混料中加入占所述預混料5~5.4wt%的硅溶膠，攪拌3~5分鐘，困料15~20分鐘，制得混合料。
第五步、將所述混合料加入模具中，在90~100mpa條件下壓制成型，脫模，在90~110℃條件干燥3~5小時；然后置于馬弗爐中，在空氣氣氛和1480~1495℃條件下保溫2~4小時，隨爐冷卻至室溫，制得燒成高鋁質耐火磚。
本實施例制備的燒成高鋁質耐火磚經測定：體積密度為3.3~3.34g/cm3；高溫抗折強度(1400℃×0.5h)為6~6.8mpa；1400℃×3h靜態坩堝法抗渣實驗侵蝕指數為2~2.8%。
實施例2
一種燒成高鋁質耐火磚及其制備方法。本實施例所述制備方法的步驟是：
第一步、將高鋁礬土加入行星式強制混煉機中混煉3~5分鐘，篩分，制得粒度為3~5mm的物料a。
第二步、將鈦鐵渣加入行星式強制混煉機中混煉5~8分鐘，篩分，制得粒度為0.088~2.5mm的物料b。
第三步、按所述物料a︰所述物料b︰廣西白泥︰碳化硅︰ρ-氧化鋁的質量比為1︰(0.76~0.78)︰(0.06~0.08)︰(0.26~0.28)︰(0.31~0.33)，將所述物料a、所述物料b、所述廣西白泥、所述碳化硅和所述ρ-氧化鋁加入攪拌機中，攪拌8~10分鐘，制得預混料。
第四步、向所述預混料中加入占所述預混料5.2~5.6wt%的硅溶膠，攪拌3~5分鐘，困料15~20分鐘，制得混合料。
第五步、將所述混合料加入模具中，在90~100mpa條件下壓制成型，脫模，在90~110℃條件干燥3~5小時；然后置于馬弗爐中，在空氣氣氛和1480~1495℃條件下保溫2~4小時，隨爐冷卻至室溫，制得燒成高鋁質耐火磚。
本實施例制備的燒成高鋁質耐火磚經測定：體積密度為3.32~3.36g/cm3；高溫抗折強度(1400℃×0.5h)為6.4~7.2mpa；1400℃×3h靜態坩堝法抗渣實驗侵蝕指數為2.4~3.2%。
實施例3
一種燒成高鋁質耐火磚及其制備方法。本實施例所述制備方法的步驟是：
第一步、將高鋁礬土加入行星式強制混煉機中混煉3~5分鐘，篩分，制得粒度為3~5mm的物料a。
第二步、將鈦鐵渣加入行星式強制混煉機中混煉5~8分鐘，篩分，制得粒度為0.088~2.5mm的物料b。
第三步、按所述物料a︰所述物料b︰廣西白泥︰碳化硅︰ρ-氧化鋁的質量比為1︰(0.77~0.79)︰(0.07~0.09)︰(0.27~0.29)︰(0.32~0.34)，將所述物料a、所述物料b、所述廣西白泥、所述碳化硅和所述ρ-氧化鋁加入攪拌機中，攪拌8~10分鐘，制得預混料。
第四步、向所述預混料中加入占所述預混料5.4~5.8wt%的硅溶膠，攪拌3~5分鐘，困料15~20分鐘，制得混合料。
第五步、將所述混合料加入模具中，在90~100mpa條件下壓制成型，脫模，在90~110℃條件干燥3~5小時；然后置于馬弗爐中，在空氣氣氛和1485~1500℃條件下保溫2~4小時，隨爐冷卻至室溫，制得燒成高鋁質耐火磚。
本實施例制備的燒成高鋁質耐火磚經測定：體積密度為3.34~3.38g/cm3；高溫抗折強度(1400℃×0.5h)為6.8~7.6mpa；1400℃×3h靜態坩堝法抗渣實驗侵蝕指數為2.8~3.6%。
實施例4
一種燒成高鋁質耐火磚及其制備方法。本實施例所述制備方法的步驟是：
第一步、將高鋁礬土加入行星式強制混煉機中混煉3~5分鐘，篩分，制得粒度為3~5mm的物料a。
第二步、將鈦鐵渣加入行星式強制混煉機中混煉5~8分鐘，篩分，制得粒度為0.088~2.5mm的物料b。
第三步、按所述物料a︰所述物料b︰廣西白泥︰碳化硅︰ρ-氧化鋁的質量比為1︰(0.78~0.80)︰(0.08~0.10)︰(0.28~0.30)︰(0.33~0.35)，將所述物料a、所述物料b、所述廣西白泥、所述碳化硅和所述ρ-氧化鋁加入攪拌機中，攪拌8~10分鐘，制得預混料。
第四步、向所述預混料中加入占所述預混料5.6~6wt%的硅溶膠，攪拌3~5分鐘，困料15~20分鐘，制得混合料。
第五步、將所述混合料加入模具中，在90~100mpa條件下壓制成型，脫模，在90~110℃條件干燥3~5小時；然后置于馬弗爐中，在空氣氣氛和1485~1500℃條件下保溫2~4小時，隨爐冷卻至室溫，制得燒成高鋁質耐火磚。
本實施例制備的燒成高鋁質耐火磚經測定：體積密度為3.36~3.4g/cm3；高溫抗折強度(1400℃×0.5h)為7.2~8mpa；1400℃×3h靜態坩堝法抗渣實驗侵蝕指數為3.2~4%。
本具體實施方式與現有技術相比具有如下積極效果：
1、本具體實施方式制備工藝簡單，僅需將高鋁礬土、鈦鐵渣等物料混合、困料和成型，無需特殊的制備設備和復雜的處理技術，工藝簡單、節省勞動力資源和能耗小。
2、本具體實施方式采用鈦鐵合金冶煉所產生的爐渣為原料，實現固體廢棄物資源的回收再利用，進一步降低了燒成高鋁質耐火磚的制備成本。
3、本具體實施方式利用溶膠結合，提升原料組分的結合性能，有利于提高燒成高鋁質耐火磚的致密度。
4、本具體實施方式通過燒成過程中原料組分的原位莫來石化反應和碳化硅的氧化形成陶瓷相結合，促進燒結，有利于提高燒成高鋁質耐火磚的高溫強度和抗渣侵蝕性能。
本具體實施方式制備的燒成高鋁質耐火磚經測定：體積密度為3.3~3.4g/cm3；高溫抗折強度(1400℃×0.5h)為6~8mpa；1400℃×3h靜態坩堝法抗渣實驗侵蝕指數為2~4%。
因此，本具體實施方式具有工藝簡單和成本低廉的特點；所制備的燒成高鋁質耐火磚的致密度高、高溫抗折強度大和抗渣侵蝕性強。