本發明涉及耐火材料，具體是涉及一種耐腐蝕的危廢回轉窯用硅鋁耐火材料及制備方法。

背景技術：

1、危廢回轉窯可處置有機蒸氣、高濃度有機廢液、液態有機廢物、粒狀均勻廢物、非均勻的松散廢物、低熔點廢物、含易燃組分的有機廢物、未經處理的粗大而散裝的廢物、含鹵化芳烴廢物、有機污泥等。或適用于市政污泥、曝氣池生化污泥、印染、農藥、化工類廢物/污泥的干燥、焚燒處理。

2、耐火材料被破壞的主要因素有熱應力破壞、機械磨損和腐蝕破壞，其中堿金屬腐蝕造成的破壞占所有破壞的40％以上。鋁硅系耐火材料被堿腐蝕后發生破損的主要原因在于堿金屬與耐火材料在高溫下發生反應，生成新相的同時體積膨脹，在內部形成內應力，同時生成的新物質與周圍原物質的性能也不同，在溫度等環境改變時容易與周圍的物質分開，使材料出現結構疏松、開裂、甚至大面積剝落。

3、為了解決上述問題，本發明決定設計一種耐腐蝕的危廢回轉窯用硅鋁耐火材料及制備方法。

技術實現思路

1、為了解決上述問題，本發明提供了一種耐腐蝕的危廢回轉窯用硅鋁耐火材料及制備方法。

2、一種耐腐蝕的危廢回轉窯用硅鋁耐火材料，按質量百分比計，包括以下組分：

3、二氧化硅：8～10％；

4、氧化鋁：5～7％；

5、莫來石：20～30％；

6、氮化鉿：0.3～0.5％；

7、耐蝕微膠囊：0.1～0.3％；

8、結合劑：3～5％；

9、剛玉：余量。

10、進一步地，所述耐蝕微膠囊的制備方法為：

11、將聚乙烯醇、季戊四胺按1：0.5：40～50的質量比分散至去離子水中，并調節ph至7～9，得到水相溶液；將改性釉料、粒徑≤2μm的氧化鋁微粉、乳化劑和質量濃度為40～50％的磷酸二氫鋁溶液按1：1.5：0.2～0.8：0.5的質量比進行混合和超聲分散后得到油相溶液；

12、所述油相溶液和所述水相溶液按2～3：7的質量比混合乳化，混合速度為4000～5000r/min，加熱溫度為25～45℃，乳化時間為10～15min，得到乳化液；再往乳化液中按1：0.02～0.04的質量比添加阻燃粘膠纖維，在氮氣氛圍下升溫至65～75℃攪拌2～3h后，再在-15～-5℃下真空干燥10～12h，得到粒徑為25～45μm的耐蝕微膠囊。

13、說明：改性釉料和氧化鋁微粉等成分本身具有較好的化學穩定性，在微膠囊的包裹下，能夠更好地發揮其耐腐蝕性，使耐火材料在接觸酸堿等腐蝕性介質時，不易發生化學反應，從而提高耐火材料的耐腐蝕性；聚乙烯醇和乳化劑等成分可以降低油相溶液和水相溶液的粘性，使兩者更容易混合乳化，形成均勻穩定的乳化液，進而保證了微膠囊的質量和性能的一致性；磷酸二氫鋁溶液作為粘結劑，使材料的結構更加致密，降低腐蝕性物質侵入的通道，進而提高耐火材料的耐腐蝕性。

14、進一步地，所述改性釉料的制備方法為：

15、將釉料和1-萘羧酸按4：1：20～25的質量比超聲分散于甲醇中，再離心洗滌干燥得到改性釉料中間體；

16、再對所述改性釉料中間體進行等離子清洗后，再在改性釉料中間體表面磁控濺射鍍tic薄膜，保護氣采用氬氣，反應氣體采用氮氣，鍍膜工作氣壓為0.6～0.8pa，鈦靶濺射功率為120～180w，氬氣流量為32～38ml/min，氮氣流量為1.5～2.5ml/min，濺射溫度為420～480℃，磁控濺射鍍膜處理的時間為40～50min，得到改性釉料。

17、說明：1-萘羧酸具有一定的化學穩定性和抗氧化性，在與釉料混合并經過后續處理后，能夠與碳化鈦薄膜共同作用，增強改性釉料的耐腐蝕性能，進一步提高耐火材料在惡劣環境下的穩定性；等離子清洗可以去除釉料表面的雜質和污染物，同時還能對其表面進行活化處理，提高表面能，使其表面更加粗糙，從而增強與耐火材料之間的機械結合力；釉料本身也具有一定的耐高溫性能，經過改性后，其與碳化鈦之間相互協同，能夠更好地抵御高溫對耐火材料的破壞，提高耐火材料的耐高溫極限。

18、進一步地，所述釉料選自鋯英粉、藍晶石粉和鉀長石粉中的任意一種。

19、說明：鋯英粉可顯著改善坯釉結合性能，提高耐火材料的硬度，增強耐火材料的耐高溫、耐磨性能，藍晶石粉可有效補償材料在高溫下的收縮，減少裂紋的產生，提高材料的體積穩定性和使用壽命，長石粉可作為助熔劑，降低材料的燒結溫度，促進材料的致密化，提高材料的機械強度和耐火性能

20、進一步地，所述等離子清洗的功率為350～450w，清洗時間為5～10min。

21、說明：功率過小時，無法充分激發等離子體中的活性粒子，難以使工件表面形成足夠的活性基團和化學鍵，從而導致膜層與基體之間的結合不夠牢固；過高的功率會削弱工件的力學性能和耐腐蝕性。

22、進一步地，所述乳化劑為span80。

23、說明：span80能夠提供良好的乳化效果，并保持乳液的穩定性，不易分離或析出。

24、進一步地，所述結合劑包括水泥、硅酸鹽和鋁酸鹽中的任意一種或多種。

25、說明：上述結合劑可以提高耐火材料的強度和穩定性，能夠抵抗酸、堿、鹽等化學物質的腐蝕。

26、進一步地，所述二氧化硅的粒徑為40～70nm，所述氧化鋁的粒徑≤5mm，所述莫來石的粒徑為1～3mm，所述剛玉的粒徑包括質量比為1：1.5～2：1.5的1～3mm、0.088～1mm、0～0.088mm三種。

27、說明：二氧化硅粒徑較小，可以填充到其他較大顆粒之間的空隙中，使耐火材料的結構更加致密，提高其體積密度和強度，減少氣孔率，從而增強耐火材料的抗腐蝕性和耐磨性；大顆粒的剛玉可以提供主要的骨架支撐作用，增強耐火材料的整體強度和穩定性；中顆粒的剛玉能夠填充大顆粒之間的空隙，進一步提高結構的致密性；小顆粒的剛玉則可以填充到更小的孔隙中，使耐火材料的微觀結構更加均勻和緊密，從而顯著提高耐火材料的強度、密度和抗腐蝕性等性能。

28、如上述任意一項所述的一種耐腐蝕的危廢回轉窯用硅鋁耐火材料的制備方法，包括以下步驟：

29、s1、將二氧化硅、氧化鋁、莫來石、剛玉混合均勻，并分成質量比為1～3：1的混合物a和混合物b；先將混合物a和耐蝕微膠囊在氮氣氛圍下攪拌混合20～30min，氮氣通入量為0.1～0.3l/min，得到第一混合料；

30、s2、再將混合物b和氮化鉿在微波作用下攪拌混合，微波功率為400～600w，時間為5～10min，得到第二混合料；

31、s3、再將步驟s1得到的第一混合料、步驟s2得到的第二混合料和結合劑攪拌混合15～25min，得到第三混合料；

32、s4、將步驟s3得到的第三混合料的15～20％作為w1，在120～130mpa下預壓成型作為中心層，剩余的第三混合料分為n份，每一份第三混合料的質量為wn，則wn＝2～2.5wn-1，n＞1，n份第三混合料依次將上一層為中心進行包裹，再在120～130mpa下預壓成型，得到新的一層，且每一層的長寬高的比例相等，得到坯料；

33、s5、再將步驟s4的坯料在1250～1350℃下高溫燒制10～12h，制得硅鋁耐火材料。

34、與現有的硅鋁系耐火材料相比，本發明的有益效果是：

35、(1)本發明所制備的耐火材料中加入了耐蝕微膠囊，可以在一定程度上阻隔熱量的傳遞，減少熱量向材料內部的傳導，降低耐火材料內部的溫度上升速度，有助于保持材料的結構完整性和性能穩定性，延長其在高溫環境下的使用壽命，耐蝕微膠囊中改性釉料和氧化鋁微粉等成分本身具有較好的化學穩定性，在微膠囊的包裹下，能夠更好地發揮其耐腐蝕性，使耐火材料在接觸酸堿等腐蝕性介質時，不易發生化學反應，從而提高耐火材料的耐腐蝕性。

36、(2)本發明所制備的耐火材料中加入了氮化鉿，氮化鉿具有較強的化學穩定性，不易與酸、堿、鹽等化學物質發生反應，在惡劣的化學環境中，能夠保持耐火材料的結構和性能穩定，從而提高其抗腐蝕能力，且氮化鉿熱膨脹系數相對較低，與其他材料配合時，能夠降低耐火材料整體的熱膨脹率，提高其熱震穩定性，使耐火材料在溫度急劇變化的條件下，不易產生裂紋和損壞，保證其在加熱和冷卻過程中的結構完整性。

37、(3)本發明在制備耐火材料時，將耐火材料分為從內到外依次包覆的多層結構，使得材料內部的顆粒分布更加均勻，各部分的密度差異減小，這有助于提高耐火材料的整體強度和穩定性，減少因密度不均導致的應力集中和裂紋產生，從而延長其使用壽命；隨著混合料層依次包裹，每一層都可以作為對內部材料的一層保護屏障，增加了熔渣、氣體等腐蝕介質到達核心層的難度和路徑長度，外層材料首先與腐蝕介質接觸，能夠在一定程度上消耗或阻擋腐蝕作用，延緩腐蝕進程，從而提高耐火材料整體的抗腐蝕性能，使其在惡劣的化學環境中能夠保持較好的穩定性。