[发明专利]钙长石结合莫来石砖的制造方法及其制品

说明书

本发明涉及一种耐火材料的生产工艺，特别是涉及以莫来石为主晶相的轻质耐火砖的制造方法；以及依此方法制得的耐火材料。

耐火材料是高温技术的基础材料。其中高纯莫来石系列高铝耐火材料，由于具有良好的高温热学性能，耐高温结构，强度高等优点而得到广泛应用，如使用于电炉顶、热风炉等热工设备中。为了改善高纯莫来石(3Al₂O₃2SiO₂)的高温性能，随后又出现有目的地在莫来石原料中掺入一些有益物质，以满足耐火材不同的使用要求，如中国专利(专利号97105666.8)就公开了一种烧结锆莫来砖及其制备方法，该制品原料中掺入了ZrO₂，但一般认为NaO、CaO等杂质氧化物对Al₂O₃-SiO₂系相材料存在有害影响。而杂志《耐火材料》1999年第2期(第33卷)76页刊出了一篇《钙长石结合莫来石轻质耐火砖的研究》的研究性文献，提出了综合利用钙长石热导率低、抗剥落性能和莫来石制品使用温度高优点，而烧结制作一种以钙长石为结合相、莫来石为主晶相的轻质耐火材料。但该文公开的生产方法偏重于理论探讨，其生产方法的研究仅限于用蓝晶石加白水泥混合烧结成型。缺乏必要的工艺过程条件和添加剂，依此生产的制品不仅制品的理化指标不理想，成品率不高，而且烧结过程中莫来石形成温度高，不利于烧结能耗的降低。

本发明的目的在于提供一种既具有钙长石热导率低、抗剥落性能优，又具有莫来石制品使用温度高的钙长石结合莫来石砖的制造方法，该制造方法不仅成品率高，简便易行；而且烧结温度低，缩短煅烧时间，节约烧结能耗。

为达到上述目的，本发明的钙长石结合莫来石砖的制造方法包括以下几个步骤：

(1)将天然蓝晶石和焦宝石筛选破碎并与α-Al₂O₃混合磨细成粉料；

(2)在上述粉料中加入白水泥以形成混合物料，其蓝晶石、α-Al₂O₃、焦宝石和白水泥的重量组成为：

蓝晶石      80-92％

α-Al₂O₃  2-10％

焦宝石      2-6％

白水泥      3-8％

在上述原料中加入水并充分搅拌成软膏状的泥料；

(3)在泥料中加入发泡剂并搅拌均匀后浇注成型为砖坯，干燥；

(4)将干燥后的砖坯装窑烧结，烧结温度升至1300-1400℃，保温5-10小时；

(5)出窑并制成所期望的成品。

按照上述方法制取的钙长石结合莫来石砖，它的晶相结构以莫来石为主晶相，钙长石为结合相，制品中Al₂O₃的含量为55％以上。

本发明钙长石结合莫来石砖的制造方法中，在蓝晶石中添加α-Al₂O₃和焦宝石。以蓝晶石为主作为引入Al₂O₃的原料，具有下列优点，首先蓝晶石的Al₂O₃的含量较高，有利于制品最高使用温度的提高，杂质氧化物Fe₂O₃的含量低，一般小于0.2％，有害影响小；第二，加入α-Al₂O₃是大幅提高Al₂O₃含量的有效方法，这样进一步增强制成品的耐火度和热震稳定性等指标；第三，焦宝石是天然硬质粘土，同样含有Al₂O₃，更重要的是它作为一种烧结剂，不仅有利于提高成品强度和成品率，而且降低了莫来石形成温度，可以实现提前烧结，从而有效地降低烧结能耗。反复试验表明，当燃烧温度为1100℃时，蓝晶石便开始发生分解，到1200℃大量蓝晶石开始分解，莫来石开始出现，1300℃时蓝晶石已全部分解，这时X射线衍射谱线中以莫来石为主，少量的钙长石也已出现。