[发明专利]刚玉莫来石锆质耐火材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐火材料，尤其是高风温内燃式热风炉陶瓷燃烧器用荷重软化温度高、抗热震性能好、耐压强度高、抗蠕变性能好的耐火材料。

技术背景

目前国内热风炉平均风温是1125度，如果风温提高到发达国家的水平1350度以上，目前的堇青石质、高铝莫来石质等将不能够适应。风温的提高是高炉节能极为有效的方法，风温每提高100度，高炉可节约焦炭约20公斤，节能减排效果明显。热风炉常年使用温度较高，并且间断送风，使得炉内温度变化剧烈，且需经受高炉煤气带入灰尘的化学侵蚀，燃烧气体强烈冲刷及机械荷载等苛刻条件，尤其是内燃式热风炉，其高度一般在20-25m的范围内，下部承受机械荷载非常大，在高温作用下，要求其高温强度、荷重软化温度以及高温体积稳定性、抗蠕变性能、热震稳定性等都比较好。

目前热风炉陶瓷燃烧器用耐火材料主要有堇青石质和莫来石堇青石质耐火材料、高铝莫来石耐火材料。堇青石质及莫来石堇青石质耐火材料热膨胀系数很低，强度较好，抗热震性和抗化学侵蚀性良好，但其荷重软化温度低，使用温度范围较窄。高铝莫来石砖从理论上讲是一种非常理想的热风炉所用耐火材料，但由于莫来石原料合成工艺的差异，造成莫来石砖的品质存在较大的差异，很难实现高抗热震、高抗蠕变和高强度性能的统一。为解决目前高风温热风炉陶瓷燃烧器用耐火材料的各种缺点，本发明经过长时间、大量的试验研究，开发研究了一种高温强度大、荷重软化温度高以及高温体积稳定性好、抗蠕变性能好、热震稳定性好的刚玉莫来石锆质耐火材料。

发明内容

本发明的目的是克服目前高风温热风炉陶瓷燃烧器所用耐火材料存在的缺点，提供一种荷重软化温度高、抗热震性能好、耐压强度高、抗蠕变性能好，适用于高风温热风炉陶瓷燃烧器用刚玉莫来石锆质耐火材料及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种高风温热风炉陶瓷燃烧器用刚玉莫来石锆质耐火材料，以质量百分比表示，所述锆刚玉质耐火材料配料由18～30%wt板状刚玉，15～25%wt白刚玉，15～20%wt棕刚玉，0～15%wt莫来石，8～20%wt硅线石，3～4%wt锆英石，5～13%wt α-Al₂O₃，2～5%wt硅微粉，2～5%wt广西粘土组成。结合剂的加入量占原始配料总重量的比例为2-5%。

所述的板状刚玉、白刚玉、棕刚玉、α-Al₂O₃、硅线石、硅微粉、锆英石具有不同的粒度等级，其粒度分别为3-1mm、3-1mm和1-0mm和320目以上、1-0mm、500目以上、120-80目、5微米以下、320目筛下料。

所述结合剂为纸浆、糊精、硅溶胶等能够起到结合作用的物质，可添加一种或多种。

所述板状刚玉的纯度大于99%。

所述白刚玉的纯度大于99%。

所述棕刚玉的纯度大于94%。

所述烧结α-Al₂O₃的纯度大于99%。

所述硅线石的Al₂O₃含量大于54%。

所述锆英石的ZrO2含量大于64.5%。 

所述硅微粉的纯度大于97%。

本发明高风温热风炉陶瓷燃烧器用刚玉莫来石锆质耐火材料的制备方法为：

步骤一：将技术方案所述的18～30%wt板状刚玉，15～25%wt白刚玉，15～20%wt棕刚玉，放入高速混砂机混练3～5min后，再加入5～20%wt莫来石，8～18%wt硅线石，3～4%wt锆英石，加入的结合剂量占原始配料总重量的比例为2-5%，混练3～5min后，再加入5～10%wt α-Al₂O₃，2～5%wt硅微粉，0~5%wt广西粘土，高速混练10～15min。

步骤二：使用高吨位压砖机将混练好的泥料压制成高密度半成品。

步骤三：将半成品放入干燥器干燥，干燥温度为80-120℃，时间大于24h。

步骤四：将干燥好的坯体放入隧道窑或者电炉内进行烧结，烧结温度为1600～1650℃，时间约10～12h。烧结后出窑，用于高风温热风炉陶瓷燃烧器。

本发明的有益效果是：