[发明专利]一种陶瓷纤维、其制备方法及工业窑炉内衬

说明书

技术领域

本发明属于无机材料技术领域，尤其涉及一种陶瓷纤维、其制备方法及 工业窑炉内衬。

背景技术

陶瓷纤维，是一种新型轻质的耐火材料，具有容重轻、耐高温、热稳定 性好、热传导率低、热容小、抗机械振动好、受热膨胀小、隔热性能好等优 点。中国从上世纪70年代开始陶瓷纤维的生产研究，主要采用焦宝石、煤矸 石、高岭岩等天然矿物原料进行低温陶瓷纤维的生产；以焦宝石、煤矸石、 高岭岩等天然矿物原料生产的陶瓷纤维，因其原料杂质多、纯度低，制备的 陶瓷纤维最高使用温度一般在1200℃以下，限制了其在高温领域的应用。

随着高温领域对陶瓷纤维的要求，逐步开发出了以氧化铝粉、石英砂为 主要原料，添加氧化锆等成分，制备出了含锆陶瓷纤维，提高了陶瓷纤维的 耐温度，把陶瓷纤维的最高使用温度提高至1350℃，可用于工业窑炉内衬， 拓展了陶瓷纤维的应用领域。

现有的含锆陶瓷纤维的主要成分中，Al₂O₃一般在30％～40％，SiO₂含量一 般在45％以上，ZrO₂含量在15％以下，这种含锆陶瓷纤维虽然耐温度较高，但 是稳定性较差，在高温下容易变形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷纤维、其制备方法及工业窑炉内衬，本 发明中的陶瓷纤维同时具有较高的耐温度和较高的高温稳定性。

本发明提供一种陶瓷纤维，包括以下质量分数的组分：

Al₂O₃：40％～60％，SiO₂：20％～40％，ZrO₂：15％～20％。

优选的，所述Al₂O₃的质量分数为45～55％。

优选的，所述SiO₂的质量分数为30～38％。

优选的，所述ZrO₂的质量分数为15～17％。

优选的，所述陶瓷纤维的直径为2～4μm。

本发明提供一种陶瓷纤维的制备方法，包括以下步骤：

A)将铝源、锆源和硅源混合，得到混合物料；

B)将所述步骤A)中的混合物料熔融，得到熔融的物料；

C)将所述步骤B)中熔融的物料拉伸成纤维，得到陶瓷纤维；

所述陶瓷纤维中包括以下质量分数的组分：Al₂O₃：40％～60％，SiO₂： 20％～40％，ZrO₂：15％～20％。

优选的，所述铝源包括氧化铝粉；

所述锆源包括锆英砂；

所述硅源包括石英砂。

优选的，所述氧化铝粉的重量份数为40～55份；

所述锆英砂的重量份数为20～35份；

所述石英砂的重量份数为20～35份。

优选的，所述步骤B)中熔融的温度为2000～2400℃。

一种工业窑炉内衬，由上述陶瓷纤维制成。

本发明提供了一种陶瓷纤维，包括以下质量分数的组分：Al₂O₃： 40％～60％，SiO₂：20％～40％，ZrO₂：15％～20％。本发明调整了Al₂O₃和SiO₂的用量，可确保本发明中的陶瓷纤维在高温下，优先析出莫来石，而不是析 出方英石，莫来石活性小、晶粒生长慢，能够提高产品的稳定性；15～20％这 一含量范围的ZrO₂能够有效抑制莫来石的生长，提高产品的使用温度。实验 结果表明，本发明提供的陶瓷纤维耐热温度在1350℃以上，在1350℃下加热 24小时，加热永久线变化≤-2.5％，并且提高加热温度至1400℃后，其加热 永久线变化的波动较小，在-3％左右；渣球率≤12％(粒径＞212μm)，抗拉 强度为0.06MPa～0.09MPa，平均500℃下的导热系数为0.075W/m·K ～0.085W/m·K，并且具有更加优异的耐碱侵蚀性能。

附图说明