[发明专利]一种玻璃窑炉用耐火材料

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，具体而言涉及一种玻璃窑炉用耐火材料。

背景技术

玻璃主要是釆用石英砂和纯碱作原料经过高温熔化而制成的，玻璃窑炉就是熔制玻璃的设备，玻璃窑炉种类较多，如池窑、坩埚窑等。

目前所存在的问题是玻璃窑炉窑衬通常会受到相当严重的磨损和化学侵蚀，并有热应力的作用，这是因为熔融的玻璃和玻璃的原料具有高腐蚀性在连续熔化熔炉中，熔化工艺通常会不断进行直至熔炉不能使用为止。在这个过程中，炉壁的耐火材料会产生划痕并且在被腐蚀的地方产生磨损点，磨损点会一直生长直至熔融玻璃外渗。磨损点会严重影响耐火材料的使用寿命。

化学侵蚀的程度、速度与使用部位、炉窑温度、熔化玻璃品种密切相关，当然衬体本身的品质也是至关重要的，玻璃熔窑用耐火材料对熔炉的使用寿命及玻璃的制造成本有非常大的影响。

中国专利CN 105669217 A名称为一种玻璃窑炉用硅耐火砖的生产方法的发明专利公布了以下技术方案，使用的原料按重量配比包括：熔融石英粉65~70%、方镁石粉25~30%、纳米胶水溶液2%、聚丙烯酰胺水溶液3%，通过磁选、掺混、成型、烧结等工艺后制得成品。该技术方案得到的耐火砖强度大，耐腐蚀能力高，但是存在抗热震性差，在温度快速变化时可能会产生细小的裂纹，影响其使用寿命。

因此目前需要一种抗腐蚀效果好、抗热震性能强且具有较高耐磨性的玻璃窑炉用耐火材料。

发明内容

为了解决上述的玻璃窑炉用耐火材料存在的抗热震性差，强度低，耐腐蚀能力和耐磨性差的问题提供一种抗热震性强，强度和韧性高，耐腐蚀能力和耐磨性强的玻璃窑炉用耐火材料及其制备方法，本发明采用以下技术方案：

一种玻璃窑炉用耐火材料，包括以下重量份数的组分：二氧化硅10~15份、四氧化三铁1~3份、氧化铝1~8份、丙二醇1~2份、丙烯酰胺3~7份、氮化铝粉1~2份、氧化钇粉1~2份、硫酸钡2~7份、碳化硼1~1.5份、氧化铈粉0.5~1.5份、酚醛树脂10~12份、白云母粉6~8份，绢云母粉1~2份、聚碳硅烷10~15份、氧化锆2~6份、氧化镁5~6份。

首先本发明采用了白云母粉和绢白云母粉共同使用的方案，首先加入白云母可以提高材料的韧性和机械强度，而绢云母属于单斜晶体，可以增强材料的耐磨性，两者配合使用时，白云母和绢云母填充在碳化硅晶体之间的空隙中，绢云母因为晶体更加细密可以填充进白云母无法填充的缝隙，便于原料的混合，白云母和绢白云母在高温下熔化，增强了晶体之间的结合强度，进一步提高了耐火材料的韧性和内部强度。

其次本发明在耐火材料中加入了稀土氧化物，本发明配合使用了氧化铈，氧化钇，其中氧化铈可以改善耐火材料的强度，增加其韧性和硬度，从而增加耐火材料的耐磨性，防止由于熔融玻璃导致的耐火材料的磨损。而氧化钇同时因为其属于立方晶系具有较高的耐热、耐腐蚀能力和在耐火材料中可以降低耐火材料的导热能力，同时在本发明中氧化钇可以起到稳定氧化锆的作用，与氧化锆配合使用可以提高耐火材料的强度和韧性，也起到了提高耐火材料的抗热震性的作用。

烧结过程中聚碳硅烷会裂解为含锆碳化硅纤维。高温裂解形成的碳化硅纤维在烧结处理时，由于温度的影响，会在表面生成一层致密的二氧化硅，随着高温氧化时间的延长，这层致密二氧化硅逐渐增厚将内部包裹起来，防止进一步氧化，从而增强了耐火砖的抗氧化性，而且含锆碳化硅纤维可以将其他材料粘结起来，增强了本发明的强度和韧性及抗热震性，从而使耐火砖具有优良的抗熔渣渗透性、抗剥落性能和抗渣蚀性。

聚碳硅烷所形成的碳化硅纤维具有良好的抗拉强度、传热能力和较低的热膨胀系数。由于材料的拉伸强度高，因此提高材料所能承受的内应力大，减少了材料发生开裂的可能；低的热膨胀率使得材料内部存在温度梯度时形成内应力小，减少材料在加热是发生开裂的可能。总体而言，聚碳硅烷有效减小了材料内部的内应力，增强了材料的耐热震性，防止材料发生开裂的情况，同时也增加了材料的抗氧化性。但是由于起导热能力强会引起能耗增加，因此本发明使用了上述稀土材料来缓解这个问题。

本发明在耐火材料中还加入了氮化铝和氧化镁，两者在高温状态下互相结合成为氧化镁一氮化铝复相材料，该材料具有高耐热性、高耐腐蚀性同时又具有良好的机械强度，在本发明使用过程中，与熔融玻璃接触时氮化铝氧化产生了致密的氧化层，隔绝了与熔融玻璃的直接接触，防止了进一步氧化的发生，从而提高了耐火材料的耐腐蚀。而氧化镁的加入可以有效降低氮化铝的水化，保持了耐火材料内组分的稳定，延长了耐火材料的使用寿命降低了成本。