[发明专利]一种Y-PSZ强化耐火材料及其制备工艺

说明书

本发明涉及一种Y‑PSZ强化耐火材料及其制备工艺，所述耐火材料是由以下重量百分比的原料制成：高纯细镁砂28‑30%、高纯粗镁砂27‑30%、电熔镁砂17‑21%、铝镁尖晶石15‑20%、单质硅1.5‑4%、碳纳米管1.5‑3%和添加剂0.5‑1.0%。本发明产品具有良好的力学性能、热稳定性和抗热震性；具有较高的中高温强度；安全无毒，是一种环境友好型材料；无结合剂使用需求，制备过程环保清洁；加入Y‑PSZ对材料产生增韧作用，并显著提高材料的中高温强度、抗热震性和抗渣侵蚀性。

技术领域

本发明涉及一种耐火材料，尤其涉及一种易烧结耐剥落的Y-PSZ强化耐火材料及其制备工艺。

背景技术

方镁石-尖晶石质耐火材料因具有优良的抗热震性和高温强度，同时对不同性质的渣具有广泛适应性，成为替代镁铬质耐火材料、解决铬污染问题的理想产品，并已成功用于水泥回转窑烧成带、玻璃溶窖蓄热室、包钢及RH精炼炉。然后因为方镁石与尖晶石间热膨胀系数的失配，导致该系材料存在难以烧结致密和耐剥落性能差的问题。

中国专利局于2016年1月6日公布了一种方镁石镁铝尖晶石砖及其制备工艺的发明专利，专利公开号 CN105218117A，该技术方案采用了电熔镁砂、镁铝尖晶石、轻烧氧化镁、氧化铝微粉、金属铝微粉、金属镁微粉和液态酚醛树脂结合剂等组分制成耐火材料。提供了一种生产能耗低、成本低、污染小的方镁石镁铝尖晶石砖及其制备工艺。其不足之处在于，该材料组织性能上的缺陷，并未改变该系材料难以烧结致密和耐剥落性能差的问题。

发明内容

本发明的目的在于为了解决现有方镁石尖晶石质耐火材料存在的难以烧结致密和耐剥落性能差的问题，提供了一种经强化后具有优秀耐火性能并各成分间热膨胀系数相互适配，易于烧结致密并拥有优秀耐剥落性能的耐火材料。

本发明的另一个目的是为了提供一种Y-PSZ强化耐火材料的制备工艺。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种Y-PSZ强化耐火材料，所述耐火材料是由以下重量百分比的原料制成：高纯细镁砂28-30%、高纯粗镁砂27-30%、电熔镁砂17-21%、铝镁尖晶石15-20%、单质硅1.5-4%、碳纳米管1.5-3%和添加剂0.5-1.0%。在本技术方案中，高纯镁砂粗细混合制得的结构晶粒度是不均匀的，是一种类似双晶/多晶结构硬质合金或蜂窝结构硬质合金的结构，在此基础上制得的材料具有良好的耐磨性和冲击抗力，抗弯强度也得到一定程度的提升。电熔镁砂和铝镁尖晶石和制备方镁石尖晶石质耐火材料使用的常用材料，在此由于高纯镁砂含量增加相对地电熔镁砂和铝镁尖晶石含量减少，与通常方镁石尖晶石质耐火材料相比该材料中镁含量明显较高，铝含量明显较低，因此也在不降低材料各项性能的前提下降低了原材料的成本。单质硅和碳纳米管的加入使得材料在加热煅烧过程中碳纳米管管壁经蚀变生成碳化硅晶须，提高材料的抗折强度和抗热震性，对材料产生增强作用。

作为优选，所述高纯细镁砂目数大于10，高纯粗镁砂目数为3-7，电熔镁砂目数不小于175目，单质硅目数不小于350目且纯度≥98%，碳纳米管直径10-30μm且纯度≥95%。

作为优选，所述添加剂为超细粉状Y-PSZ，制备原料包括以下重量份数物质：18-22份六水合硝酸钇、90-110份八水氯氧化锆和0.8-1.2份表面活性剂。超细粉状Y-PSZ是一种氧化钇部分稳定氧化锆材料，Y-PSZ的加入大幅度提高了材料晶粒间在高温下的直接结合程度，氧化钇使得氧化锆稳定性增加，并使氧化锆各相转变难度降低，此外粉料特性对部分稳定氧化锆的性能有着十分重要的影响，超细粉状Y-PSZ具有超细度、高活性、颗粒度分布集中、团聚颗粒小等极优秀的粉料特性，对耐火材料起到了极强的强化作用。

作为优选，所述超细粉状Y-PSZ的制备步骤如下：

a）将六水合硝酸钇和八水氯氧化锆共溶于水中，稀释直至锆离子的摩尔浓度为0.054-0.056mol/L，得到混合盐溶液；