[发明专利]一种玻璃熔窑用高温高辐射率硅砖及其制备方法

说明书

本发明公开一种玻璃熔窑用高温高辐射率硅砖及其制备方法，所述硅砖包括硅砖主体，硅砖主体表面涂覆有纳米红外涂层；硅砖主体包括不同级配的硅质原料、矿化剂、复合添加剂与碳化硅；纳米红外涂层包含硅质高辐射基料、硅微粉，硼化硅、氮化硅、硅溶胶、助剂与去离子水；本硅砖通过配料、混练、成型、干燥、喷涂、表干、烧结一系列步骤制备得到；本发明的硅砖表面覆有一层纳米级高辐射率红外涂层，该涂层经高温烧结后牢固地附于硅砖主体的表面，并部分渗透进硅砖主体，能够显著提高硅砖在高温下的辐射率，强化玻璃窑内辐射传热，实现节能减排效益；另外，致密涂层也可以起到保护硅砖，延长硅砖使用寿命的作用。

技术领域

本发明涉及耐火材料领域，具体是一种玻璃熔窑用高温高辐射率硅砖及其制备方法。

背景技术

玻璃熔窑是玻璃制造过程中用于熔制玻璃配合料的热工设备，通常由耐火材料构成，其投资大，约占总投资的1/3。硅砖是一种廉价的耐火材料，SiO₂含量在93%以上，具有高抗蠕变性、低比重和低导热率等特性，被广泛应用于玻璃熔窑碹顶、胸墙以及前后墙。

然而，随着玻璃行业大型玻璃熔窑的普及发展和节能减排要求日益加强，玻璃生产厂家对延长窑炉寿命、降低生产能耗提出了更高的要求。面对更高的挑战，现有硅砖在使用性能上已无法充分满足大型化、节能化的玻璃生产，这是因为：一、硅砖应用于大型玻璃熔窑时，由于其环境苛刻---高温，高水蒸气以及高碱侵蚀，使得用于窑内的硅砖侵蚀很快，现有硅砖使用寿命一般为4～5年，即使是成分经过优化的优质硅砖，使用寿命较长的也仅为6～8年。然而，目前国内、国外在建或筹建的日熔化量在1000t以上的大型玻璃熔窑，普遍要求设计窑龄达到10年以上，现有硅砖显然已无法满足这样的需求。二、硅砖应用于玻璃熔窑碹顶、胸墙和前后墙，主要作为窑炉内壁耐材。我们知道，在大于1000℃的高温环境下，玻璃熔窑内部热量传递主要以辐射传热为主，熔窑内壁参与窑内辐射传热过程，并且是非常重要的一个环节。然而，硅砖的红外辐射率随着温度升高而降低，1500℃下红外辐射率仅为0.46，显然，现有硅砖炉膛内壁是不能适从炉内高温辐射传热的需要的，必须进行改造。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玻璃熔窑用高温高辐射率硅砖及其制备方法，该硅砖在高温使用环境下的红外辐射率高，能够改善熔窑炉内辐射匹配，强化熔窑内辐射传热，并且工艺方法简单、易于实现。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种玻璃熔窑用高温高辐射率硅砖，包括硅砖主体，硅砖主体表面涂覆有纳米红外涂层；

所述硅砖主体所含组分的重量百分比为：粒径5～10mm的硅石20～60%、粒径0.5～5mm的硅石10～40%、粒径100～600μm的硅石粉5～25%、粒径小于5μm的石英粉5～25%，以及占上述组份总重量2～5%的矿化剂、1～10%的复合添加剂与1～5%的碳化硅；

所述矿化剂按重量百分比包含以下组分：石灰乳60～80%、铁鳞1～10%、硼酸2～20%、碳酸锂1～9%与碳酸钠3～8%；

所述复合添加剂按重量百分比包含以下组分：聚丙烯酸铵12～50%、碳酸钾1～25%、浓度为5%的PVA溶液30～80%；

所述纳米红外涂层所含组分的重量百分比为：硅质高辐射基料20～60%、硅微粉10～50%，硼化硅1～9%、氮化硅1～9%、硅溶胶10～30%、助剂3～6%与去离子水8～30%；

所述硅质高辐射基料按重量百分比包含以下组分：二氧化硅10～60%、碳化硅10～50%、硅树脂5～20%、硼化硅3～20%与氧化锆3～20%；

所述助剂按重量百分比包含以下组分：聚羧酸减水剂10～30%、防老化剂9～25%、十二碳醇酯30～60%与聚丙烯酰胺20～45%；

所述纳米红外涂层中SiO₂含量不低于98%。