[发明专利]一种原位碳化硅晶须强化轻量矾土熟料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种原位碳化硅晶须强化轻量矾土熟料及其制备方法。其技术方案是：以80～92wt％的矾土生料微粉、5～11wt％的炭黑和3～9wt％的二氧化硅微粉为原料，先将所述炭黑和所述二氧化硅微粉在行星球磨机中混合，得到混合料；再将所述矾土生料微粉加入到所述混合料中，在行星球磨机中混合均匀，然后在100～200MPa条件下机压成型，得到生坯；最后将所述生坯在110～200℃条件下干燥12～36小时，在1550～1750℃埋碳条件下保温3～8小时，即得原位碳化硅晶须强化轻量矾土熟料。本发明制备的原位碳化硅晶须强化轻量矾土熟料具有孔径小、强度高、抗热震性能好和抗熔渣能力强的特点。

技术领域

本发明属于轻量矾土熟料技术领域。具体涉及一种原位碳化硅晶须强化轻量矾土熟料及其制备方法。

背景技术

2016年，全球175个国家联合签署《巴黎协定》，主要目标是将本世纪全球平均气温上升幅度控制在2摄氏度以内，节约能源和提高能源利用效率已成为国际社会的共识。钢铁、水泥和石化等高温行业能源和资源消耗量大，是节能降耗的重点。研究和开发高温工业用高温轻量化耐火材料可大大降低工业炉窑能耗，对整个高温工业节能减排具有举足轻重的意义。

隔热耐火材料越靠近工作面，其隔热效果越显著。开发可直接用于工作层的低导热、高强、耐热震和抗侵蚀的耐火材料，已成为目前本领域所关注的重要课题之一，其关键在于制备孔径小、高强、耐热震和耐渣蚀的轻量耐火骨料。

矾土熟料是耐火材料消耗量最大的耐火原料之一，被广泛用于高温工业炉的耐火材料。目前国内外针对轻量矾土熟料的制备开展了一定的研究。方义能等(方义能,顾华志,冯运生,等.有机聚合物原位分解法制备微孔轻质矾土骨料[C]//耐火材料综合学术会议,全国不定形耐火材料学术会议,耐火原料学术交流会.2013)采用有机聚合物原位分解法，虽制得微孔轻质矾土骨料，但是所制备的骨料孔径较大、强度不佳、抗热震性能和抗渣性能都不理想。“一种微孔轻量矾土耐火骨料及其制备方法”(ZL 201410447797.X)专利技术，该技术以矾土生料、有机聚合物和添加剂为原料，加水后在行星球磨机湿磨，固化，干燥，高温烧成，制得微孔轻量矾土耐火骨料，但所制备的微孔轻量矾土耐火骨料孔径较大，抗熔渣侵蚀渗透能力有待提高。范昌龙等(范昌龙.轻量微孔矾土熟料的制备与性能研究[D].2015.)以矾土生料、造孔剂、氧化镁为原料，采用湿法球磨虽制得轻量微孔矾土熟料，但是孔径较大，抗热震性能和抗熔渣侵蚀渗透能力不佳。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种孔径小、强度高、抗热震性能好和抗熔渣能力强的原位碳化硅晶须强化轻量矾土熟料及其制备方法。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：以80～92wt％的矾土生料微粉、5～11wt％的炭黑和3～9wt％的二氧化硅微粉为原料，先将所述炭黑和所述二氧化硅微粉在行星球磨机中混合，得到混合料；再将所述矾土生料微粉加入到所述混合料中，在行星球磨机中混合均匀，在100～200MPa条件下机压成型，得到生坯；然后将所述生坯在110～200℃条件下干燥12～36小时，在1550～1750℃和埋碳条件下保温3～8小时，即得原位碳化硅晶须强化轻量矾土熟料。

所述矾土生料微粉的Al₂O₃含量≥60wt％；矾土生料微粉的粒径D₅₀为1～10μm。

所述炭黑的C含量≥99wt％；炭黑的粒径≤100nm。

所述二氧化硅微粉的SiO₂含量≥98wt％；二氧化硅微粉的粒径≤1μm。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：