[发明专利]莫来石晶种诱导生产高抗热震性隔热材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种莫来石晶种诱导生产高抗热震性隔热材料的方法。

背景技术

莫来石，其化学组成为3Al₂O₃·2SiO₂。莫来石具有耐火度高，热导率低，抗热震性好，抗化学侵蚀、抗蠕变性好，荷重软化温度高，体积稳定性好等优点。在生产莫来石耐火材料时，为了防止过量的SiO₂结晶转化产生裂纹影响制品的性能，故一般配料时使Al₂O₃成分过量。这样生产出的莫来石制品中通常含有10～20％的刚玉(Al₂O₃)相。虽然刚玉相有利于提高材料的高温强度，但是对于需要经受频繁的快速冷热循环的环境而言，刚玉相与莫来石相间的热膨胀差异(Al₂O₃的热膨胀系数为7.2～8.0×10^-6/℃，莫来石热膨胀系数约为5.1×10^-6/℃)较大，有可能造成很高的热应力，导致耐火材料制品开裂。因此，要减少材料中Al₂O₃晶相的含量，通常的方法是提高原料中SiO₂的加入量，保证与Al₂O₃充分反应，形成莫来石相。但莫来石耐火材料按理论组成配料时，往往会有无法与Al₂O₃充分反应的SiO₂晶体残留在材料中。在SiO₂晶体发生结晶转变时，会伴随着体积变化，使材料强度下降，也会对抗热震性造成不利影响。

因此，亟需开发出新的技术，既能消除耐火材料中过多的Al₂O₃晶体，提高莫来石相含量，又不会产生游离SiO₂等对材料抗热震性不利的组分，即在保证高隔热效率以及必要的机械强度的同时，提高材料的抗热震性能。那么，如何获得尽可能高的莫来石相含量，减少残留的Al₂O₃和SiO₂晶相，从而提高材料的抗热震性，就成了目前需要重点研究解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种莫来石晶种诱导生产高抗热震性隔热材料的方法。

本发明在研究过程中发现，隔热耐火材料的抗热震稳定性与其微观结构密切相关。在隔热耐火材料中都存在着一定大小、数量的微裂纹，在热应力的作用下，这些裂纹会发生扩展蔓延，同时也可能生成新的裂纹，这对材料的热稳定性非常不利。这一现象在晶粒较大的材料中更为显著。由于裂纹大都沿着晶界扩展，因此在细晶材料中，裂纹的扩展路径更长，扩展所需能量更高，这就有利于提高材料的韧性，从而改善其抗热震性。另一方面，长柱状的晶粒可以使裂纹在扩展过程中发生分叉、偏转，还能产生裂纹桥联、晶粒拔出或断裂等，而这些都增加了裂纹扩展所需消耗的能力，从而提高了材料的机械性能和抗热震性。因此，要获得具有优良抗热震性能的莫来石耐火材料，就需要对其晶体生长进行控制，抑制晶粒过分长大，同时促进长柱状莫来石晶体的形成和生长，形成类似于纤维增韧的微观结构。

针对上述关键问题，本发明通过在配方中加入适量的莫来石晶种，促进烧成过程中莫来石晶体的形成和长大来提高材料中莫来石相的含量。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种莫来石晶种诱导生产高抗热震性隔热材料的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

a)混泥：取莫来石晶种3～15wt％(优选3～5wt％)、高岭土20～35wt％、硅线石5～15wt％、煅烧α-氧化铝20～40wt％、刚玉砂20～40％和造孔剂6～15wt％(上述原料重量之和为100％)，搅拌混合3～5min后，再加入上述材料25～40wt％的水搅拌混合得到泥料；

b)练泥：抽出泥料中的空气，挤制成泥段，在密闭环境中陈腐；

c)成型：将陈腐后的泥料挤压成型得到坯体；

d)干燥：将坯体在温度为60～120℃，湿度小于75％的条件下干燥18～24小时后，再将坯体在温度为100～200℃，湿度小于45％条件下干燥18～24小时，干燥后的坯体含水率在8wt％以下；

e)烧成：将经过干燥后的坯体进行烧成，即得；