[发明专利]一种高强度铝铬质耐火材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料领域，尤其涉及一种耐火度高、抗侵蚀性能优异、抗热震性能好，烧结温度范围宽的高强度铝铬质耐火材料及其制备方法。

背景技术

随着能源的日益紧张，各国对高温工业用节能材料的研制、生产和使用日益重视，高温窑炉需要大量使用具有优异性能或特殊性状的耐火材料。铝铬质耐火材料一般指耐火材料中氧化铬≤40%，余量一般为氧化铝，具有耐火度高，抗侵蚀性能优，抗热震性能好和耐磨性能高的特点，该类耐火材料广泛用于水煤浆加压气化炉背衬、炭黑反应炉内衬，石化工业的渣油气化炉内衬和玻璃棉熔化炉内衬等，还可用作加热炉用铬刚玉平台砖，是高温工业一种不可或缺的材料。

然而，现有制备高强度铝铬质耐火材料的工艺中由于原料中钠、钾等以碱金属氧化物形式存在的不稳定相，使得在生产过程中制品产生膨胀，造成显气孔率偏大，体积密度下降，物理性能变差，常温耐压强度低。

一种铝铬质耐火材料及其生产方法（CN1513802A），其利用铝铬渣生产一种铝铬质耐火材料，含有一定量的氧化硅。但是钠、钾等以碱金属氧化物形式存在的不稳定相，使得在生产过程中制品产生膨胀，造成显气孔率偏大，体积密度下降，物理性能变差，常温耐压强度低。

发明内容

本发明的目的在于为了解决现有制备高强度铝铬质耐火材料的工艺中由于原料中钠、钾等以碱金属氧化物形式存在的不稳定相，使得在生产过程中制品产生膨胀，造成显气孔率偏大，体积密度下降，物理性能变差，常温耐压强度低的缺陷而提供一种耐火度高、抗侵蚀性能优异、抗热震性能好，烧结温度范围宽的高强度铝铬质耐火材料。

本发明的另一个目的是为了提供该耐火材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高强度铝铬质耐火材料，所述高强度铝铬质耐火材料由以下质量份数的原料组成：氧化铝颗粒80-100份、α-氧化铝粉25-35份、纳米氧化铝15-20份、氧化铬20-35份、石墨烯10-20份、添加剂5-10份、结合剂7-12份与纳米氧化锆5-12份。在本技术方案中，石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，具有强度高﹑比表面积大﹑高化学反应活性﹑高填充性的特点；在制品中加入石墨烯使得制品内部接触更加紧密，从而减小烧成时因膨胀产生的应力，防止制品疏松或开裂；石墨烯的高强度保证了制品的优良的力学性能，同时可以提升制品的抗酸碱腐蚀性能。

作为优选，所述添加剂为硅藻泥、氮化硼、玻璃微珠与纳米氧化锌的混合物，硅藻泥、氮化硼、玻璃微珠与纳米氧化锌的质量比为5:3:4:7。在本技术方案中，玻璃微珠粒度合适，流动性好，分散度高，加入玻璃微珠，可以在内部高度均匀分散，促进烧结，并具有更均匀的组织结构，提高制品的强度和抗热震性能，纳米氧化锌的粒度细小，可以填充微细气孔，降低制品的气孔率，提高体积密度。

作为优选，所述结合剂为海藻提取物，该结合剂的制备方法如下：1）清洗：海藻原料用45-50℃的自来水浸泡2-3小时，然后清洗干净；

2）粉碎、离心：清洗干净的海藻，真空破碎，加入海藻体积30倍的乙醇与丁二酯溶液浸泡并煮沸，乙醇与丁二酯的体积比为1:1，然后离心分离去渣得海藻清液，离心机的转速为4000~6000rpm，离心时间为15-20min；

3）纳滤：将海藻清液用5-10倍体积的纯水稀释，然后用纳滤膜进行透析浓缩，海藻清液透析浓缩至稀释前体积的0.1-0.2倍得纳滤浓缩液，所述纳滤膜的截留分子量为600-700Da；

4）浓缩干燥：纳滤浓缩液进一步真空浓缩至固形物含量为40-60%，然后在喷雾干燥器中喷雾干燥得含水量2-3%的粉末状海藻提取物。在本技术方案中，海藻提取物作为结合剂，可以使得制品内部结合紧密，而海藻提取物则从天然存在的海藻中提取制得，绿色环保。

作为优选，硅藻泥与氮化硼在乙醇中混合均匀后加入玻璃微珠与纳米氧化锌，在75℃水浴中超声震荡2h，干燥后冷热循环5-10次制得，冷热循环为在240℃下保温2小时，然后降温至-4℃下冷冻3小时。

作为优选，氧化铝颗粒的粒径为0.001-0.09mm，α-氧化铝粉的粒径为100-120μm。