[发明专利]一种高韧性耐火材料及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种高韧性耐火材料及其制备工艺，其耐火材料由氧化铝‑氧化硅混合粉体、氧化钙、氧化镁、氧化锰、氧化钛、五氧化二铌和增韧纤维等原料制得，其制备步骤为将上述原料混合后在无水乙醇中球磨混球磨混合后将原料烘干，之后干压成型，制得耐火材料生坯；然后进行烧结，烧结完成后自然冷却至室温，制得高韧性耐火材料。本发明制得耐火材料具有较高的断裂韧性，同时具有优良的抗热震性能；采用纤维增强的方式改善耐火材料的断裂韧性，同时所采用的纤维由铝矾土利用后的尾矿赤泥制得，在增强耐火材料断裂韧性的同时解决了尾矿污染，减少了资源消耗耐火材料制备方法简单，容易在现有设备上进行生产。

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，尤其是涉及一种高韧性耐火材料及其制备工艺。

背景技术

在传统意义上，耐火材料是指耐火度不低于1580℃的无机非金属材料，它是为高温技术服务的基础材料，是用作高温窑炉等热工设备的结构材料，以及工业高温容器和部件的材料，并且能够承受相应的物理化学变化及机械作用。

大部分耐火材料是以天然矿石（如耐火粘土、硅石、菱镁矿、白云石）为原料制造的，采用某些工业原料和人工合成原料（如工业氧化铝、碳化硅、合成莫来石、合成尖晶石等）也日益增多，因此，耐火材料的种类很多。耐火材料按照矿物组成可以分为氧化硅质、硅酸铝质、镁质、白云石质、橄榄石质、尖晶石质、含碳质、含锆质耐火材料及特殊耐火材料；按照制造方法可以分为天然矿石和人造制品；按其方式可分为块状制品和不定形耐火材料；按照热处理方式可分为不烧制品、烧成制品和熔铸制品；按照耐火度可分为普通、高级和特级耐火制品；按照化学性质可分为酸性、中性及碱性耐火材料；按照其密度可分为轻质及重质耐火材料；按照其制品的形状和尺寸可分为标准砖、异形砖、特异形砖、管和耐火器皿；还可以按其应用分为高炉用、水泥窑用、玻璃窑用、陶瓷窑用耐火材料等。

无机非金属材料的机械韧性较差是无机非金属和材料中普遍存在的一个问题，作为同属无机非金属材料的耐火材料，其机械韧性也较差，虽然在使用过程中耐火材料几乎不需要进行移动，但是其较差的机械韧性也影响到了其高温时候的抗热震性能，在急冷急热和使用的间隙由于较大的温差耐火材料极易在热胀冷缩作用下发生开裂、剥落等影响耐火材料完整性的情况，降低了耐火材料的使用寿命；同时对于那些需要经常进行移动的耐火材料制品，其较差的机械韧性则会大大增加耐火制品的损坏率，影响其日常使用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种具有良好机械韧性，同时具有良好抗热震性能的抗断裂耐火材料；

本发明还提供了一种工艺步骤简单明了的抗断裂耐火材料的制备工艺。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高韧性耐火材料，由以下原料制得：氧化铝-氧化硅混合粉体100份，氧化钙8～10份，氧化镁6～8份，氧化锰2～3份，氧化钛3～4份，五氧化二铌1～2份，增韧纤维10～15份。

氧化铝与氧化硅体系的无机氧化物会形成莫来石相，莫来石是一种具有较高熔点的无机化合物，其熔点在1850℃以上，硅铝氧化物体系是一个常见且优良的耐火材料体系，同时氧化镁、氧化钙也是具有较高熔点的无机氧化物，与硅铝系氧化物反应形成固溶体可以增进耐火材料的耐火度，但是由于硅铝系氧化物和氧化镁、氧化钙等原料的反应温度较高，使得耐火材料的合成温度较高，能耗也很大，为了在不影响耐火度或较小影响耐火度的前提下适当降低合成温度，因此在原料中再添加具有降低合成温度的烧结助剂，氧化锰、氧化钛和五氧化二铌是一些具有良好性能的烧结助剂，在少量添加的情况下即可以显著的降低耐火材料的合成温度，同时这三种烧结助剂的加入也不会像钾钠系烧结助剂一样对耐火度造成一个较大的影响。

作为优选，氧化铝-氧化硅混合粉体中，氧化硅为30～35mol%，余量为氧化铝。