[发明专利]一种刚玉‑尖晶石质耐火砖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于刚玉-尖晶石质耐火材料技术领域。具体涉及一种刚玉-尖晶石质耐火砖及其制备方法。

背景技术

刚玉-尖晶石质耐火材料是指以刚玉和尖晶石为主要物相的耐火材料，由于刚玉和尖晶石的熔点较高，且二者化学性质稳定，因此，刚玉-尖晶石质耐火材料具有耐高温、耐化学侵蚀性能强和抵抗氧化-还原气氛变化能力强等优良特性，广泛应用于冶金、建材等高温工业领域。

目前，刚玉-尖晶石质耐火材料主要以板状刚玉或烧结刚玉等为骨料，以尖晶石细粉、α-Al₂O₃微粉和镁砂细粉为基质，以纸浆废液或溶胶等为结合剂，经混合、成型后高温烧成，如“一种镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温材料及其制备方法”(CN200910092571.1)和“一种不烧氮化硅铁-尖晶石-刚玉复合耐火材料及制备方法”(CN201310096899.7)专利技术。

由于刚玉与尖晶石(或原位反应形成的尖晶石)热膨胀系数差别较大，导致刚玉-尖晶石质耐火材料烧成过程中易产生大量微裂纹，难以烧结致密，进而大大降低了刚玉-尖晶石质耐火材料的烧结性能和抗熔渣侵蚀性能；同时，原料组分中杂质成分易形成低熔点物相而富集于晶界，导致刚玉相与尖晶石相晶界结合较弱，降低了刚玉-尖晶石质耐火材料的高温强度；此外，板状刚玉、尖晶石和α-Al₂O₃等原料成本较高，增大了刚玉-尖晶石质耐火材料的开发成本。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单和成本低廉的刚玉-尖晶石质耐火砖的制备方法，用该方法制备的刚玉-尖晶石质耐火砖的烧结致密度高、高温抗折强度大和抗渣侵蚀性强。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以55～60wt％的棕刚玉颗粒为骨料，以20～25wt％的铝镁尖晶石细粉、15～20wt％的轻烧镁粉、1～2wt％的铝粉和1～4wt％的铁红粉为基质料；先将所述基质料混匀，再加入所述骨料，混合5～8分钟，然后加入占所述基质料与所述骨料之和3～6wt％的热固性酚醛树脂，混合10～15分钟，机压成型，在200～250℃条件下养护12～18小时；最后置于马弗炉中，在氮气气氛条件下升温至1500～1600℃，保温2～3小时，随炉冷却，制得刚玉-尖晶石质耐火砖。

所述棕刚玉颗粒的粒度为0.1～5mm；棕刚玉颗粒的主要化学成分是：Al₂O₃含量≥95wt％，SiO₂含量≤1wt％。

所述铝镁尖晶石细粉的粒度为0.064～0.088mm；铝镁尖晶石细粉的主要化学成分是：MgO含量为18～20wt％，Al₂O₃含量为78～80wt％。

所述轻烧镁粉的粒度为0.064～0.088mm；轻烧镁粉的主要化学成分是：MgO含量≥97wt％，SiO₂含量≤0.5wt％。

所述铝粉的粒度为0.064～0.088mm；铝粉的Al含量≥98wt％。

所述铁红粉的粒度为0.064～0.088mm；铁红粉的Fe₂O₃含量≥98wt％。

所述热固性酚醛树脂的残碳含量≥60wt％。

由于采取上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

1、本发明仅将所用原料混合，成型，在氮气气氛中烧成，工艺简单；所用原料成本低廉，无需特殊的制备设备和处理技术，节省劳动力资源，生产成本低。

2、本发明通过烧结过程中连续固溶反应，增强骨料-基质的晶界结合，提高刚玉-尖晶石质耐火砖的高温强度。

3、本发明采用碳热还原氮化法在基质料中形成陶瓷相直接结合，增强了刚玉-尖晶石质耐火砖的致密度，降低了材料的孔隙率，进而提高了材料的抗渣侵蚀性能。

本发明所制备的刚玉-尖晶石质耐火砖经测定：体积密度为3.15～3.20g/cm³；1400℃×3h静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为1～4％；高温(1400℃)抗折强度为5.5～6.0MPa。

因此，本发明具有成本低和工艺简单的特点；所制备的刚玉-尖晶石质耐火砖的烧结致密度高、高温抗折强度大和抗渣侵蚀性强。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：