[发明专利]一种高纯方石英高抗碱低热膨胀硅砖及其制备方法

说明书

本发明公开一种高纯方石英高抗碱低热膨胀硅砖及其制备方法,原始料为：熔融石英骨料、熔融石英细粉、含锆SiO₂微粉、糊精；外加硼酸、纳米硅溶胶结合剂、三聚磷酸钠和六偏磷酸钠结合剂；混炼，压制成型，干燥，特殊高温烧成工艺制备得到。本发明采用了合理的烧成温度和保温时间有效的控制了石英玻璃的析晶速度和析晶程度，使制品矿物相组成石英玻璃和方石英共存，且矿物相组分比例使性能达到最优点。

技术领域

本发明涉及耐火材料制造技术领域，尤其涉及一种高纯方石英高抗碱低热膨胀硅砖及其制备方法。

背景技术

传统硅砖在玻璃窑炉的使用上有着难以解决的问题：由于传统硅砖生产中必须加入矿化剂，传统硅砖的抗碱侵蚀能力难以提高。

在制备硅砖时，原料中有少量的氧化铁和氧化铝，至少有2.0％氧化钙矿化剂的添加，使得硅砖在全氧燃烧炉和高硼玻璃熔窑上显得力不从心。由于全氧燃烧窑炉的气氛中没有氮气参与，燃烧使得废气总量减少而浓度增加，另外，燃烧空间内NaOH蒸发量增多，硅砖中的钙硅结合相与NaOH反应会在硅砖中形成玻璃相，并会逐渐溶解二氧化硅颗粒，在很短时间内硅砖就会由于大量玻璃相的存在而开始溶解掉落，在全氧燃烧玻璃窑炉中碱性挥发物的侵蚀是传统蓄热室池炉的几倍，即使是低钙、低熔剂指数的硅砖也不能满足全氧燃烧炉等苛刻要求的窑炉使用。

另外，传统硅砖中的主晶相磷石英和方石英在较低温度下就发生快速转变，硅砖使用时必须长时间谨慎烘炉，才能防止二氧化硅低温转变带来的体积膨胀效应对窑炉产生破坏。因此，玻璃窑完成砌筑后的烘炉时间长，问题多，难度大，存在烘炉失败的风险。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中，传统硅砖杂质含量高，抗碱侵蚀能力差，晶型转化不完全等问题，提出一种抗碱侵蚀能力强、低热膨胀、快速烘炉的以方石英为主晶相高纯硅砖及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高纯方石英高抗碱低热膨胀硅砖，原始料为：熔融石英骨料、熔融石英细粉、含锆SiO₂微粉、糊精；外加硼酸、纳米硅溶胶结合剂、三聚磷酸钠和六偏磷酸钠结合剂；混炼，压制成型，干燥，特殊高温烧成工艺制备得到。

本发明原始料的加入重量份数为：熔融石英骨料35-55份，熔融石英细粉40-60份，含锆SiO₂微粉3-8份，硼酸细粉1-2.5份，糊精0-2份，纳米硅溶胶结合剂1-5份，三聚磷酸钠和六偏磷酸钠结合剂0-0.5份。

所述石英骨料为熔融石英颗粒，纯度＞99.99%，粒度≤5mm。

所述石英细粉为熔融石英细粉，纯度＞99.99%，粒度≤0.09mm。

所述熔融石英骨料和熔融石英细粉均为非晶态石英玻璃相，经过酸洗处理。

所述含锆SiO₂微粉纯度≥97%，粒度≤0.001mm；

所述纳米硅溶胶结合剂纯度＞99%，粒度1-20nm。

本发明的这种高纯硅质耐火材料预制件的制备方法为：

按上述比例进行配料，将称好的物料在混合搅拌机中干混5-10分钟后，加入的液体添加剂混合液湿混10分钟，再高速混合10分钟，压制成型；80-120℃干燥12-36h；烧成温度1200~1400℃，保温时间18-25h，即得到这种高纯方石英高抗碱低热膨胀硅砖。