[发明专利]用红柱石微粉制备莫来石－高硅氧玻璃材料的方法

说明书

本发明涉及一种制备莫来石-高硅氧玻璃材料的方法。

莫来石-高硅氧玻璃材料是一种由晶相的莫来石与非晶相的高硅氧玻璃(主要由SiO₂组成的玻璃相)构成的复相耐火材料。与传统的高铝质耐火材料相比，这种材料的突出特点是其结合相为热膨胀系数较低、高温下可转变为高粘度液相的高硅氧玻璃，因不含方石英和刚玉，在使用过程中没有方石英晶形变化带来的不良影响，从而提高了制品的体积稳定性、耐急冷急热性、高温抗蠕变性和使用寿命。80年代以来，美国佐治亚粘土公司和英国瓷土公司分别以铝矾土为原料生产了莫来石-高硅氧玻璃熟料。在国内，有“莫来石-高硅氧玻璃复相材料的研制”(耐火材料，1997年第1期)和“用矾土制备莫来石-高硅氧玻璃材料”(耐火材料，1997年第1期)两篇文献分别介绍了以高岭土和铝矾土为原料试制莫来石-高硅氧玻璃熟料的方法。但上述方法都以制备莫来石-高硅氧玻璃熟料为目的，工艺较为复杂、烧成收缩大、烧成温度高(烧成温度在1500℃以上)、能耗大，并且其直接产品不能做为制品使用。

本发明的目的是提供一种用红柱石微粉(即微米级粉体，下同)直接制备莫来石-高硅氧玻璃材料的方法。该方法是利用红柱石在高温条件下分解形成莫来石和SiO₂熔体

熔体冷却后形成玻璃的原理，通过烧结法合成莫来石-高硅氧玻璃材料。该方法工艺流程简单，烧结温度低，易于实施推广，产品可做为制品直接使用。

本发明是通过下述方式实现的。

这种用红柱石微粉制备莫来石-高硅氧玻璃材料的方法，是将红柱石矿石经破碎、选矿后得到含红柱石＞95％的精矿粉，再将红柱石精矿粉经超细粉碎得到粒度＜40μm的红柱石微粉，并采用下述步骤进行的：

(1)混料步骤：将所述红柱石微粉与粘结剂按100∶8～100∶15的重量份数进行混合并搅拌5～10分钟，使其成为均匀的泥料。

(2)成型步骤：将所述泥料用压砖机在70～150Mpa压力下制成砖坯。

(3)干燥步骤：将所述砖坯在100～110℃烘干24小时以上，或自然风干2天以上。

(4)烧成步骤：将所述砖坯送入高温窑炉中，升温并在1200～1350℃的条件下恒温1.5～5小时，之后自然冷却，即得所述莫来石-高硅氧玻璃材料。

本发明中，从红柱石微粉的制备到莫来石-高硅氧玻璃材料的制成的过程都是采用通用设备进行的。

本发明所使用的原料-红柱石微粉，是从红柱石矿石制得的。红柱石矿石经破碎，采用常规方法如重选、浮选、磁选等选矿方法，得到含红柱石＞95％的精矿粉，要求TFe₂O₃＜1.5％。再用常规超细粉碎设备将红柱石精矿粉粉碎得到粒度＜40μm的红柱石微粉。

本发明所使用的粘结剂为耐火材料工业通用的粘结剂，如工业级磷酸溶液、纸浆废液、水玻璃溶液等。

本发明所述的砖坯也可不经干燥步骤直接烧成。

本发明所获得的产品可以是各种形状的制品(如耐火砖、陶瓷窑具及陶瓷元器件等)，也可以做为熟料使用。

下面用实施例详细说明

实施例1

将红柱石矿石经破碎、选矿后得到含红柱石＞95％的精矿粉(要求TFe₂O₃＜1.5％)，再将红柱石精矿粉超细粉碎，得到粒度＜40μm的红柱石微粉。然后将红柱石微粉与工业磷酸按100∶10的重量份数进行混合并充分搅拌5～10分钟，使其成为均匀的泥料。将泥料用压砖机在90Mpa压力下制成砖坯，在110℃烘干24小时。将砖坯送入高温窑炉中，升温并在1280℃的条件下恒温2小时，自然冷却，即得上述莫来石-高硅氧玻璃材料。该材料耐火度＞1700℃，体积密度为2.10g/cm³，显气孔率为25％～28％，常温耐压强度为104～125MPa，烧成线收缩率为2.1％。

本发明提供了一种用红柱石微粉直接制备莫来石-高硅氧玻璃材料的方法，工艺设计合理，原料丰富，工艺流程简单，烧结温度低，生产成本低，便于实施推广，并有良好的节能效果。本发明所获得的产品——莫来石-高硅氧玻璃材料可以做为耐火砖、陶瓷窑具及陶瓷元器件等不同形状的制品直接使用，也可以做为熟料使用。