[发明专利]一种刚玉质微孔隔热耐火材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于隔热耐火材料技术领域。尤其涉及一种刚玉质微孔隔热耐火材料及其制备方法。

背景技术

随着国家对节能降耗的要求日益提高，保温隔热耐火材料的研制得到了迅速的发展。传统的隔热耐火材料如轻质刚玉砖、硅藻土砖和钙长石轻质砖等通常是通过提高气孔率来降低材料的热导率，材料的气孔率越高，其机械强度下降。此外，传统的隔热耐火材料通常是定形制品，需要机压成型，能耗较高，在使用时需人工砌筑，劳动强度大，其只能用于使用温度不太高且不与高温液体或其它介质直接接触的部位，因为其容易受到工作介质的侵蚀和渗透(徐平坤,董应榜.刚玉耐火材料.北京:冶金工业出版社,1999)，影响其使用寿命，甚至影响到高温窑炉或容器的生产安全，因而限制了其使用。因此，钢铁冶金等高温工业的窑炉或容器的工作衬材料目前仍以致密浇注料为主，其使用时施工方便、劳动强度低，材料的高温强度高，抗渣侵蚀和渗透能力强，但致密浇注料热震稳定性较差、热导率较高，在使用过程中热损失量较大。

研究人员在致密型浇注料的基础上进行了改进，发明了如“一种铝-镁系轻质无水泥浇注料及其制备方法”(CN200710052468.5)的专利技术，其采用了多孔陶瓷颗粒，通过添加硅微粉保证施工性能和低温强度，避免了因以铝酸钙水泥为结合剂导致使用温度不能太高、易产生结构剥落和抗渣性能差的不利因素，能运用于与钢渣等介质直接接触的部位。然而，其采用的多孔陶瓷颗粒的气孔率高，平均孔径仍然较大(<30μm)，节能需以削弱材料的抗渣侵蚀和渗透性能为代价。同时，铝镁体系中过多的硅微粉能使材料在高温下产生过多的液相，严重影响其高温下的使用性能，限制了铝镁系材料的使用温度。

目前，我国高温工业用窑炉或容器的内衬材料通常是采用在工作层外围加隔热层的结构设计，工作层通常选用致密浇注料，隔热层则选用隔热耐火材料。这种结构设计不仅使窑炉或容器的内衬加厚，从而缩小了窑炉或容器的容积，而且对内衬材料进行砌筑或施工时，劳动强度较大。因此，制备结构隔热一体化的炉衬材料可以有效解决以上问题，如“一种刚玉质结构隔热一体化复合砖及制备方法”(CN101857450A)专利技术，介绍了一种包括致密刚玉的重质支撑层，以及以氧化铝空心球为轻质骨料的轻质隔热层，由两层采用振动加压或机压成型复合而成的复合砖，其中，重质支撑层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1~5：2~1。虽然制得的复合砖具有较高的耐火度、较高的强度和较好的保温隔热性能，但该复合砖需要机压成型，能耗较高，且该复合砖在砌筑时，人工劳动强度大，各砖块之间存在砖缝，炉衬的体积稳定性较差。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，任务是提供一种制作工艺简单、能耗较低的刚玉质微孔隔热耐火材料的制备方法。用该方法制备的隔热耐火材料平均孔径小、耐火度高、高温强度大、热导率低、体积稳定性好以及抗侵蚀能力强，能直接用于热工设备的工作层，且在使用时施工方便和劳动强度低。

为完成上述任务，本发明所采用的技术方案是：所述刚玉质微孔隔热耐火材料的原料及其含量是：40~50wt%的刚玉颗粒，40~45wt%的刚玉细粉，5~10wt%的活性α–氧化铝微粉，5~10wt%的ρ–氧化铝微粉；外加剂及其含量是：上述原料0.1~0.5wt%的分散剂，上述原料0.1~1.5wt%的纳米氧化铝粉体，上述原料5~10wt%的水。

所述刚玉质微孔隔热耐火材料的制备方法是：先按原料和外加剂的含量进行配料，再将原料和分散剂混合，制成混合料，另将纳米氧化铝粉体分散在水中，在超声波振荡条件下分散1~5分钟，配制成均匀的悬浮液；然后将悬浮液逐滴加入到所述混合料中，搅拌均匀，振动成型，在室温下养护24~48小时，脱模，将脱模后的胚体经110~200℃干燥10~24小时，最后在1400~1600℃条件下进行热处理，保温1~5小时，即得刚玉质微孔隔热耐火材料。