[发明专利]一种纤维增韧耐火材料粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种纤维增韧耐火材料粉体的制备方法。

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，本发明提供了一种能够获得具有增韧效果并可以用作烧制高韧性耐火材料或作为不定形耐火材料的纤维增韧耐火材料粉体的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种纤维增韧耐火材料粉体的制备方法，包括以下步骤：

a）备料：按以下重量份准备原料：氧化镁40份，氧化钙80～90份，增韧纤维5.5～6.5份，粘结剂1～1.3份；

b）粉碎：将氧化镁和氧化钙混合粉碎；

c）初步造粒：向氧化镁和氧化钙混合物中喷水，同时并不断振动造粒；

d）再次造粒：向经初步造粒后的混合物中加入粘结剂，并球磨干混20～30分钟；

e）增韧改性：将增韧纤维添加到经再次造粒后的混合物中，并球磨干混10～20分钟，干燥后制得纤维增韧耐火材料粉体。

在耐火材料中，白云石系耐火材料是一类重要的耐火材料。氧化镁和氧化钙在一定比例混合并经烧结后可以获得白云石质的耐火材料，当氧化镁与氧化钙摩尔比为0.25：0.75左右是能够生成最多的白云石相，具有最好的耐火性能，氧化镁与氧化钙两种组分中，氧化钙的成本更加的低廉，在适当的范围内添加更多的氧化钙可以尽量降低成本，但是氧化钙的含量过高后生成的稳定的白云石相会急剧的减少，所制得的耐火材料的耐火度也会相应的大幅下降，因此将氧化镁与氧化钙的摩尔比定位0.3：0.7左右，并根据实际需要进行相应的调整，这样可以实现既能尽可能的降低成本，也能保证耐火度在可接受范围之内。

本发明中采用二次造粒的方法，第一次造粒是针对原料氧化钙和氧化镁的造粒，采用喷水的造粒方式，目的是为了让氧化钙和氧化镁混合均匀并能形成一定粒径的大颗粒，造粒后形成的大颗粒的粒径在0.01毫米的数量级，这样利于后续的工艺，同时也利于后续步骤中增韧剂能够更好的分布在氧化镁氧化钙粉体的缝隙中；第二次造粒采用先第一次造粒得到的粉料中添加粘结剂的方式进行造粒，将原先粒径为0.01毫米级别的颗粒造粒形成粒径为0.1毫米数量的粉料颗粒，并在粉料均匀包裹上粘结剂为下一步增韧剂能够稳定的附着在颗粒的表面；本发明中，先二次造粒再向其中添加增韧剂而不是一开始就加入增韧剂的目的是使增韧剂在粉体中形成小范围的集中分布；由于增韧剂的添加量很少，如果增韧剂在粉体中均匀分布的，烧制而得的耐火材料中产生裂缝后，增韧剂较少则难以阻止裂缝的延伸，按本发明中的方法，让增韧剂在小范围中相对的集中，当裂缝蔓延到是可以有足够的能力阻止裂缝的蔓延，保证耐火材料的断裂韧性。

本发明制备而得的耐火材料粉体可以在添加15wt%的硅铝酸水泥后可以作为不定形耐火材料使用。

作为优选，增韧纤维为中空醋酯纤维。

作为优选，中空醋酯纤维的长度为10～20微米。