[发明专利]一种高韧性耐火材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，尤其是涉及一种高韧性耐火材料的制备方法。

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制备获得具有较高耐火度并且具有优良断裂韧性的高韧性耐火材料的制备方法，同时其制备过程中的生坯具有较高的机械强度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高韧性耐火材料的制备方法，包括以下步骤；

a）备料：按以下重量份准备原料：氧化铝100份，氧化镁30～40份，五氧化二铌2～3份，五氧化二钽1～1.5份，造粒粘结剂2～3份，成型粘结剂0.5～0.7份；

b）混料：先将氧化铝和氧化镁球磨干混混合均匀；

c）初步造粒：向混合均匀后的氧化铝和氧化镁混合物中喷水并振动造粒；

d）再次造粒：将造粒粘结剂加入到经初步造粒的混合物中球磨干混20～30分钟；

e）增韧改性：将五氧化二铌和五氧化二钽混合均匀后加入到由上述步骤获得的混合物中，并球磨干混10～20分钟，制得高韧性耐火材料粉体；

f）干压成型：向高韧性耐火材料粉体中添加成型粘结剂并球磨干混15～30分钟，然后在10～25Mpa压力下干压成型，制得耐火材料生坯；

g）烧结：将成型后的耐火材料生坯在1450～1550℃烧结4～6小时，之后自然冷却获得高韧性耐火材料。

在耐火材料体系中，镁铝尖晶石系耐火材料是一种重要的耐火材料。当氧化镁和氧化铝原料粉体中氧化铝的摩尔百分比为50%左右时，经高温处理后会生成稳定的并具有极好耐高温性能的镁铝尖晶石物相，同时氧化铝含量越高，镁铝尖晶石相更稳定；由于氧化铝，特别是高纯氧化铝的成本是氧化镁的两倍甚至更多，因此在保证能够生成稳定镁铝尖晶石相的前提下尽量减少氧化铝的添加量；本发明中氧化铝的摩尔百分比在49.75～56.90%范围内，经后续高温处理后能够生成足量并稳定存在的镁铝尖晶石相，并能尽量降低生产成本。