[发明专利]一种热风炉用隔热硅砖的制备方法

说明书

本发明公开了一种热风炉用隔热硅砖的制备方法，属于无机材料技术领域。本发明先将硅石、氧化硼、镁砂、碱液、多巴胺溶液、高锰酸钾球磨混合，制得球磨料，再将球磨料和明胶分散液混合后，恒温搅拌反应，再调节pH至明胶等电点，随后经冷却，过滤，得湿凝胶，将湿凝胶真空冷冻干燥，得干凝胶，并将所得干凝胶压制成砖坯；将砖坯于氮气保护状态下，升温至1400～1500℃，保温烧制24～36h后，随炉冷却至室温，出料，即得热风炉用隔热硅砖。本发明所得热风炉用隔热硅砖具有优异的力学性能和隔热效果。

技术领域

本发明公开了一种热风炉用隔热硅砖的制备方法，属于无机材料技术领域。

背景技术

硅砖是最常见的硅石耐火材料，具有很长的应用历史，因其具有较高的高温强度和荷重软化温度，较好的高温性能及较强的抗酸性渣侵蚀能力等优良的性能，在工业生产中广泛应用，主要用于焦炉、玻璃熔窑和大型高炉的热风炉的耐火材料。生产硅砖的主要原料为硅石、矿化剂（如石灰和赤铁矿）和结合剂。后者使砖坯在成型后达到需要的强度。对硅砖进行烧成时矿化剂促进石英发生转化。

硅砖作为焦炉和热风炉的耐火材料，在烧成过程中所受环境温度急剧变化的作用，称之为热冲击（或称热震）。在热冲击下，硅砖内部产生热应力，当其值达到制品的强度极限值时，制品即开裂或断裂。硅砖是非均质的脆性材料，由于其比金属制品的热膨胀率大、导热率和弹性小以及抗张强度低等，故在烧成过程中易出现裂纹且在热冲击作用下不断扩展，最终发生断裂。硅砖在烧成时，由于晶形转变则产生较大的体积膨胀，尤其易产生裂纹甚至开裂。

近年来，随着焦炉均向大型化发展，对焦炉硅砖的质量技术要求也更严格苛刻。如要求炭化室等部位所用硅砖应残余石英少、具有更高的致密度、导热性、高温强度及抗热震性能，由此可增加硅砖墙体的强度与传热能力，减薄燃烧室与焦化室的隔墙，缩短结焦时间提高焦炉的焦炭生产效率。因此，开发应用一种具有高致密度、高温强度及抗热震性能良好的硅质耐火材料，成为焦炉耐火材料研究与生产领域的重要课题。目前传统的硅砖还存在力学性能及隔热效果不佳的问题，因此还需对其进行研究。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统硅砖力学性能及隔热效果不佳的问题，提供了一种热风炉用隔热硅砖的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）按重量份数计，依次取80～100份硅石，8～10份氧化硼，4～8份镁砂，20～30份碱液，20～30份多巴胺溶液，4～6份高锰酸钾，混合球磨4～8h，得球磨料；

（2）将球磨料和明胶分散液按质量比为1：10～1：20混合，恒温搅拌反应3～5h后，调节pH至明胶等电点，再经冷却，过滤，得湿凝胶；

（3）将湿凝胶真空冷冻干燥，得干凝胶，并将所得干凝胶压制成砖坯；

（4）将砖坯于氮气保护状态下，升温至1400～1500℃，保温烧制24～36h后，随炉冷却至室温，出料，即得热风炉用隔热硅砖。

步骤（1）所述硅石为石英岩、脉石英、石英砂岩或燧石岩中的任意一种。

步骤（1）所述镁砂为烧结镁砂，轻烧镁砂或电熔镁砂中的任意一种。

步骤（1）所述碱液为质量分数为8～20%的氢氧化钠溶液或质量分数为8～20%的氢氧化钾溶液中的任意一种。

步骤（2）所述明胶分散液配置过程为：按质量比为1：50～1：60将等电点为6.0的明胶和去离子水搅拌混合后，静置溶胀6～8h，再经加热搅拌溶解，得明胶分散液。

步骤（3）所述砖坯体积密度为2.0～2.2g/cm³。

本发明的有益效果是：