[发明专利]一种高强度耐火材料砖及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐火材料砖，由以下重量份的原料制成：大颗粒红柱石、小颗粒红柱石、大颗粒熔融石英、中颗粒熔融石英、小颗粒熔融石英、石墨烯片改性纳米氧化铝、负载镍的多壁碳纳米管、纳米氧化镁、纳米氧化钛、纳米氧化钒、结合剂。本发明通过分级混料，使得物料颗粒充分活化，同时采用分层铺料，使物料层之间形成了有序的功能结构，使得耐火材料砖具有良好的抗腐蚀性能、抗渣性能和抗水化性能，由外层向内层颗粒粒度逐层增大，经真空压制及烧结后形成抗裂纹能力逐步增强的骨架结构，使得耐火材料砖具有高的耐压强度和韧性。

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种高强度耐火材料砖及其制备方法。

背景技术

耐火材料一般是指耐火度不低于1580℃的无机非金属材料或者制品，主要用于炼铁工业的高炉、转炉、焦炉，炼钢行业的转炉、二次精炼炉、连铸等，还用于水泥窑以及玻璃、有色金属的窑炉等。

随着行业技术的不断革新，各行各业对于使用的耐火材料的综合性能要求也随之提高。选用中小粒度的物料能够降低显气孔率，提高耐火材料的抗腐蚀性及抗水性，但由于中小颗粒对裂纹的阻挡能力较弱，会造成耐压强度及韧性的明显下降，导致耐火材料使用寿命缩短。因此，研发低显气孔率同时又具有高强度、高韧性、良好的抗水化性和抗腐蚀性，且使用周期长的耐火材料产品具有重要意义。

发明内容

针对现有耐火材料的不足，本发明提供了一种高强度、高韧性、抗腐蚀性强、使用周期长的耐火材料砖。本发明还提供了该耐火材料砖的制备方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种高强度耐火材料砖，由以下重量份的原料制成：大颗粒红柱石6～12份、小颗粒红柱石9～18份、大颗粒熔融石英15～30份、中颗粒熔融石英5～10份、小颗粒熔融石英10～20份、石墨烯片改性纳米氧化铝5～9份、负载镍的多壁碳纳米管9～14份、纳米氧化镁6～14份、纳米氧化钛3～5份、纳米氧化钒2～3份、结合剂5～9份。

进一步地，所述大颗粒红柱石粒径为1～3mm，小颗粒红柱石粒径为0.1～1mm。

进一步地，所述大颗粒熔融石英粒径为1～3mm，中颗粒熔融石英粒径为0.1～1mm，小颗粒熔融石英粒径为400目。

进一步地，所述石墨烯片改性纳米氧化铝的制备方法为：在纳米氧化铝粉中加入0.25-3.0wt％的石墨烯片，放入高频感应加热机中，1500℃下热处理1～2h。

进一步地，所述负载镍的多壁碳纳米管的制备方法为：S1、取多壁碳纳米管和硫酸镍置于聚四氟乙烯内胆中，加入80wt％水合肼作为还原剂，再加适量重蒸水稀释溶液，盖上内胆盖子装入不锈钢反应釜，放入反应炉中，反应温度控制在120℃±2℃，反应8～12h后取出，抽滤、依次用重蒸水、乙醇反复清洗，烘干后备用。

进一步地，所述纳米氧化镁、纳米氧化钛、纳米氧化钒的粒径均为200～500nm。

进一步地，所述结合剂包括结合剂A和结合剂B；结合剂A为聚合氯化铝、糊精、聚乙二醇中的一种或几种；结合剂B为碱性纳米硅溶胶。

一种耐火材料砖的制备方法，包括以下步骤：

(1)配料：将大颗粒红柱石、大颗粒熔融石英混合均匀，采用震击式球磨仪研磨后烘干，然后将3～5份结合剂A加入烘干的物料中，搅拌使物料表面湿润，得物料1；

将小颗粒红柱石、中颗粒熔融石英混合均匀，采用震击式球磨仪研磨后烘干，得物料2；

将小颗粒熔融石英、石墨烯片改性纳米氧化铝、负载镍的多壁碳纳米管混合均匀，采用震击式球磨仪研磨后烘干，得物料3；

将纳米氧化镁、纳米氧化钛、纳米氧化钒混合均匀，采用纳米研磨机研磨后烘干，然后将2～4份结合剂B加入烘干的物料中，搅拌使物料表面湿润，得物料4；