一種耐火材料、其製備方法及耐火磚的製作方法

2023-10-20 16:16:12 8

一種耐火材料、其製備方法及耐火磚的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種耐火材料，由以下質量分數的組分製成：紅柱石：48～62％；矽線石：20～35％；氧化鋁：4～8％；剛玉：5～15％；結合粘土：2～6％；矽微粉：1～3％；紙漿粉：0.5～1.5％；減水劑：0.1～0.3％。採用高純紅柱石和矽線石製備得到耐火材料，並添加高純剛玉和高純氧化鋁來強化基質，使基質中主晶相莫來石呈柱狀、長柱狀或針狀，形成了特殊的網絡結構，同時基質中的針柱狀莫來石與矽線石和剛玉形成相互交錯的網絡結構，都使本發明產品具有極好的抗熱震穩定性能、較高的荷重軟化溫度(＞1700℃)和較低的蠕變率(0.125％)。本發明還提供了一種耐火材料的製備方法和一種耐火磚。
【專利說明】一種耐火材料、其製備方法及耐火磚

【技術領域】
[0001] 本發明屬於鋼鐵冶煉領域，尤其涉及一種耐火材料、其製備方法及耐火磚。

【背景技術】
[0002] 隨著我國國民經濟的快速發展，對鋼鐵材料的需求量越來越大。近幾年來鋼鐵產 量的迅速增長主要歸功於高爐的大型化發展，高爐發展的同時促進了高爐最重要的附屬熱 工設備一熱風爐的迅速發展，熱風爐作為一種蓄熱式的熱交換器，對高爐實現高產、低耗 和降低生鐵成本起著非常重要的作用。
[0003] 最近二十年，熱風爐逐步向大型化、高風溫和長壽命的方向發展。高爐大型化，與 之配套的熱風爐也大型化。熱風爐的風溫由早期的900°c提高到1100?1200°C，在一些發 達國家，熱風爐的風溫已達到1200?1300°C。現代熱風爐要求實現25?30年爐襯砌體 無檢修的目標。目前，國內大型熱風爐的損毀原因主要有：1、所用耐火材料的高溫蠕變偏 高；2、高風溫的熱衝擊作用；3、煙氣的侵蝕作業；4、砌磚體收縮或膨脹過大引起的結構破 壞等。由此可見，所用的耐火材料是制約熱風爐實現高風溫作業和長壽命的關鍵因素。對 熱風爐各方面的嚴格要求，使得人們對熱風爐所用耐火材料性能的要求也越來越高。
[0004] 我國的熱風爐一直以來大都採用低蠕變高鋁磚、莫來石磚、添加"三石"的高鋁磚 及紅柱石磚等作為內襯材料，但經過長期使用均存在不同程度的缺陷。其中，低蠕變高鋁磚 和添加"三石"的高鋁磚中大量雜質的存在，在高溫下產生大量的液相，嚴重影響產品性能； 莫來石磚的成本較高，不適用於工業化生產。而紅柱石磚是最近十年開發的，具有良好的熱 震穩定性，但抗蠕變性能不太理想。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的在於提供一種耐火材料、其製備方法及耐火磚，使用本發明提供的 耐火材料製成的耐火磚同時具有較好的抗蠕變性能和熱震穩定性。
[0006] 本發明提供一種耐火材料，由以下質量分數的組分製成：
[0007] 紅柱石：48?62% ;娃線石：20?35% ;氧化錯：4?8% ;剛玉：5?15% ;結合 粘土 ：2?6% ;娃微粉：1?3% ;紙漿粉：0. 5?1. 5% ;減水劑：0. 1?0. 3%。
[0008] 優選的，所述紅柱石包括第一紅柱石顆粒料和第二紅柱石顆粒料；
[0009] 所述第一紅柱石顆粒料的粒級為3?1mm;
[0010] 所述第二紅柱石顆粒料的粒級為1?〇mm。
[0011] 優選的，所述第一紅柱石顆粒料與所述第二紅柱石顆粒料的質量比為（3?5) :1。
[0012] 優選的，所述紅柱石中？6203、1102、1( 20、似20、0&0和]\%0的含量之和彡2%。
[0013] 優選的，所述矽線石包括矽線石顆粒料和矽線石細粉料；
[0014] 所述娃線石顆粒料的粒級為0? 2?0mm;
[0015] 所述娃線石細粉料的粒級為0. 074?0mm。
[0016] 優選的，所述矽線石顆粒料與所述矽線石細粉料的質量比為（0. 5?1. 5) :1。
[0017] 優選的，所述矽線石中？6203、1102、1( 20、似20、〇&0和]\%0的含量之和彡3.1%。
[0018] 優選的，所述氧化鋁的粒級為5?0iim;
[0019] 所述剛玉的粒級為0? 045?0mm;
[0020] 所述結合粘土的粒級為0. 074?0mm;
[0021] 所述矽微粉粒級為5?0ym;
[0022] 所述紙漿粉粒級為0? 088?0mm。
[0023] 本發明提供一種耐火材料的製備方法，包括以下步驟：
[0024] A)以質量分數計，將20?35%的矽線石、4?8%的氧化鋁、5?15%的剛玉和 2?6%的結合粘土混合，得到預混物；
[0025] B)以質量分數計，將1?3%的矽微粉、0. 5?1. 5%的紙漿粉、0. 1?0. 3%的減 水劑和1?3%的水混合，得到泥漿；
[0026] C)將48?62%的紅柱石、所述步驟A)得到的預混物和所述步驟B)得到的泥漿 混合，得到耐火材料；
[0027] 所述步驟A)和步驟B)沒有時間順序限制。
[0028] 本發明提供一種耐火磚，由耐火材料製成，所述耐火材料為上文所述的耐火材料 或所述的製備方法得到的耐火材料。
[0029] 本發明提供了一種耐火材料，由以下質量分數的組分製成：紅柱石：48?62% ;矽 線石：20?35% ;氧化鋁：4?8% ;剛玉：5?15% ;結合粘土 ：2?6% ;矽微粉：1?3% ; 紙漿粉：〇. 5?1. 5% ;減水劑：0. 1?0. 3%。本發明通過採用高純紅柱石和矽線石製備得 到耐火材料，並添加高純剛玉和高純氧化鋁來強化基質，使基質中主晶相莫來石呈柱狀、長 柱狀或針狀，形成了特殊的網絡結構，以及利用紅柱石和矽線石在不同溫度下莫來石化反 應，使製備的耐火磚內部一次莫來石化和二次莫來石化反應一直持續，產生體積膨脹效應， 進一步強化了基質的高溫結構強度，因而製品具有較高的荷重軟化溫度（> 1700°C)和較 低的蠕變率（〇. 125% );紅柱石顆粒邊緣莫來石反應形成無數細微空隙，使得由於熱脹冷 縮在材料內部產生的應力得到釋放，從而提高材料的耐熱衝擊性，同時基質中的針柱狀莫 來石與矽線石和剛玉形成相互交錯的網絡結構，都使本發明產品具有極好的抗熱震穩定性 能。
[0030] 另外，由一次莫來石化和二次莫來石化產生的體積膨脹效應和高溫液相燒結所產 生的收縮效應基本抵消，因此本發明提供的耐火材料製備得到的耐火磚具有良好的高溫體 積穩定性；本發明提供的耐火材料製備得到的耐火磚可以將熱風爐的爐溫提高到1300°c 左右，材料消耗和能源消耗明顯降低，熱風爐爐體運行穩定，使用壽命可以達到30年以上， 可以為鋼鐵用戶節約大量的維修費用，節能效果顯著，取得了明顯的經濟效益和社會效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0032] 圖1為本發明實施例1得到的耐火磚的第一位置在500X下的顯微照片；
[0033] 圖2為本發明實施例1得到的耐火磚的第二位置在500X下的顯微照片；
[0034] 圖3為本發明實施例1得到的耐火磚在1000X下的顯微照片；
[0035] 圖4為本發明實施例1得到的耐火磚在3000X下的顯微照片；
[0036] 圖5為本發明實施例1得到的耐火磚的第三位置在2000X下的顯微照片；
[0037] 圖6為本發明實施例1得到的耐火磚的第四位置在2000X下的顯微照片；
[0038] 圖7為本發明實施例1得到的耐火磚的第五位置在5000X下的顯微照片；
[0039] 圖8為本發明實施例1得到的耐火磚的第六位置在5000X下的顯微照片。

【具體實施方式】
[0040] 本發明提供了一種耐火材料，由以下質量分數的組分製成：紅柱石：48?62% ;矽 線石：20?35% ;氧化鋁：4?8% ;剛玉：5?15% ;結合粘土 ：2?6% ;矽微粉：1?3% ; 紙漿粉：〇. 5?1. 5% ;減水劑：0. 1?0. 3%。
[0041] 本發明提供的耐火材料製成的耐火磚同時具有較好的抗蠕變性能和熱震穩定性。
[0042] 本發明提供的耐火材料的製備原料包括紅柱石，所述紅柱石在所述製備原料中的 質量分數為48?62 %，優選為50?60 %，更優選為52?58 %。在本發明中，所述紅柱 石優選包括第一紅柱石顆粒料和第二紅柱石顆粒料，所述第一紅柱石顆粒料的粒級優選為 3?1mm，更優選為2. 5?1mm，在本發明中，將粒度範圍寬的顆粒劃分為粒度範圍窄的若干 級別，這些級別稱之為粒級，如，所述粒級為3?1mm的紅柱石顆粒料表示該級別範圍的紅 柱石最大粒度為3_，最小粒度為1mm;所述第二紅柱石顆粒料的粒級優選為1?0_，更優 選為1?0. 088mm;所述第一紅柱石顆粒料與所述第二紅柱石顆粒料的質量比優選為（3? 5) :1，更優選為（3. 5?4. 5) :1，最優選為（4?4. 2) :1。在本發明中，所述紅柱石中雜質的 含量優選< 2%，更優選< 1. 5%，最優選< 1%，所述紅柱石中的雜質優選包括Fe203、Ti02、 K20、Na20、Ca0 和MgO。
[0043] 在本發明中，可採用產地為南非的紅柱石，所述南非紅柱石的灼減量優選為 0. 51 %，A1203的含量優選彡59. 71 %，Fe203的含量優選彡0. 41 %，Ti02的含量優選 彡0. 11 %，K20和Na20的含量之和優選彡0. 28 %、CaO和MgO的含量之和優選彡0. 15 % ; 也可採用產地為新疆的紅柱石，所述新疆紅柱石的灼減量優選為1. 01%，A1203的含量優選 彡57. 64%，Fe203的含量優選彡0. 82 %，Ti02的含量優選彡0. 18 %，K20和Na20的含量之 和優選彡0. 51 %、CaO和MgO的含量之和優選彡0. 42 %。
[0044] 在本發明中，所述耐火材料的製備原料中包括矽線石，所述矽線石在所述製備原 料中的質量分數為20?35%，優選為22?33%，更優選為25?30%。在本發明中，所 述矽線石優選包括矽線石顆粒料和矽線石細粉料；所述矽線石顆粒料的粒級優選為0. 2? 〇mm，更優選為0. 15?0mm;所述娃線石細粉料的粒級優選為0. 074?0mm，更優選為0. 05? 〇mm;所述矽線石顆粒料與所述矽線石細粉料的質量比優選為（0.5?1.5) :1，更優選為 (0? 75 ?1) :1。
[0045] 在本發明中，所述矽線石可採用國內酸洗矽線石，優選採用林口縣的矽線石 和/或靈壽縣的娃線石，其中，林口縣的娃線石灼減量優選為1. 2%，A1203的含量優選 彡55.4%，？620 3的含量優選彡1.02%，1102的含量優選彡0.21%，1(20和似 20的含量之 和優選彡0. 21 %、CaO和MgO的含量之和優選彡0. 88% ;靈壽縣的矽線石的灼減量優選 為1. 13%，A1203的含量優選彡54. 24%，Fe203的含量優選彡1. 22%，Ti02的含量優選 彡0. 22%，K20和Na20的含量之和優選彡0. 74%、CaO和MgO的含量之和優選彡0. 91 %。
[0046] 在本發明中，所述耐火材料的製備原料中包括氧化鋁，優選為活性氧化鋁和/或 煅燒氧化鋁，所述氧化鋁在所述製備原料中的質量分數為4?8 %，優選為5?7 %。本發 明優選採用氧化鋁微粉，所述氧化鋁微粉的粒級優選為5?0ym，更優選為4?0ym，在本 發明中，所述氧化鋁微粉中A1203的含量優選> 99. 12%，Fe203的含量優選< 0. 06%，K20和 Na20的含量之和優選< 0. 25%。
[0047] 在本發明中，所述耐火材料的製備原料中包括剛玉，所述剛玉在所述製備原料中 的質量分數為5?15 %，優選為8?12% ;所述剛玉的粒級優選為0. 045?0mm。在本發 明中，所述剛玉優選包括白剛玉、緻密剛玉和板狀剛玉中的一種或幾種，所述白剛玉中A1203 的含量優選彡98. 61%，Fe203的含量優選< 0. 08%，K20和Na20的含量之和優選< 0. 22% ; 所述緻密剛玉中A1203的含量優選彡98. 92%，Fe203的含量優選< 0. 22%，K20和Na20的 含量之和優選 98. 62%，Fe203的含量優選 彡0. 10%，K20和Na20的含量之和優選彡0. 31%。本發明對所述剛玉的來源沒有特殊的限 制，理化指標符合上述要求即可。
[0048] 在本發明中，所述耐火材料的製備原料中包括結合粘土，所述結合粘土在所述制 備原料中的質量分數為2?6 %，優選為3?5 %;所述結合粘土的粒級優選為0. 074?0mm， 更優選為〇. 05?0mm。在本發明中，所述結合粘土的灼減量優選為12. 88%，A1203的含量 優選彡33. 12%，Fe203的含量優選彡1. 18%。本發明優選採用蘇州土和/或廣西產的維羅 泥。
[0049] 在本發明中，所述耐火材料的製備原料中包括矽微粉，所述矽微粉在所述製備原 料中的質量分數為1?3%，優選為1. 5?2. 5% ;所述矽微粉的粒級優選為5?0ym。在 本發明中，所述矽微粉的灼減量優選為2. 2%，Si02的含量優選> 91. 26%，Fe203的含量優 選彡1. 74%。
[0050] 在本發明中，所述耐火材料的製備原料中包括紙漿粉，所述紙漿粉在所述製備原 料中的質量分數為〇. 5?1. 5%，優選為0. 8?1. 2% ;所述紙漿粉的粒級優選為0. 088? 0mm。在本發明中，所述紙漿粉的木質素磺酸鈣含量優選> 60%，比重優選> 1. 55，pH值優 選4?6,水不溶物優選< 2. 5%。
[0051] 在本發明中，所述耐火材料的製備原料中包括減水劑，所述減水劑在所述製備原 料中的質量分數為〇. 1?〇. 3%，優選為0. 2% ;所述減水劑優選包括三聚磷酸鈉和/或六 偏磷酸鈉。本發明對所述減水劑的來源沒有特殊的限制，採用所述減水劑的市售商品即可。
[0052] 在本發明中，所述耐火材料的製備原料中優選還包括水，所述水與所述矽微粉的 質量比優選為（〇. 5?2) :1，更優選為1:1。
[0053] 本發明還提供了一種耐火材料的製備方法，包括以下步驟：
[0054] A)以質量分數計，將20?35%的矽線石、4?8%的氧化鋁、5?15%的剛玉和 2?6%的結合粘土混合，得到預混物；
[0055] B)以質量分數計，將1?3%的矽微粉、0. 5?1. 5%的紙漿粉、0. 1?0. 3%的減 水劑和1?3%的水混合，得到泥漿；
[0056] C)將48?62%的紅柱石、所述步驟A)得到的預混物和所述步驟B)得到的泥漿 混合，得到耐火材料；
[0057] 所述步驟A)和步驟B)沒有時間順序限制。
[0058] 以質量分數計，本發明將20?35%的矽線石、4?8%的氧化鋁、5?15%的剛玉 和2?6%的結合粘土混合，得到預混物。本發明優選將10?15%粒級為0. 2?0mm的矽 線石顆粒料、10?20%粒級為0. 074?0mm的矽線石細粉料、4?8%的氧化鋁、5?15% 的剛玉和2?6%的結合粘土混合，得到預混物。在本發明中，所述矽線石顆粒料、矽線石 細粉料、氧化鋁、剛玉和結合粘土的種類、來源和用量與上述技術方案中矽線石、氧化鋁、剛 玉和結合粘土的種類、來源和用量一致，在此不再贅述。本發明優選將所述矽線石、氧化鋁、 剛玉和結合粘土混合25?30min，以保證各原料充分混合均勻。在本發明中，所述娃線石、 氧化鋁、剛玉和結合粘土混合的方法和所用的混合設備為本領域技術人員常用的方法和設 備。
[0059] 以質量分數計，本發明將1?3%的矽微粉、0. 5?1. 5%的紙漿粉、0. 1?0. 3% 的減水劑和1?3%的水混合，得到泥漿。本發明優選將1?3%的矽微粉、0. 5?1. 5%的 紙漿粉、0. 1?0. 3%的減水劑和1?3%的水混合，進行球磨，得到泥漿，在本發明中，所述 矽微粉、紙漿粉和減水劑的種類、用量和來源與上述技術方案中矽微粉、紙漿粉和減水劑的 種類、用量和來源一致，在此不再贅述。在實際的生產過程中，本發明優選按照矽微粉、紙漿 粉、減水劑和水的質量比為1. 5 :1 :0. 2 :1. 5的比例混合，進行球磨，得到泥漿。在本發明中， 所述球磨的時間優選為2?3. 5小時，更優選為2. 5?3小時，本發明優選米用球磨機進行 所述球磨，所述球磨機內的研磨介質優選為海卵石。
[0060] 得到預混物和泥漿後，本發明將48?62%的紅柱石、所述預混物和所述泥漿混 合，得到耐火材料。本發明優選將40?50%粒級為3?1mm的第一紅柱石顆粒料和10? 15%粒級為1?0mm的第二紅柱石顆粒料進行幹混，得到紅柱石混合料，然後依次將所述泥 漿和所述預混物加入所述紅柱石混合料中、進行混合，得到耐火材料。在本發明中，所述第 一紅柱石顆粒料和第二紅柱石顆粒料的來源和用量與上述技術方案中第一紅柱石顆粒料 和第二紅柱石顆粒料的來源和用量一致，在此不再贅述。在本發明中，所述幹混的時間優選 為2?4min，更優選為3?4min，加入泥楽後混合的時間優選為2?3min，加入預混物後混 合的時間優選為15?20min，更優選為16?18min。本發明優選採用強制混砂機完成所述 預混物、泥漿和紅柱石的混合。
[0061] 本發明還提供了一種耐火磚，由耐火材料製成，所述耐火材料為上述技術方案所 述的耐火材料或上述技術方案所述的製備方法得到的耐火材料，在此不再贅述。
[0062] 得到耐火材料後，本發明優選將所述耐火材料依次進行成型、乾燥和燒成，得到耐 火磚。
[0063] 本發明優選將所述耐火材料壓製成磚坯，得到成型的磚坯，在本發明中，所述成型 磚述的體積密度優選為2. 60?2. 65g/cm3。本發明優選採用摩擦壓磚機將所述耐火材料壓 製成磚坯，所述壓制磚坯的方法為本領域技術人員常用的方法。
[0064] 得到成型的磚坯後，本發明優選將所述成型的磚坯進行乾燥，得到乾燥的磚坯。本 發明優選在紅外線窯內對所述成型的磚坯進行乾燥，得到乾燥的磚坯。本發明對所述乾燥 的時間和溫度沒有特殊的限制，能夠滿足乾燥後磚坯殘餘水分< 0. 8%即可。
[0065] 完成乾燥後，本發明優選將所述乾燥的磚坯進行燒成，得到耐火磚。在本發明中， 所述燒成的最高燒成溫度優選為1470?1480°C，最高燒成溫度下保溫時間優選為10?12 小時，保溫完成後自然冷卻即可得到耐火磚。本發明優選在隧道窯內進行燒成，所述隧道窯 的長度優選為120?130m，更優選為125. 4m。
[0066] 得到耐火磚後，本發明按照GB/T6900. 4-2006粘土、高鋁質耐火材料化學分析方 法中的EDTA容量法測定了耐火磚中氧化鋁含量，結果表明，本發明提供的耐火磚中氧化鋁 含量較高。
[0067] 本發明按照GB/T6900. 3-2006粘土、高鋁質耐火材料化學分析方法中的鄰二氮 雜菲光度法測定了耐火磚中三氧化二鐵含量，結果表明，本發明提供的耐火磚中三氧化二 鐵含量較低。
[0068] 本發明按照GB/T6900. 5-2006粘土、高鋁質耐火材料化學分析方法中的過氧化 氫光度法測定了耐火磚中二氧化鈦的含量，結果表明，本發明提供的耐火磚中二氧化鈦含 量較低。
[0069] 本發明按照GB/T6900. 9-2006粘土、高鋁質耐火材料化學分析方法中的原子吸 收分光光度法測定了耐火磚中氧化鉀和氧化鈉的含量，結果表明，本發明提供的耐火磚中 氧化鉀和氧化鈉的含量較低。
[0070] 本發明按照GB/T2997-2000中緻密定形耐火製品顯氣孔率、吸水率、體積密度和 真氣孔率試驗方法測試了耐火磚的顯氣孔率和體積密度，結果表明，本發明提供的耐火磚 具有較低的顯氣孔率和較高的體積密度。
[0071] 本發明按照GB/T5072-1985緻密定形耐火製品常溫耐壓強度試驗方法測試了耐 火磚的耐壓強度，結果表明，本發明提供的耐火磚具有較高的耐壓強度。
[0072] 本發明按照GB/T5988-1986緻密定形耐火製品重燒線變化試驗方法測試了耐火 磚的重燒線變化率，結果表明，本發明提供的耐火磚重燒線變化率較小。
[0073] 本發明按照GB/T7322-2007耐火材料耐火度試驗方法測試了耐火磚的耐火度， 結果表明，本發明提供的耐火磚具有較高的耐火度。
[0074] 本發明按照YB/T370-1995耐火製品荷重軟化溫度試驗方法（非示差-升溫法） 測試了耐火磚的荷重軟化點，結果表明，本發明提供的耐火磚荷重軟化點較高。
[0075] 本發明按照GB/T5073-1985耐火製品壓蠕變試驗方法測試了耐火磚的蠕變率， 結果表明，本發明提供的耐火磚具有較低的蠕變率。
[0076] 本發明按照YB/T376. 1-1995耐火製品抗熱震性試驗方法（水-急冷法）測試了 耐火磚的熱震穩定性，結果表明，本發明提供的耐火磚具有良好的熱震穩定性。
[0077] 本發明提供了一種耐火材料，由以下質量分數的組分製成：紅柱石：48?62% ;矽 線石：20?35% ;氧化鋁：4?8% ;剛玉：5?15% ;結合粘土 ：2?6% ;矽微粉：1?3% ; 紙漿粉：〇. 5?1. 5% ;減水劑：0. 1?0. 3%。本發明通過採用高純紅柱石和矽線石製備得 到耐火材料，並添加高純剛玉和高純氧化鋁來強化基質，使基質中主晶相莫來石呈柱狀、長 柱狀或針狀，形成了特殊的網絡結構，以及利用紅柱石和矽線石在不同溫度下莫來石化反 應，使製備的耐火磚內部一次莫來石化和二次莫來石化反應一直持續，產生體積膨脹效應， 進一步強化了基質的高溫結構強度，因而製品具有較高的荷重軟化溫度（> 1700°C)和較 低的蠕變率（〇. 125% );紅柱石顆粒邊緣莫來石反應形成無數細微空隙，使得由於熱脹冷 縮在材料內部產生的應力得到釋放，從而提高材料的耐熱衝擊性，同時基質中的針柱狀莫 來石與矽線石和剛玉形成相互交錯的網絡結構，都使本發明產品具有極好的抗熱震穩定性 能。
[0078] 另外，由一次莫來石化和二次莫來石化產生的體積膨脹效應和高溫液相燒結所產 生的收縮效應基本抵消，因此本發明提供的耐火材料製備得到的耐火磚具有良好的高溫體 積穩定性；本發明提供的耐火材料製備得到的耐火磚可以將熱風爐的爐溫提高到1300°C 左右，材料消耗和能源消耗明顯降低，熱風爐爐體運行穩定，使用壽命可以達到30年以上， 可以為鋼鐵用戶節約大量的維修費用，節能效果顯著，取得了明顯的經濟效益和社會效益。
[0079] 並且，本發明產品在生產過程中，對耐火材料的生產設備沒有提出過高的要求，採 用簡單工藝可生產出較高水平的產品。因此，產品的性價比比其它同類產品都高。有利於 迅速推廣和應用。
[0080] 為了進一步說明本發明，以下結合實施例對本發明提供的一種耐火材料、其製備 方法及耐火磚進行詳細描述，但不能將其理解為對本發明保護範圍的限定。
[0081] 在以下實施例中，粒級為3?1mm的紅柱石和粒級1?0mm的紅柱石均購自英格 瓷益隆紅柱石（新疆）有限公司，其中3?1mm的紅柱石為南非D59牌號紅柱石，1?0mm 的為南非D59牌號紅柱石或新疆益隆Y57紅柱石；粒級為0. 2?0mm的矽線石購自林口信 源矽線石加工有限公司，牌號為GJ-55 ;粒級為0. 074?0mm的矽線石購自靈壽縣河北京 龍礦業有限公司，牌號為GJ-54;煅燒a氧化鋁和活性a氧化鋁購自濟源市眾鑫瓷業有限 公司；板狀剛玉購自浙江自立股份有限公司；維羅泥購自廣西扶綏縣盛唐礦物有限責任公 司；矽微粉購自湖南三江冶金爐料有限公司，SF90牌號，；紙漿粉購自錦州四合特外加劑有 限公司，其中，木質素磺酸鈣> 60%、比重> 1.55、PH值4?6、水不溶物彡2.5% ;三聚磷 酸鈉購自武漢無機鹽化工有限公司；六偏磷酸鈉購自長沙譽泰實業有限責任公司。
[0082] 實施例1
[0083] 將13%的粒級為0? 2?0mm的矽線石、13. 8%粒級為0? 074?0mm的矽線石、5% 煅燒a氧化鋁、7%的板狀剛玉和3. 5%的維羅泥一起進入預混設備進行預混，預混時間25 分鐘，預混後使得混合物料充分混合均勻，預混後製成預混物；
[0084] 將1. 5%的矽微粉、1. 0 %的紙漿粉和0. 2 %的三聚磷酸鈉與1. 5%的水預先在球 磨機內一起共磨2小時，製成泥漿，球磨機內研磨介質為海卵石；
[0085] 將44%粒級為3?1mm的紅柱石顆粒和11 %粒級為1?0mm的紅柱石顆粒加入 到強制混砂機後，先幹混2分鐘，再加入泥漿溼混2分鐘，最後加入得到的預混物，淨混20 分鐘後，得到耐火材料；
[0086] 將得到的耐火材料採用摩擦壓磚機壓製成磚述，成型磚述體積密度為2. 65g/cm3;
[0087] 將成型後磚坯在紅外線窯內進行乾燥，乾燥後磚坯殘餘水分< 0. 8%;
[0088] 將乾燥後的磚坯推入到125. 4m隧道窯內進行燒成，弱氧化氣氛，最高燒成溫度 1480°C，最高燒成溫度下的保溫時間為12小時，保溫後自然冷卻即可出窯，得到耐火磚。 [0089] 本發明按照上述技術方案測試了本實施例得到的耐火磚的氧化鋁、三氧化二鐵、 二氧化鈦和氧化鈉的含量，結果如表1所示，表1為本發明實施例1?2和比較例1?3得 到的耐火磚的性能參數。
[0090] 本發明按照上述技術方案測試了本實施例得到的耐火磚的顯氣孔率和體積密度， 結果如表1所示。
[0091] 本發明按照上述技術方案測試了本實施例得到的耐火磚的耐壓強度，結果如表1 所示。
[0092] 本發明按照上述技術方案測試了本實施例得到的耐火磚的重燒線變化率，結果如 表1所示。
[0093] 本發明按照上述技術方案測試了本實施例得到的耐火磚的耐火度，結果如表1所 /_J、i〇
[0094] 本發明按照上述技術方案測試了本實施例得到的耐火磚的荷重軟化點，結果如表 1所示。
[0095] 本發明按照上述技術方案測試了本實施例得到的耐火磚的蠕變率，結果如表1所 /_J、i〇
[0096] 本發明按照上述技術方案測試了本實施例得到的耐火磚的熱震穩定性，結果如表 1所示。
[0097] 本發明測試了本實施例得到的耐火磚其中兩個位置在500X(放大500倍）下的 顯微結構，結果如圖1?2所示，圖1為本發明實施例1得到的耐火磚的第一位置在500X 下的顯微照片；圖2為本發明實施例1得到的耐火磚的第二位置在500X下的顯微照片；
[0098] 本發明分別測試了本實施例得到的耐火磚在1000X(放大1000倍）和3000X(放 大3000倍）下的顯微結構，結果如圖3和圖4所示，圖3為本發明實施例1得到的耐火磚 在1000X下的顯微照片；圖4為本發明實施例1得到的耐火磚在3000X下的顯微照片；
[0099] 本發明測試了本實施例得到的耐火磚其中兩個位置在2000X(放大2000倍） 下的顯微結構，結果如圖5?6所示，圖5為本發明實施例1得到的耐火磚的第三位置在 2000X下的顯微照片；圖6為本發明實施例1得到的耐火磚的第四位置在2000X下的顯 微照片；
[0100] 本發明測試了本實施例得到的耐火磚其中兩個位置在5000X(放大5000倍） 下的顯微結構，結果如圖7?8所示，圖7為本發明實施例1得到的耐火磚的第五位置在 5000X下的顯微照片；圖8為本發明實施例1得到的耐火磚的第六位置在5000X下的顯 微照片。由圖1?8可以看出，本發明提供的耐火材料製備得到的耐火磚基質中矽線石的 莫來石化程度較高，針柱狀晶體發育好，與骨料顆粒邊緣形成的針柱狀莫來石相互嚙合交 錯呈網絡結構，強化了與骨料的結合，因此，本發明產品高純紅柱石-矽線石磚具有較高的 機械強度（92MPa)、較低的顯氣孔率（13% )和較高的體積密度（2. 58g/cm3)。
[0101] 實施例2
[0102] 將13%的粒級為0? 2?0謹的矽線石、15. 8%粒級為0? 074?0謹的矽線石、5% 活性a氧化鋁、7%的白剛玉和3. 5%的維羅泥一起進入預混設備進行預混，預混時間25分 鍾，預混後使得混合物料充分混合均勻，預混後製成預混物；
[0103] 將1. 5%的矽微粉、1. 0%的紙漿粉和0. 2%的三聚磷酸鈉與1. 5%的水預先在球 磨機內一起共磨2小時，製成泥漿，球磨機內研磨介質為海卵石；
[0104] 將42 %粒級為3?1mm的紅柱石顆粒和11 %粒級為1?0mm的紅柱石顆粒加入 到強制混砂機後，先幹混3分鐘，再加入泥漿溼混3分鐘，最後加入得到的預混物，淨混15 分鐘後，得到耐火材料；
[0105] 將得到的耐火材料採用摩擦壓磚機壓製成磚述，成型磚述體積密度為2. 60g/cm3 ;
[0106] 將成型後磚坯在紅外線窯內進行乾燥，乾燥後磚坯殘餘水分< 0. 8% ;
[0107] 將乾燥後的磚坯推入到125. 4m隧道窯內進行燒成，弱氧化氣氛，最高燒成溫度 1470°C，最高燒成溫度下的保溫時間為10小時，保溫後自然冷卻即可出窯，得到耐火磚。
[0108] 本發明按照上述技術方案測試了本實施例得到的耐火磚的氧化鋁、三氧化二鐵、 二氧化鈦和氧化鈉的含量，結果如表1所示，表1為本發明實施例1?2和比較例1?3得 到的耐火磚的性能參數。
[0109] 本發明按照上述技術方案測試了本實施例得到的耐火磚的顯氣孔率和體積密度， 結果如表1所示。
[0110] 本發明按照上述技術方案測試了本實施例得到的耐火磚的耐壓強度，結果如表1 所示。
[0111] 本發明按照上述技術方案測試了本實施例得到的耐火磚的重燒線變化率，結果如 表1所示。
[0112] 本發明按照上述技術方案測試了本實施例得到的耐火磚的耐火度，結果如表1所 /_J、1〇
[0113] 本發明按照上述技術方案測試了本實施例得到的耐火磚的荷重軟化點，結果如表 1所示。
[0114] 本發明按照上述技術方案測試了本實施例得到的耐火磚的蠕變率，結果如表1所 /_J、1〇
[0115] 本發明按照上述技術方案測試了本實施例得到的耐火磚的熱震穩定性，結果如表 1所示。
[0116] 比較例1
[0117] 從鞏義市第五耐火材料總廠購買得到DRL-145低蠕變高鋁磚。
[0118] 本發明按照上述技術方案測試了本比較例得到的耐火磚的氧化鋁、三氧化二鐵、 二氧化鈦和氧化鈉的含量，結果如表1所示，表1為本發明實施例1?2和比較例1?3得 到的耐火磚的性能參數。
[0119] 本發明按照上述技術方案測試了本比較例得到的耐火磚的顯氣孔率和體積密度， 結果如表1所示。
[0120] 本發明按照上述技術方案測試了本比較例得到的耐火磚的耐壓強度，結果如表1 所示。
[0121] 本發明按照上述技術方案測試了本比較例得到的耐火磚的重燒線變化率，結果如 表1所示。
[0122] 本發明按照上述技術方案測試了本比較例得到的耐火磚的耐火度，結果如表1所 /_J、i〇
[0123] 本發明按照上述技術方案測試了本比較例得到的耐火磚的荷重軟化點，結果如表 1所示。
[0124] 本發明按照上述技術方案測試了本比較例得到的耐火磚的蠕變率，結果如表1所 /_J、i〇
[0125]本發明按照上述技術方案測試了本比較例得到的耐火磚的熱震穩定性，結果如表 1所示。
[0126] 比較例2
[0127] 從鄭州安耐克實業有限公司購買得到1450低蠕變紅柱石磚。
[0128] 本發明按照上述技術方案測試了本比較例得到的耐火磚的氧化鋁、三氧化二鐵、 二氧化鈦和氧化鈉的含量，結果如表1所示，表1為本發明實施例1?2和比較例1?3得 到的耐火磚的性能參數。
[0129] 本發明按照上述技術方案測試了本比較例得到的耐火磚的顯氣孔率和體積密度， 結果如表1所示。
[0130] 本發明按照上述技術方案測試了本比較例得到的耐火磚的耐壓強度，結果如表1 所示。
[0131] 本發明按照上述技術方案測試了本比較例得到的耐火磚的重燒線變化率，結果如 表1所示。
[0132] 本發明按照上述技術方案測試了本比較例得到的耐火磚的耐火度，結果如表1所 /_J、i〇
[0133] 本發明按照上述技術方案測試了本比較例得到的耐火磚的荷重軟化點，結果如表 1所示。
[0134] 本發明按照上述技術方案測試了本比較例得到的耐火磚的蠕變率，結果如表1所 /_J、i〇
[0135] 本發明按照上述技術方案測試了本比較例得到的耐火磚的熱震穩定性，結果如表 1所示。
[0136] 比較例3
[0137] 提供荷蘭型HS牌號紅柱石磚，根據該紅柱石磚提供的參數標準，分別得到荷蘭型 HS牌號紅柱石磚在化學成分、顯氣孔率、體積密度、耐壓強度、重燒線變化率、耐火度、荷重 軟化點、蠕變率和熱震穩定性方面的性能參數，結果如表1所示，表1為本發明實施例1? 2和比較例1?3得到的耐火磚的性能參數。。
[0138] 表1本發明實施例1?2和比較例1?3得到的耐火磚的性能參數。
[0139]

【權利要求】
1. 一種耐火材料，由以下質量分數的組分製成： 紅柱石：48?62% ;矽線石：20?35% ;氧化鋁：4?8% ;剛玉：5?15% ;結合粘土： 2?6% ;矽微粉：1?3% ;紙漿粉：0? 5?1. 5% ;減水劑：0? 1?0? 3%。
2. 根據權利要求1所述的耐火材料，其特徵在於，所述紅柱石包括第一紅柱石顆粒料 和第二紅柱石顆粒料； 所述第一紅柱石顆粒料的粒級為3?1mm ; 所述第二紅柱石顆粒料的粒級為1?〇_。
3. 根據權利要求2所述的耐火材料，其特徵在於，所述第一紅柱石顆粒料與所述第二 紅柱石顆粒料的質量比為（3?5) :1。
4. 根據權利要求1?3任意一項所述的耐火材料，其特徵在於，所述紅柱石中Fe203、 Ti02、K20、Na20、CaO 和 MgO 的含量之和彡 2%。
5. 根據權利要求1所述的耐火材料，其特徵在於，所述矽線石包括矽線石顆粒料和矽 線石細粉料； 所述娃線石顆粒料的粒級為0. 2?Omm ; 所述矽線石細粉料的粒級為0. 074?0mm。
6. 根據權利要求4所述的耐火材料，其特徵在於，所述矽線石顆粒料與所述矽線石細 粉料的質量比為（0.5?1.5) :1。
7. 根據權利要求1、5或6任意一項所述的耐火材料，其特徵在於，所述矽線石中Fe203、 Ti02、K20、Na20、CaO 和 MgO 的含量之和彡 3. 1 %。
8. 根據權利要求1所述的耐火材料，其特徵在於，所述氧化鋁的粒級為5?0 y m ; 所述剛玉的粒級為〇? 045?0mm ; 所述結合粘土的粒級為〇. 074?0mm ; 所述矽微粉粒級為5?0 y m ; 所述紙楽粉粒級為0. 088?0mm。
9. 一種耐火材料的製備方法，包括以下步驟： A) 以質量分數計，將20?35 %的矽線石、4?8%的氧化鋁、5?15%的剛玉和2? 6 %的結合粘土混合，得到預混物； B) 以質量分數計，將1?3%的矽微粉、0. 5?1. 5%的紙漿粉、0. 1?0. 3%的減水劑 和1?3%的水混合，得到泥漿； C) 將48?62%的紅柱石、所述步驟A)得到的預混物和所述步驟B)得到的泥漿混合， 得到耐火材料； 所述步驟A)和步驟B)沒有時間順序限制。
10. -種耐火磚，由耐火材料製成，所述耐火材料為權利要求1?8任意一項所述的耐 火材料或權利要求9所述的製備方法得到的耐火材料。
【文檔編號】C04B35/66GK104355638SQ201410696193
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月26日 優先權日:2014年11月26日
【發明者】朱新軍, 章興高, 曾立民, 劉利華 申請人:湖南湘鋼瑞泰科技有限公司