一種高鱗石英含量矽質耐火材料及其製備方法
2023-06-10 17:12:01
專利名稱：一種高鱗石英含量矽質耐火材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於耐火材料領域，具體涉及一種高鱗石英含量矽質耐火材料及其製備方法。
背景技術：
本發明是開發一種可用於冶金焦炭、煤化工等領域的高鱗石英含量矽質耐火材料。該矽 質耐火材料緻密度高，物相組成中的鱗石英含量高，具有良好的的導熱性能及抗熱震性能。
矽質耐火材料(矽磚)的荷重變形溫度高(1640°C 1680°C)，接近鱗石英、方石英的熔 點(169(TC、 173(TC);高溫強度大；高溫體積穩定性好；在溫度570'C以上無晶型轉變發生。 矽磚由RT 1450。C有1.5% 2.2%的體積膨脹，可密實砌築體磚縫、提高砌築體結構的整體 性和氣密性。矽磚的缺點是抗熱震性差(1100。C 2(TC水，熱交換約為1 4次)。我國矽磚 年產量為30萬噸左右，產量具世界首位，但矽磚的質量與性能距日本等發達國家還有較大差 距。但我國矽磚的緻密度、鱗石英含量較低，因而氣密性較差、導熱性能及抗熱震性能也較 低。
焦爐炭化室和蓄熱室是周期性工作的，出焦前後溫度波動很大、使矽磚爐體產生熱應力， 導致矽磚磚體產生裂紋、組織疏鬆強度下降，容易發生煤氣竄漏現象。對焦爐燃燒室和炭化 室的爐底磚、爐頭磚和爐牆磚的性能要求是機械強度高、緻密度高、抗熱震性能好，並要求 其真比重小、鱗石英含量高，抵抗碳沉積的能力強。
近年來，國內外焦爐的大型化為其發展方向，對焦爐矽磚質量技術要求也更苛刻。如要 求炭化室等部位所用矽磚應殘餘石英少、具有更高的緻密度、導熱性、高溫強度及抗熱震性 能，由此可增加矽磚牆體的強度與傳熱能力，減薄燃燒室與焦化室的隔牆，縮短結焦時間提 高焦爐的焦炭生產效率。因此，開發應用一種具有高導熱性、高強度及抗熱震性能良好的高 緻密度高導熱性矽磚，成為焦爐耐火材料應用與生產領域的重要研究課題。
本專利採用常規的連續顆粒粒度級別，引入少量微米級的氮化矽(Si3N4)、碳化矽(SiC) 作為添加劑，製備一種新型的矽質耐火材料，該矽質耐火材料比現有矽磚的鱗石英含量高， 顯微結構緻密，導熱性及抗熱震性優良。本專利可為我國冶金焦炭及煤化工工業提供一種新 型矽質耐火材料
發明內容
'本發明的發明目的在於上述現有技術中的不足，提供一種導熱性及抗熱震性能良好的高 鱗石英含量矽質耐火材料及其製備方法。
本發明的技術方案與技術特徵為
本發明為一種高鱗石英含量矽質耐火材料及其製備方法，其特徵在於該耐火材料所用原 料以及原料的重量百分比為連續粒級結晶矽石顆粒料55 74%，混合細粉料20 30%，礦 化劑氧化鈣2 3%，礦化劑氧化亞鐵1 2%，添加劑氮化矽2 8%，添加劑碳化矽1 2%。 該矽質耐火材料製備包括以下步驟坯料製備；坯體成型與乾燥；坯體高溫燒成。
該耐火材料所用連續粒級結晶矽石顆粒料的純度重量百分比為Si02》97%，其粒徑為 《2.26mm的連續粒級篩下料。
該耐火材料的混合細粉料的製備方法是將粒徑《2.26mm的結晶矽石顆粒料及粒徑《 2.26mm的廢矽磚顆粒料進行混合共同粉磨，共同粉磨為粒徑《0.074mm的混合細粉料，混合 細粉料組成的重量百分比為《2.26mm的結晶矽石顆粒料50%，《2.26mm的廢矽磚顆粒料 50%。
該耐火材料所用氧化鈣與氧化亞鐵的純度重量百分比分別為CaO》90%， FeO》90%，氧 化鈣與氧化亞鐵的粒徑均為《0.074mm。
該耐火材料所用添加劑為氮化矽、碳化矽，其純度的重量百分比分別為Si3N4》90%、 SiC 》90%，氮化矽、碳化矽的粒徑均為《0.074mm。
該耐火材料的坯料製備方法是將結晶矽石顆粒料、混合細粉料、氧化鈣、氧化亞鐵、
氧化鈣、氧化亞鐵分別計量後採用溼碾混合機幹混1分鐘，然後加入6%濃縮紙漿廢液(重量 百分比，外加)，採用溼碾混合機混煉8分鐘後獲得供坯體成型的坯料。
該耐火材料的坯體成型與乾燥方法是坯體採用液壓壓力機或摩擦壓力機成型，坯體成
型壓強為》100MPa，成型後坯體經60'C 10(rC乾燥10小時後獲得供燒成的坯體。
該耐火材料的坯體高溫燒成方法是乾燥後坯體經1400 143(TC高溫燒成，保溫5 7 小時後獲得高鱗石英含量矽質耐火材料。
具體實施方式
實施例1
高鱗石英含量矽質耐火材料的坯料組成百分比為《2.26mm的結晶矽石顆粒料70%, 混合細粉料21%，氧化鈣3%，氧化亞鐵1%，氮化矽3%，碳化矽2%。將上述各原料採用 溼碾混合機幹混l分鐘，再加入6%濃縮紙漿廢液(重量百分比，外加)混煉8分鐘後獲得供坯體成型的坯料。採用液壓壓力機成型坯體，坯體成型壓強為100MPa，成型後坯體經60'C 乾燥5小時，再經IO(TC乾燥5小時後獲得供燒成的坯體。千燥後坯體經1430。C高溫燒成， 保溫6小時後獲得高鱗石英含量矽質耐火材料。該矽質耐火材料的顯氣孔率為17.3%，(未加 入添加劑對比樣為20.2%),鱗石英含量為77% (未加入添加劑對比樣為56%)。
實施例2
高鱗石英含量矽質耐火材料的坯料組成百分比為《2.26mm的結晶矽石顆粒料69%, 混合細粉料20%，氧化鈣3%，氧化亞鐵1%，氮化矽5%，碳化矽2%。將上述各原料採用 溼碾混合機幹混l分鐘，再加入6%濃縮紙漿廢液(重量百分比，外加)混煉8分鐘後獲得供 坯體成型的坯料。採用液壓壓力機成型坯體，坯體成型壓強為100MPa，成型後坯體經60'C 乾燥5小時，再經100'C乾燥5小時後獲得供燒成的坯體。乾燥後坯體經143(TC高溫燒成， 保溫6小時後獲得高鱗石英含量矽質耐火材料。該矽質耐火材料的顯氣孔率為16.8%，(未加 入添加劑對比樣為20.2%)，鱗石英含量為80% (未加入添加劑對比樣為56%)。
權利要求
1、一種高鱗石英含量矽質耐火材料及其製備方法，其特徵在於該矽質耐火材料所用原料以及原料的重量百分比為連續粒級結晶矽石顆粒料55～74％，混合細粉料20～30％，礦化劑氧化鈣2～3％，礦化劑氧化亞鐵1～2％，添加劑氮化矽2～8％，添加劑碳化矽1～2％。該矽質耐火材料製備包括以下步驟坯料製備；坯體成型與乾燥；坯體高溫燒成。
2、 如權利要求1所述的高鱗石英含量矽質耐火材料及其製備方法，其特徵在於所用連續 粒級結晶矽石顆粒料的純度重量百分比為Si02》97%,其粒徑為《2.26mm的連續粒級篩下 料。
3、 如權利要求1所述的高鱗石英含量矽質耐火材料及其製備方法，其特徵在於所用混合 細粉料的製備方法是將粒徑《2.26mm的結晶矽石顆粒料及粒徑《2.26mm的廢矽磚顆粒料 進行混合共同粉磨，共同粉磨為粒徑《0.074mm的混合細粉料，混合細粉料組成的重量百分 比為《2.26mm的結晶矽石顆粒料50。/。，《2.26mm的廢矽磚顆粒料50%。
4、 如權利要求1所述的高鱗石英含量矽質耐火材料及其製備方法，其特徵在於所用氧化 鈣與氧化亞鐵的純度重量百分比分別為CaO》90%， FeO》90%，氧化鈣與氧化亞鐵的粒徑均 為《0.074mm 。
5、 如權利要求1所述的高鱗石英含量矽質耐火材料及其製備方法，其特徵在於所用添加 劑為氮化矽、碳化矽，其純度的重量百分比分別為Si3N4》90%、 SiC》90%，氮化矽、碳化矽 的粒徑均為《0.074mm。
6、 如權利要求1所述的高鱗石英含量矽質耐火材料及其製備方法，其特徵在於坯料製備 方法是將結晶矽石顆粒料、混合細粉料、氧化鈣、氧化亞鐵、氮化矽、碳化矽分別計量後 採用溼碾混合機幹混1分鐘，然後加入6%濃縮紙漿廢液(重量百分比，外加)，採用溼碾混 合機混煉8分鐘後獲得供坯體成型的坯料。
7、 如權利要求1所述的高鱗石英含量矽質耐火材料及其製備方法，其特徵在於坯體成型 與乾燥方法是坯體採用液壓壓力機或摩擦壓力機成型，坯體成型壓強為》100MPa，成型後 坯體經6(TC 10(TC乾燥10小時後獲得供燒成的坯體。
8、 如權利要求1所述的高鱗石英含量矽質耐火材料及其製備方法，其特徵在於坯體高溫 燒成方法是乾燥後坯體經1400 1430'C高溫燒成，保溫時間5 7小時後獲得高鱗石英含 量矽質耐火材料。
全文摘要
本發明涉及一種高鱗石英含量矽質耐火材料及其製備方法，屬耐火材料領域。該矽質耐火材料所用原料以及原料的重量百分比為≤2.26mm的結晶矽石顆粒料55～74％，以結晶矽石與廢磚製備的≤0.074mm混合細粉料20～30％，礦化劑氧化鈣2～3％，礦化劑氧化亞鐵1～2％，添加劑氮化矽2～8％，添加劑碳化矽1～2％。其製備方法是將上述原料幹混1分鐘後加入濃縮紙漿廢液混煉8分鐘，坯體成型壓強≥100MPa，坯體經60℃～100℃乾燥10小時後再經1400～1430℃高溫燒成，保溫時間5～7小時。該矽質耐火材料的鱗石英含量及緻密度比對比樣高，本發明可為冶金焦炭及煤化工工業提供一種新型矽質耐火材料。
文檔編號C04B35/66GK101597175SQ200910158650
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月29日 優先權日2009年6月29日
發明者卜景龍, 崔慶陽, 王志發, 王榕林, 王瑞生, 王立平, 翠 賈 申請人:河北理工大學