高晶体结构堇青石-莫来石质窑具、窑炉耐火制品及焙烧工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种高晶体结构堇青石－莫来石质窑具、窑炉耐火制品及焙烧工艺，原料包括５０～８０重量份的主晶相材料、２０～５０重量份的结合复合基质料，所选主晶相材料、结合复合基质料的总组份达到１００重量份；再加入适量的晶核剂；其焙烧工艺，分二段高温恒温进行微晶化成核强化处理：首先升温至第一段高温恒温１０５０～１１５０℃的温度，常压下烧结１０～１５小时；再升温至第二段高温恒温１２００～１３８０℃的温度，常压下烧结１５～２０小时。本发明专利技术的耐火制品，具有热震稳定性好、高强度、抗氧化、使用寿命长的优点；本发明专利技术的工艺，具有工艺简单、成本低、适合大规模生产的优点，适用于耐火板、中空板和窑炉耐火制品制备。

High crystal structure cordierite mullite kiln furniture, kiln refractory products and roasting process

The invention relates to a high crystalline structure of cordierite mullite kiln, kiln refractories and roasting process, combined with the composite base material of raw materials including the main crystal 50 to 80 parts by weight of materials, 20 to 50 parts by weight of the selected main crystal phase materials, composite matrix material component to the total 100 weight portions; adding nucleating agent amount; the roasting process, high temperature ceramics are divided into two sections: first, strengthening into nuclear heating up to the first period of high temperature 1050 to 1150 DEG C, under normal pressure sintering of 10 to 15 hours; and then heated to second high temperature 1200 to 1380 DEG C. Under normal pressure sintering of 15 ~ 20 hours. Refractory products of the invention has good thermal shock resistance, high strength and oxidation resistance, the advantages of long life; the technique of this invention has the advantages of simple process, low cost, suitable for mass production, suitable for refractory plate, hollow plate and kiln refractory product preparation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于窑具、窑炉耐火制品制备
，具体地说，是涉及一种高晶体结构堇青石-莫来石质窑具、窑炉耐火制品及焙烧工艺。
技术介绍
近年来，全球经济向一体化方向发展，我国经济快速发展，人民生活水平不断提高，对陶瓷类产品的品种和质量的要求越来越高，促进了国内陶瓷、建材、微晶玻璃等行业的蓬勃发展。随着新材质陶瓷的研究开发成功和陶瓷类产品的更新换代，生产厂家在产品的烧结工艺、生产装备方面也不断进行改进，对窑具和窑炉耐火制品提出了更高的要求，传统的粘土质、高铝质、熔融石英石质、氧化硅结合碳化硅质及普通堇青石质窑具和窑炉耐火制品已无法满足使用要求，开发适应高品质陶瓷类产品烧成用的高耐反应性、抗氧化、高强度、低重量、较长使用寿命的高性能窑具和窑炉耐火制品已成为一种发展趋势。高晶体结构堇青石-莫来石质耐火制品具有热震稳定性好、高强度、抗氧化、使用寿命长等优点，并可采用压制、挤出、浇注等多种成型方式制成各种形状的产品，除制作窑具外，还可以用于窑车、窑顶和窑墙，使用后能大幅度降低陶瓷类产品燃料消耗，同时能避免落脏缺陷，提高了产品质量，是研发高性能窑具和窑炉耐火制品的首选项目。目前，国内有少数科研机构和厂家将高晶体结构堇青石-莫来石质耐火制品生产技术列为主要研究项目进行开发，但因产品配方、原料质量、生产条件、生产工艺、质量控制等方面存在着不足，仍停留在试验阶段，未能找到关键实现大规模生产高晶体结构堇青石-莫来石质窑具、窑炉耐火制品的突破口。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种针对上述问题，提供一种热震稳定性好、高强度、抗氧化、使用寿命长的高晶体结构堇青石-莫来石质窑具、窑炉结构耐火制品及工艺简单、成本低、适合大规模生产的焙烧工艺。本专利技术的技术原理耐火制品生产中，原料配方将决定材质、材性，且对中试、大规模生产的实施中可能出现的工艺技术问题影响极大；控制基质相生成低熔点的玻璃相，使基质相大部份或完全转化为微晶相，提高制品中堇青石、莫来石的晶体数量，则是提高制品抗剥落性能、高温抗折强度和热震稳定性的关键。基于此，本专利技术从改进原料配方、产品成型工艺和焙烧工艺入手，结合MgO-Al2O3-SiO2系平衡相图、原料种类及来源、预期生成物的物化性能、生产成本、工艺实用性和创新性等因素，经反复试验，本专利技术的主要做法是1、根据原料特性及MgO-Al2O3-SiO2系平衡相图选定基础原料堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)是MgO-Al2O3-SiO2系平衡相图中的低熔点相，约1470℃，其热膨胀系数低(在RT-1000℃条件下，α＝1.1～2.6×10-6/℃)；莫来石(3Al2O3·2SiO2)，是连续性固溶体，荷重软化点高(1550℃～1600℃)，热膨胀系数适中；钛酸铝(Al2O3·TiO2)，具有较高的熔点(1860℃±10℃)较低的热膨胀系数(在RT-1000℃条件下，α＜2.0×10-6/℃)，并具有优良的抗热震性ΔTc＞1000℃，可制成优质的耐火材料；红柱石(AL2O3·SiO2)具有高纯度、节能、使用前无须煅烧、容易向莫来石转化等特点。故选取以堇青石、莫来石、钛酸铝、红柱石骨料组成主晶相材料，并在此基础上反复进行试验探索，寻求原料配方的优化和生产工艺的改进；2、确定原料种类及配比堇青石、莫来石原料在自然界中极少原生高纯度，均需人工合成，合成时所用原料不同，在矿物特性上有较大差异。经反复比较，采用烧结堇青石，莫来石合成原料为本专利技术耐火制品的基础原料，并用天然原料组合堇青石基质相，同时确定了50～80％以堇青石、莫来石、钛酸铝、红柱石骨料组成主晶相材料，配以20～50％的结合复合基质料的配比范围；3、明确烧成温度范围及烧成曲线烧成温度范围及烧成曲线是技术关键，采用优选法进行反复试验，对烧成温度、烧成曲线、添加晶核剂量、制品的矿物相生成率和性能指标等的相互关系进行大量的试验和综合对比分析，寻找它们之间的关系和技术依据，最终找到对基质相微晶化成核处理的最佳温度范围为1200℃～1380℃，摸清了晶核剂种类、晶核剂量及失透温度范围，晶核剂种类选用ZrO2或\和碳酸锂(Li2CO3)，ZrO2一般选用二氧化锆粉末、锆英砂、锆英粉等；4、改进成型工艺在生产工艺方面，除考虑温度、原料组成、颗粒级配、晶核剂量、矿物相生成率、制品性能指标外，还结合压力、真空度、挤压速度等因素进行制订和改进。对过量载重、变形、平整度、微小裂纹等质量问题迅速予以改进，并形成稳定的原料及配方、混料、捆料、成型、干燥、烧成、成品检测等一系列技术工艺制度，奠定了大规模生产的工艺技术基础。本专利技术的技术方案是高晶体结构堇青石-莫来石质窑具、窑炉耐火制品，原料包括50～80重量份的主晶相材料、20～50重量份的结合复合基质料，所选主晶相材料、结合复合基质料的总组份达到100重量份；再加入适量的晶核剂；其中1)、主晶相材料为钛酸铝、堇青石、莫来石、红柱石骨料，其中，钛酸铝骨料占主晶相材料0～20wt％，堇青石骨料占主晶相材料的20～40wt％，莫来石骨料占主晶相材料的20～40wt％，红柱石骨料占主晶相材料的20～35wt％，上述骨料的粒径小于1mm；2)、结合复合基质料为氧化镁质微粉MgO成份含量为28～32％、细度要求通过325目，氧化镁质细粉占结合复合基质料的8～15wt％；三氧化二铝微粉Al2O3成份含量大于99％，粒径小于1μm，三氧化二铝微粉占结合复合基质料的20～45wt％；二氧化硅微粉SiO2成份含量大于95％，粒径小于0.5μm，二氧化硅微粉占结合复合基质料的40～50wt％；调整成份用的由滑石、蛇纹石、镁质粘土、氧化镁质微粉、高岭土、铝矾土、刚玉微粉获得的含MgO、Al2O3、SiO2成份的耐火粉未，所述调整成份用的耐火粉未细度要求通过500目，所述调整成份用的耐火粉未占结合复合基质料的0～20wt％；所述调整成份用的耐火粉未中，MgO成份占所述调整成份用的耐火粉未总组份的8～20wt％，Al2O3成份占所述调整成份用的耐火粉未总组份的30～45wt％，SiO2成份占所述调整成份用的耐火粉未总组份的40～50wt％；3)、晶核剂为ZrO2或\和Li2CO3，其中，ZrO2或Li2CO3占上述所选主晶相材料和结合复合基质料的总量的0.5～4.0wt％；原料经混料、捆料、成型、干燥后，焙烧为成品。本专利技术，高晶体结构堇青石-莫来石质窑具、窑炉耐火制品的焙烧工艺，原料选用包括50～80重量份的主晶相材料、20～50重量份的结合复合基质料，所选主晶相材料、结合复合基质料的总组份达到100重量份；再加入适量的晶核剂；其中1)、主晶相材料为钛酸铝、堇青石、莫来石、红柱石骨料，其中，钛酸铝骨料占主晶相材料0～20wt％，堇青石骨料占主晶相材料的20～40wt％，莫来石骨料占主晶相材料的20～40wt％，红柱石骨料占主晶相材料的20～35wt％，上述骨料的粒径小于1mm；2)、结合复合基质料为氧化镁质微粉MgO成份含量为28～32％、细度要求通过325目，氧化镁质细粉占结合复合基质料的8～15wt％；三氧化二铝微粉Al2O3成份含量大于99％，粒径小于1μm，三氧化二铝微粉占结合复合基质料的20～45wt％；二氧化硅微粉SiO2成份含量大于95％，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高晶体结构堇青石－莫来石质窑具、窑炉耐火制品，原料包括５０～８０重量份的主晶相材料、２０～５０重量份的结合复合基质料，所选主晶相材料、结合复合基质料的总组份达到１００重量份；再加入适量的晶核剂；其中：１）、主晶相材料为钛酸铝、堇 青石、莫来石、红柱石骨料，其中，钛酸铝骨料占主晶相材料０～２０ｗｔ％，堇青石骨料占主晶相材料的２０～４０ｗｔ％，莫来石骨料占主晶相材料的２０～４０ｗｔ％，红柱石骨料占主晶相材料的２０～３５ｗｔ％，上述骨料的粒径小于１ｍｍ；２）、结合 复合基质料为：氧化镁质微粉：ＭｇＯ成份含量为２８～３２％、细度要求通过３２５目，氧化镁质细粉占结合复合基质料的８～１５ｗｔ％；三氧化二铝微粉：Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］成份含量大于９９％，粒径小于１μｍ，三氧化二铝微粉占结合复合 基质料的２０～４５ｗｔ％；二氧化硅微粉：ＳｉＯ↓［２］成份含量大于９５％，粒径小于０．５μｍ，二氧化硅微粉占结合复合基质料的４０～５０ｗｔ％；调整成份用的由滑石、蛇纹石、镁质粘土、氧化镁质微粉、高岭土、铝矾土、刚玉微粉获得的 含ＭｇＯ、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、ＳｉＯ↓［２］成份的耐火粉未，所述调整成份用的耐火粉未细度要求通过５００目，所述调整成份用的耐火粉未占结合复合基质料的０～２０ｗｔ％；所述调整成份用的耐火粉未中，ＭｇＯ成份占所述调整成份用的耐火粉未总组份的８～２０ｗｔ％，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］成份占所述调整成份用的耐火粉未总组份的３０～４５ｗｔ％，ＳｉＯ↓［２］成份占所述调整成份用的耐火粉未总组份的４０～５０ｗｔ％；３）、晶核剂为ＺｒＯ↓［２］或＼和Ｌｉ↓［２］ＣＯ↓［３］，其中，Ｚ ｒＯ↓［２］或Ｌｉ↓［２］ＣＯ↓［３］占上述所选主晶相材料和结合复合基质料的总量的０．５～４．０ｗｔ％；原料经混料、捆料、成型、干燥后，焙烧为成品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文杨，
申请(专利权)人：陈文杨，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]