一种具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖及其制备方法技术

本发明专利技术属于特种陶瓷技术领域，特别涉及一种具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖，还涉及所述具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖的制备方法。具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖包含以质量份计的以下组分：116~125份石英粉，84~98份云母粉，18~24份硅酸锆粉，20~40份碳化硅粉，35~50份硅铝合金粉，25~40份热固性酚醛树脂，12~20份氮化锆粉体，5~9份二氧化铪粉体，8~12份铪酸钡粉体。本发明专利技术所提供的具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖不但适用于高温工况，耐老化，具有较高的耐压强度与抗折强度，而且表现出优异的抗侵蚀特性，因此，其使用寿命足够长。因此，本发明专利技术所述的具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖具有不错的市场竞争力，有利于大规模推广应用。

A kind of refractory ceramic brick with corrosion resistance and its preparation method

The invention belongs to the technical field of special ceramics, in particular to a refractory ceramic brick with corrosion resistance, and also to a preparation method of the refractory ceramic brick with corrosion resistance. The refractory ceramic brick with corrosion resistance consists of the following components by mass: 116-125 parts of quartz powder, 84-98 parts of mica powder, 18-24 parts of zirconium silicate powder, 20-40 parts of silicon carbide powder, 35-50 parts of silicon aluminum alloy powder, 25-40 parts of thermosetting phenolic resin, 12-20 parts of zirconium nitride powder, 5-9 parts of hafnium dioxide powder, 8-12 parts of barium hafnate powder. The fire-resistant ceramic brick with corrosion resistance is not only suitable for high temperature working condition, aging resistance, high compressive strength and bending strength, but also has excellent corrosion resistance characteristics, so its service life is long enough. Therefore, the fire-resistant ceramic brick with corrosion resistance of the invention has good market competitiveness and is conducive to large-scale popularization and application.

【技术实现步骤摘要】
一种具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖及其制备方法
本专利技术属于特种陶瓷
，特别涉及一种具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖，还涉及所述具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖的制备方法。
技术介绍
耐火材料一般分为两种，即不定型耐火材料和定型耐火材料。不定型耐火材料也叫浇注料，是由多种骨料或集料和一种或多种粘和剂组成的混合粉状颗料，使用时必须和一种或多种液体配合搅拌均匀，具有较强的流动性。定型耐火材料一般指耐火砖，其形状有标准规则，也可以根据需要筑切时临时加工。耐火砖简称火砖，它是用耐火黏土或其他耐火原料烧制成的耐火材料，一般呈现淡黄色或带褐色，主要用于砌冶炼炉。现有技术中，按制备工艺方法来划分可分为烧成砖、不烧砖、电熔砖（熔铸砖）、耐火隔热砖；按形状和尺寸可分为标准型砖、普通砖、特异型砖等。耐火砖可用作建筑窑炉和各种热工设备的高温建筑材料和结构材料，并在高温下能经受各种物理化学变化和机械作用。例如耐火粘土砖、高铝砖、硅砖、镁砖等。现有技术中提供了各种耐火陶瓷砖，例如，CN103936444A公开了一种耐火陶瓷砖，其由以下重量份的原料制成：鹅卵石50-60、碎玻璃10-20、磷灰石15-25、铝矾土20-30、硅硼钙石10-15、珍珠岩16-22、蛇纹石9-16、漂珠3-6、地开石12-18、石棉粉5-10、云母粉4-8、纳米氢氧化铝10-15、纳米氧化锆4-6、改性粘土15-20；该陶瓷砖具有耐高温性能优异，耐火度高达1200℃以上。又如，中国专利申请CN104860656A提供了一种高耐火陶瓷砖，其由以下重量份的原料制成：方镁石41-53、蓝晶石34-46、硬水铝石27-39、三聚磷酸二氢铝13-19、硼化硅11-17、废硅砖10-15、二氧化钍2-4、聚甲基丙烯酸羟乙酯5-8、复合粘土17-23、α-烯基磺酸钠3-5、月桂酰胺丙基氧化胺1-2、元明粉2-3、新戊二醇1-2；该陶瓷砖耐火性优异，耐火度高达1250℃。然而，现有的耐火陶瓷砖往往暴露出耐压强度和抗折强度偏低等缺陷，同时并不具备合格的抗侵蚀特性，因此它们的使用寿命较短，不利于推广使用。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，专利技术人研究开发出一种新的耐火陶瓷砖，其不但适用于高温工况，耐老化，强度高，而且表现出优异的抗侵蚀特性，因此综合性能明显优于市售的各种耐火陶瓷砖。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：本专利技术第一方面提供了一种具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖，其包含以质量份计的以下组分：石英粉116~125份云母粉84~98份硅酸锆粉18~24份碳化硅粉20~40份硅铝合金粉35~50份热固性酚醛树脂25~40份氮化锆粉体12~20份二氧化铪粉体5~9份铪酸钡粉体8~12份。优选地，上述具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖包含以质量份计的以下组分：石英粉118~122份云母粉88~95份硅酸锆粉20~24份碳化硅粉26~34份硅铝合金粉40~45份热固性酚醛树脂28~32份氮化锆粉体14~18份二氧化铪粉体6~8份铪酸钡粉体9~11份。值得补充说明的是，硅酸锆的分子式为ZrSiO4，其自身即具有耐高温特性，因此十分适合作为耐火材料的原料之一。碳化硅（SiC）由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，因此可在本专利技术所提供的技术方案中作为高温结构原料之一。氮化锆（NZr）粉体纯度高，粒径小，比表面积大，表面活性高；NZr是一种难熔硬质化合物，分解温度高，化学稳定性好，所以NZr的添加能够提升所述耐火陶瓷砖的耐高温、耐腐蚀、耐磨性能，从而NZr可在本专利技术所提供的技术方案中作为高温结构原料之一。纳米级二氧化铪（HfO2）粉体具有单斜、四方和立方三种晶体结构，以上述特定配比与纳米级铪酸钡粉体配合使用，意外地大幅增强了耐压强度与抗折强度。特别是，在所述具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖的制备过程中，硅铝合金粉在高温下融化形成Al-Si金属熔体，同时添加的所述热固性酚醛树脂会热解形成高活性的无定型碳，从而与Al-Si金属熔体反应进一步生成Al4SiC4；而Al4SiC4本身具有高熔点、高强度以及良好的化学稳定性，从而更进一步提升了成品的抗侵蚀性、耐压强度与抗折强度。优选地，在上述具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖中，所述热固性酚醛树脂的残碳率≥65%。进一步优选地，在上述具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖中，制备所述热固性酚醛树脂的原料包括：邻苯基苯酚，邻乙酚，对乙酚，甲醛。更进一步优选地，在上述具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖中，所述邻苯基苯酚、所述邻乙酚、所述对乙酚和所述甲醛的摩尔比为（1~2）：（4~5）：（2~5）：（9~18）。优选地，在上述具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖中，所述硅铝合金粉中的Al、Si与所述热固性酚醛树脂中的C的摩尔比为4：1：（4~6）。优选地，在上述具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖中，所述石英粉的平均粒径为30~50μm，所述云母粉的平均粒径为30~50μm，所述硅酸锆粉的平均粒径为15~25μm，所述碳化硅粉的平均粒径为12~18μm，所述氮化锆粉体的平均粒径为10~20μm，所述二氧化铪粉体的平均粒径为45~55nm，所述铪酸钡粉体的平均粒径为50~60nm，所述硅铝合金粉的平均粒径为15~20μm。同时，本专利技术第二方面提供了第一方面所述的具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖的制备方法，其包括以下步骤：S1：将所述石英粉、所述云母粉、所述硅酸锆粉、所述碳化硅粉、所述硅铝合金粉、所述热固性酚醛树脂、所述氮化锆粉体、所述二氧化铪粉体以及所述铪酸钡粉体一并加入至混碾机内，混碾20~40分钟，得到混合料；S2：将所述混合料于60~80MPa压力下机压成型，并在120~140℃温度下干燥24~36小时，制得干燥后的坯体；S3：将所述干燥后的坯体置于烧结炉中，通入氮气后，热处理，随炉自然冷却，即得所述具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖。优选地，在上述制备方法中，S3中的热处理为：在1050~1300℃温度下保温3~6小时。由此可见，上述制备方法步骤简单，易于操作，适用于大规模工业化生产。总之，与现有技术相比，本专利技术所提供的技术方案具有以下有益效果：本专利技术所提供的具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖不但适用于高温工况（经检测，能耐受1750℃~2000℃的高温），耐老化，具有较高的耐压强度与抗折强度，而且表现出优异的抗侵蚀特性，因此，其使用寿命足够长。因此，本专利技术所述的具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖具有不错的市场竞争力，有利于大规模推广应用。具体实施方式根据本专利技术第一方面的具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖，其包含以质量份计的以下组分：石英粉118~122份云母粉88~95份硅酸锆粉20~24份碳化硅粉26~34份硅铝合金粉40~45份热固性酚醛树脂28~32份氮化锆粉体14本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖，其特征在于，包含以质量份计的以下组分：/n石英粉 116~125份/n云母粉 84~98份/n硅酸锆粉 18~24份/n碳化硅粉 20~40份/n硅铝合金粉 35~50份/n热固性酚醛树脂 25~40份/n氮化锆粉体 12~20份/n二氧化铪粉体 5~9份/n铪酸钡粉体 8~12份。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖，其特征在于，包含以质量份计的以下组分：
石英粉116~125份
云母粉84~98份
硅酸锆粉18~24份
碳化硅粉20~40份
硅铝合金粉35~50份
热固性酚醛树脂25~40份
氮化锆粉体12~20份
二氧化铪粉体5~9份
铪酸钡粉体8~12份。


2.根据权利要求1所述的具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖，其特征在于，包含以质量份计的以下组分：
石英粉118~122份
云母粉88~95份
硅酸锆粉20~24份
碳化硅粉26~34份
硅铝合金粉40~45份
热固性酚醛树脂28~32份
氮化锆粉体14~18份
二氧化铪粉体6~8份
铪酸钡粉体9~11份。


3.根据权利要求1所述的具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖，其特征在于，所述热固性酚醛树脂的残碳率≥65%。


4.根据权利要求3所述的具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖，其特征在于，制备所述热固性酚醛树脂的原料包括：邻苯基苯酚，邻乙酚，对乙酚，甲醛。


5.根据权利要求4所述的具有抗侵蚀性的耐火陶瓷砖，其特征在于，所述邻苯基苯酚、所述邻乙酚、所述对乙酚和所述甲醛的摩尔比为（1~2）：（4~5）：（2~5）：（9~18）。


6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁武，
申请(专利权)人：长沙华脉新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43