一种轻量耐火材料及其制备方法、应用技术

本发明专利技术公开了一种轻量耐火材料，其原料包括：基料、铝灰、刚玉骨料和粘结剂；其中，基料为氧化镁、焦炭、活性氧化铝和纳米碳化硅组成的混合物。本发明专利技术还公开了上述轻量耐火材料的制备方法，包括如下步骤：将基料、铝灰、刚玉骨料和粘结剂水溶液混匀，压制成丕料，加热干燥后，继续加热去除粘结剂，接着在惰性气体氛围中升温至1550

【技术实现步骤摘要】
一种轻量耐火材料及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及水泥窑材料
，尤其涉及一种轻量耐火材料及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]新型干法水泥回转窑是一个倾斜度为3
‑
5％的钢筒，水泥生料由窑尾加入，慢慢向窑口运动。所加入的水泥生料在温度较高的条件下，发生一系列变化，按照不同变化在回转窑内所处的不同位置，被划分为分解带、过渡带、烧成带和冷却带。
[0003]新型干法水泥窑采用余热来预热生料，通过降低回转窑耐火材料导热系数来减少回转窑筒体散热的方式成为新型干法水泥回转窑节能的首选措施。轻量耐火材料是指在传统耐火材料基础上引入更多气孔而制备出的耐火材料，可以通过降低耐火材料的热容量和导热系数达到保温隔热、节能降耗的目的。
[0004]高闭气孔率的轻量材料可以降低其导热系数达，但是由于新型干法水泥窑采用余热来预热生料，会使得碱及硫、氯等挥发物富集，其对水泥窑上的耐火材料的侵蚀会变得更加严重。因此要求轻量耐火材料具有高闭气孔率外，还需要具有较低的显气孔率，避免碱及硫、氯等挥发物对耐火材料的侵蚀，提高其耐侵蚀性能和使用寿命；但是轻量耐火材料的高闭气孔率和低显气孔率一般无法同时兼顾。

技术实现思路

[0005]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种轻量耐火材料及其制备方法、应用，本专利技术具有较低的显气孔率，可以耐水泥熟料的侵蚀。
[0006]本专利技术提出了一种轻量耐火材料，其原料包括：基料、铝灰、刚玉骨料和粘结剂；其中，基料为氧化镁、焦炭、活性氧化铝和纳米碳化硅组成的混合物。
[0007]优选地，基料、铝灰、刚玉骨料的重量比为4.6
‑
4.7:0.6
‑
0.8:4.6
‑
4.7。
[0008]优选地，基料中，氧化镁和焦炭的总重、活性氧化铝、纳米碳化硅的重量比为1:3.5
‑
4:0.3
‑
0.5。
[0009]优选地，氧化镁和焦炭的摩尔数相同。
[0010]优选地，铝灰经无害化处理，铝灰中Al2O3的含量≥75wt％、Al(OH)3的含量为≤3wt％、Fe2O3的含量≤1wt％。
[0011]优选地，刚玉骨料的粒径为0.5
‑
2.5mm，铝灰的粒径为50
‑
500μm。
[0012]优选地，基料中，活性氧化铝的粒径为1
‑
2μm。
[0013]优选地，粘结剂的用量为基料、铝灰和刚玉骨料总重的4
‑
6wt％。
[0014]本专利技术还提出了上述轻量耐火材料的制备方法，包括如下步骤：将基料、铝灰、刚玉骨料和粘结剂水溶液混匀，压制成丕料，加热干燥后，继续加热去除粘结剂，接着在惰性气体氛围中升温至1550
‑
1600℃，再通入空气烧结4.5
‑
5.5h制得轻量耐火材料。
[0015]本专利技术还提出了上述轻量耐火材料在水泥窑中的应用。
[0016]有益效果：
[0017]1.本专利技术通过对各原料选用合适配比可以保持耐火材料具有良好的机械性能，使其能适用于水泥窑；本专利技术选用氧化镁和焦炭可以在惰性气体氛围、高温条件下发生反应产生镁蒸气和CO，从而在耐火材料中形成气孔；然后转换成空气氛围，高温下镁蒸气和耐火材料表面及渗入表层的氧气反应在耐火材料表面和表层形成MgO，并与氧化铝形成尖晶石，从而使得耐火材料表面的气孔形成闭气孔，降低显气孔率，而耐火材料内部的气孔为闭气孔状态，从而降低导热系数、提高耐侵蚀性能；
[0018]2.加入纳米碳化硅，一方面可以提高耐火材料的何种软化温度、抗热震稳定性、耐磨性；另一方面在转换成空气氛围时，高温下与氧气作用形成二氧化硅会在气孔表面沉积，从而进一步降低显气孔率，延缓碱性物质的渗透，提高耐火材料的耐侵蚀性能；同时MgO与氧化铝形成尖晶石，可以阻止外界的氧气向耐火材料内部渗透，能防止材料内部纳米碳化硅过度氧化，造成结构疏松的问题，从而进一步提高机械性能；
[0019]3.选用适量的铝灰，可以减少环境污染，并降低成本，而且铝灰中少量的Al(OH)3可以作为造孔剂，进一步提高气孔数量；少量的Fe2O3还可以阻止纳米碳化硅的过度氧化，避免结构变的疏松，提高耐火材料的机械性能；且通过选用不同粒径的原料以适宜比例相互配合可以提高耐火材料的机械性能。
具体实施方式
[0020]本专利技术所述的一种轻量耐火材料，其原料包括：基料、铝灰、刚玉骨料和粘结剂；其中，基料为氧化镁、焦炭、活性氧化铝和纳米碳化硅组成的混合物。
[0021]本专利技术选用氧化镁、焦炭、活性氧化铝、纳米碳化硅组成的混合物作为基料，氧化镁和焦炭可以在惰性气体氛围、高温条件下发生反应产生镁蒸气和CO，从而在耐火材料中形成气孔；然后转换成空气氛围，高温下镁蒸气和耐火材料表面及渗入表层的氧气反应在耐火材料表面和表层形成MgO，并与氧化铝形成尖晶石，从而使得耐火材料表面的气孔形成闭气孔，降低显气孔率，而耐火材料内部的气孔为闭气孔状态，从而降低导热系数、提高耐侵蚀性能；
[0022]另外，加入纳米碳化硅，一方面可以提高耐火材料的何种软化温度、抗热震稳定性、耐磨性；另一方面在转换成空气氛围时，高温下与氧气作用形成二氧化硅会在气孔表面沉积，从而进一步降低显气孔率，延缓碱性物质的渗透，提高耐火材料的耐侵蚀性能；同时MgO与氧化铝形成尖晶石，可以阻止外界的氧气向耐火材料内部渗透，能防止材料内部纳米碳化硅过度氧化，造成结构疏松的问题，从而进一步提高机械性能。
[0023]优选地，基料、铝灰、刚玉骨料的重量比为4.6
‑
4.7:0.6
‑
0.8:4.6
‑
4.7。
[0024]优选地，基料中，氧化镁和焦炭的总重、活性氧化铝、纳米碳化硅的重量比为1:3.5
‑
4:0.3
‑
0.5。
[0025]选用合适的原料配比，可以提高使得耐火材料具有良好的机械性能，使其能适用于水泥窑。
[0026]优选地，氧化镁和焦炭的摩尔数相同。
[0027]优选地，铝灰经无害化处理，铝灰中Al2O3的含量≥75wt％、Al(OH)3的含量为≤3wt％、Fe2O3的含量≤1wt％。
[0028]选用适量的铝灰，可以减少环境污染，并降低成本，而且铝灰中少量的Al(OH)3可以作为造孔剂，进一步提高气孔数量；少量的Fe2O3还可以阻止纳米碳化硅的过度氧化，避免结构变的疏松，提高耐火材料的机械性能。
[0029]优选地，刚玉骨料的粒径为0.5
‑
2.5mm，铝灰的粒径为50
‑
500μm。
[0030]优选地，基料中，活性氧化铝的粒径为1
‑
2μm。
[0031]通过选用不同粒径的原料以适宜比例相互配合可以提高耐火材料的机械性能。
[0032]优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻量耐火材料，其特征在于，其原料包括：基料、铝灰、刚玉骨料和粘结剂；其中，基料为氧化镁、焦炭、活性氧化铝和纳米碳化硅组成的混合物。2.根据权利要求1所述轻量耐火材料，其特征在于，基料、铝灰、刚玉骨料的重量比为4.6
‑
4.7:0.6
‑
0.8:4.6
‑
4.7。3.根据权利要求1或2所述轻量耐火材料，其特征在于，基料中，氧化镁和焦炭的总重、活性氧化铝、纳米碳化硅的重量比为1:3.5
‑
4:0.3
‑
0.5。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述轻量耐火材料，其特征在于，氧化镁和焦炭的摩尔数相同。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述轻量耐火材料，其特征在于，铝灰经无害化处理，铝灰中Al2O3的含量≥75wt％、Al(OH)3的含量为≤3wt％、Fe2O3的含量≤1wt％。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述轻...

【专利技术属性】
技术研发人员：董舜杰，阮和平，蒋杰，
申请(专利权)人：安徽瑞泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：