一种炉衬耐火材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及C04B35，更具体地，本发明专利技术涉及一种炉衬耐火材料及其制备方法，炉衬耐火材料的原料包括显晶质石墨，硅酸盐水铝次生矿物，粘结剂和浇料；显晶质石墨和硅酸盐水铝次生矿物的重量比为(50

【技术实现步骤摘要】
一种炉衬耐火材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及C04B35，更具体地，本专利技术涉及一种炉衬耐火材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]在生产高温材料的时候，工艺中需要用到窑炉、燃烧室和其他耐高温设备。对于这些耐高温设备，要求其内衬为耐火材料。
[0003]专利号CN101503302B的专利提供了一种炉衬用炭质耐火材料及其制备方法，采用粒度为0
‑
1mm、1
‑
3mm和3
‑
5mm的土状石墨混合，为的是提高600℃下的导热系数(21.1
‑
23.3W/mK)以加强冷却效果，延缓炉衬的侵蚀，并且提高了抗铁水熔损性。专利号CN103951372B的专利提供了一种高强耐火保温材料，将蛭石在1000℃膨胀至一定粒度和松散堆积密度，为的则是降低热导率(仅为0.17
‑
0.25W/mk)以提高保温性能，且最终将耐火材料的耐压强度提升至15
‑
35MPa，在1000℃/24h小时的线收缩率降低至2％以下。
[0004]虽然，不同部位的炉衬对热导率的要求不同导致人们研究的侧重点不同，但也正因为如此，炉衬的整体性能很难达到一个综合性较高的水平，很难找到一款炉衬材料，既能很好地延缓高温对炉衬的侵蚀，同时又能使得炉衬具有优异的保温效果，使其连续工作时，散热损失降低，并且还具有均匀的孔径分布和体积密度。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术第一个方面提供了一种炉衬耐火材料，所述炉衬耐火材料的原料包括显晶质石墨，硅酸盐水铝次生矿物，粘结剂和浇料；显晶质石墨和硅酸盐水铝次生矿物的重量比为(50
‑
60)：(12
‑
20)，显晶质石墨，粘结剂和浇料的重量比为(50
‑
60)：(12
‑
18)：(4.9
‑
9.2)。
[0006]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述显晶质石墨的晶体粒径为0.2
‑
0.8mm，显晶质石墨的灰分为0.2
‑
1wt％。
[0007]为了使得炉衬的综合性能提升，申请人发现，在炉衬耐火材料中加入晶体粒径为0.2
‑
0.8mm，灰分为0.2
‑
1wt％的显晶质石墨，并控制其在体系中的比例，使显晶质石墨和硅酸盐水铝次生矿物的重量比为(50
‑
60)：(12
‑
20)，显晶质石墨，粘结剂和浇料的重量比为(50
‑
60)：(12
‑
18)：(4.9
‑
9.2)，能够显著提升耐火材料的热导率，使其能很好地延缓高温对炉衬的侵蚀，并且使得得到的耐火材料具有均匀的孔径分布和体积密度。显晶质石墨的灰分能反映其杂质含量，在耐火材料的制备过程中，显晶质石墨的灰分影响了石墨晶体的结构，杂化轨道上的电子的引力发生改变，从而改变了改变了石墨晶体片层和硅酸盐水铝次生矿物、粘结剂和浇料之间的协同作用，从而使孔径分布和体积密度更加均匀。
[0008]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述硅酸盐水铝次生矿物中二氧化硅的含量为15
‑
20wt％，氧化镁的含量为12
‑
17wt％。
[0009]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述硅酸盐水铝次生矿物包括第一硅酸盐水铝次生矿物和第二硅酸盐水铝次生矿物；第一硅酸盐水铝次生矿物和第二硅酸盐水铝次生矿
物的重量比为1：(2
‑
5)。
[0010]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述第一硅酸盐水铝次生矿物的平均粒径为1
‑
3mm，第二硅酸盐水铝次生矿物的平均粒径为5
‑
8mm。
[0011]然而，在实验中申请人也发现，由于显晶质石墨的加入，热导率大幅度提高，这也代表着耐火材料的保温效果的下降，散热损失升高，降低窑炉的工作效率。为此，申请人试图在体系中加入硅酸盐水铝次生矿物来降低热导率，但是硅酸盐水铝次生矿物加入后使得材料的空隙增加，导致材料的脆性增加，会导致耐火材料的抗渣侵蚀性下降，并且由于无法直接对硅酸盐水铝次生矿物的膨胀过程进行干预量化等控制，极易加剧所得耐火材料的孔径分布和体积密度的不均一性。通过大量论证和思考，申请人发现引入不同粒径的硅酸盐水铝次生矿物并控制其配比，在显晶质石墨和硅酸盐水铝次生矿物的重量比为(50
‑
60)：(12
‑
20)的前提下，可以克服上述技术阻力，并意外地提高了耐火材料的抗压强度。这可能是由于，不同粒径的硅酸盐水铝次生矿物的膨胀倍数和对相转变的影响不同，本专利技术中，使用平均粒径为1
‑
3mm和5
‑
8mm的硅酸盐水铝次生矿物，导致气孔结构受到影响，气孔结构使气相热传导发生改变，而耐火材料总体来说被认为是由固相和气相组成，固相又包括结晶相和玻璃相，上述气相热传导使得固相玻璃相中的原子运动受到影响，无序运动增多，导致热导率降低。尤其是在第一硅酸盐水铝次生矿物和第二硅酸盐水铝次生矿物的重量比为1：(2
‑
5)时，上述效果尤为显著，在此时，玻璃相和结晶相的特定比例使得耐火材料的热导率既能延缓高温对炉衬的侵蚀，又能使得炉衬具有优异的保温效果，使其连续工作时，散热损失降低，且不会造成孔径分布和体积密度的不均一，并提升了材料的抗压强度。
[0012]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述粘结剂为酚醛树脂，酚醛树脂包括酚醛树脂A、酚醛树脂B和酚醛树脂C。
[0013]优选的，酚醛树脂A、酚醛树脂B和酚醛树脂C的重量比为(7
‑
9)：(2
‑
5)：4。
[0014]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述酚醛树脂A在25℃下的粘度为15000
‑
29000cps，游离酚含量8
‑
12wt％，酚醛树脂B在25℃下的粘度为1500
‑
2500cps，游离酚含量9
‑
12.5wt％，酚醛树脂C在25℃下的粘度为3000
‑
6000cps，游离酚含量7
‑
10wt％。
[0015]在实验中，申请人还发现，在耐火材料中加入特定游离酚和粘度的酚醛树脂粘合剂，酚醛树脂A在25℃下的粘度为15000
‑
29000cps，游离酚含量8
‑
12wt％，酚醛树脂B在25℃下的粘度为1500
‑
2500cps，游离酚含量9
‑
12.5wt％，酚醛树脂C在25℃下的粘度为3000
‑
6000cps，游离酚含量7
‑
10wt％，在浇料的协同下，不仅提高了耐火材料的抗碱侵蚀性和抗渣侵蚀性，还使得体系具有良好的透气度。这可能是由于，本体系中的游离酚促进了浇料的包裹，使得形成的整体结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种炉衬耐火材料，其特征在于，所述炉衬耐火材料的原料包括显晶质石墨，硅酸盐水铝次生矿物，粘结剂和浇料；显晶质石墨和硅酸盐水铝次生矿物的重量比为(50
‑
60)：(12
‑
20)，显晶质石墨，粘结剂和浇料的重量比为(50
‑
60)：(12
‑
18)：(4.9
‑
9.2)。2.根据权利要求1所述的炉衬耐火材料，其特征在于，所述显晶质石墨的晶体粒径为0.2
‑
0.8mm，显晶质石墨的灰分为0.2
‑
1wt％。3.根据权利要求1所述的炉衬耐火材料，其特征在于，所述硅酸盐水铝次生矿物中二氧化硅的含量为15
‑
20wt％，氧化镁的含量为12
‑
17wt％。4.根据权利要求3所述的炉衬耐火材料，其特征在于，所述硅酸盐水铝次生矿物包括第一硅酸盐水铝次生矿物和第二硅酸盐水铝次生矿物；第一硅酸盐水铝次生矿物和第二硅酸盐水铝次生矿物的重量比为1：(2
‑
5)。5.根据权利要求4所述的炉衬耐火材料，其特征在于，所述第一硅酸盐水铝次生矿物的平均粒径为1
‑
3mm，第二硅酸盐水铝次生矿物的平均粒径为5
‑
8mm。6.根据权利要求3所述的炉衬耐火材料，其特征在于，所述粘结剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝阳，吴一方，
申请(专利权)人：张家港市恒乐阳方高温材料有限公司，
类型：发明
国别省市：