一种耐火材料及其制备工艺制造技术

本申请涉及耐火材料的技术领域，更具体地说，它涉及一种耐火材料及其制备工艺。一种耐火材料，由以下重量百分比的原料制成:37

【技术实现步骤摘要】
一种耐火材料及其制备工艺


[0001]本申请涉及耐火材料的
，更具体地说，它涉及一种耐火材料及其制备工艺。

技术介绍

[0002]随着中国工业的快速发展，制药、石油、化工等工业中高浓度有机废液排放量增加，若不对这些高浓度有机废液进行处理便随意排放，必将对环境造成极大的污染。
[0003]目前，对于有机废液的处理方法主要有电化学法、高级氧化法、吸附法、离子交换法、膜分离法、生物法及焚烧法，其中，电化学法、高级氧化法、吸附法、离子交换法、膜分离法、生物法存在应用规模小，经济效益差等问题，因此，对于有机废液的处理仍以焚烧法为主。
[0004]然而，高浓度有机废液中还含有大量的碱金属盐，而在对有机废液进行焚烧处理时，碱金属元素对焚烧炉内衬耐火材料具有较强的侵蚀作用，从而导致耐火材料产生裂缝甚至脱落，给焚烧炉连续稳定化操作带来安全隐患。

技术实现思路

[0005]为了克服耐火材料在碱金属元素作用下容易产生裂缝甚至脱落的缺陷，本申请提供一种耐火材料及其制备工艺。
[0006]第一方面，本申请提供一种耐火材料，采用如下的技术方案:一种耐火材料，由以下重量百分比的原料制成:37
‑
47%莫来石、25
‑
29%红柱石、3
‑
9%硅微粉、5
‑
12%抗侵蚀微粉、9
‑
13%黏土、1
‑
3%结合剂，其余为不可避免的杂质；所述抗侵蚀微粉由抗侵蚀主料及抗侵蚀辅料，所述抗侵蚀主料为三氧化二钇及三氧化二铬的固熔体。
[0007]由于三氧化二铬与三氧化二铝都具有相同的六方密排结构，因此铬离子很容易占据三氧化二铝晶体结构的八面体空隙并形成铝铬固熔体，而铝铬固熔体具有颗粒小、结构致密的优点，因此，在耐火材料作为焚烧炉内衬时，焚烧炉内衬的表面将形成致密的耐腐蚀层，而这种耐腐蚀层较难与碱金属盐发生反应，从而降低耐火材料产生裂缝甚至脱落的可能性。
[0008]另外，在制备耐火材料时，硅离子、铝离子及铬离子的互扩散速度均相对较小，进而导致制备得到的耐火材料的强度相对较低，耐腐蚀层强度较低。
[0009]而三氧化二钇对耐火材料进行助烧作用，其机理在于，三氧化二钇中的钇离子可以通过置换反应置换莫来石晶体中的铝离子位置，从而形成YO6八面体，进而提高莫来石晶格常数，增加耐火材料的致密性。而耐火材料中过量的三氧化二铝则快速析出，并与三氧化二铬快速形成致密的耐腐蚀层，有效降低耐火材料产生裂缝甚至脱落的可能性。
[0010]而相对于单独添加三氧化二钇及三氧化二铬来说，将三氧化二钇及三氧化二铬固熔化可以促使三氧化二钇析出三氧化二铝时，三氧化二铬可以快速与三氧化二铝形成致密
的耐腐蚀层，进一步降低耐火材料产生裂缝甚至脱落的可能性。
[0011]优选的，所述抗侵蚀主料与抗侵蚀辅料的质量比例为（1
‑
3）:1。
[0012]优选的，所述三氧化二钇与三氧化二铬的质量比例为1:（2
‑
4）。
[0013]当抗侵蚀微粉中抗侵蚀主料与抗侵蚀辅料采用上述质量比例，抗侵蚀主料中三氧化二钇与三氧化二铬采用上述质量比例时，耐火材料的致密性相对更高，耐火材料上的耐腐蚀层相对更为稳定，从而进一步降低耐火材料产生裂缝甚至脱落的可能性。
[0014]优选的，所述抗侵蚀主料的制备工艺包括以下步骤:A1、将三氧化二钇粉末与三氧化二铬粉末进行混合，随后进行洗涤干燥，得到抗侵蚀主料混合粉末；A2、将抗侵蚀主料混合粉末转移至烧结炉内，随后在800℃的温度下进行预加热1.5h，随后在1550℃的温度下加热2.5h，之后缓慢冷却得到抗侵蚀主料块；A3、将抗侵蚀主料块进行破碎球磨，得到抗侵蚀主料。
[0015]三氧化二钇的熔点为2439℃，三氧化二铬的熔点为1435℃，因此在进行预加热时，700
‑
900℃的温度仅可以将抗侵蚀主料混合粉末内的杂质去除，从而有效减少杂质对抗侵蚀主料性能的影响。而1500
‑
1600℃的温度可以将三氧化二铬熔化，从而将三氧化二铬与三氧化二钇进行熔合。
[0016]优选的，所述抗侵蚀辅料包括二硼化锆及碳纤维，所述二硼化锆与碳纤维的质量比例为1:（1.2
‑
1.4）。
[0017]当抗侵蚀辅料中添加有碳纤维时，碳纤维可以对整个耐火材料进行约束，从而促使碳纤维与耐火材料可以协同对抗外界作用力，有效降低耐火材料产生裂缝甚至脱落的可能性。
[0018]而二硼化锆可以分散于气孔与碳纤维组成的网状结构中，从而增大耐火材料的密度，减小耐火材料的气孔率，进一步降低耐火材料产生裂缝甚至脱落的可能性。
[0019]另外，二硼化锆中的硼元素还具有抗氧化效果，即硼元素可以先于合金元素发生氧化，从而形成硼酸盐熔体保护层，进一步阻止碱金属盐的渗透，进一步降低耐火材料产生裂缝甚至脱落的可能性。
[0020]优选的，所述抗侵蚀辅料还包括二氧化钛，所述二硼化锆、二氧化钛及碳纤维的质量比例为1:（0.1
‑
0.3）:（1.2
‑
1.4）。
[0021]当二氧化钛与碳纤维进行配合使用时，二氧化钛与少量碳纤维将发生碳素反应，从而大幅增加耐火材料体系的黏度，省去粘接剂的添加，有效提高耐火材料的力学强度，进一步降低耐火材料产生裂缝甚至脱落的可能性。
[0022]而且，当二氧化钛与碳纤维采用上述比例时，钛元素不易与刚玉骨料发生反应，间接提高耐火材料的力学强度，进一步降低耐火材料产生裂缝甚至脱落的可能性。
[0023]优选的，所述抗侵蚀辅料还包括二氧化硅，所述二硼化锆、二氧化硅、二氧化钛及碳纤维的质量比例为1:（0.2
‑
0.4）:（0.1
‑
0.3）:（1.2
‑
1.4）。
[0024]当抗侵蚀辅料中添加有少量二氧化硅时，添加的二氧化硅可以与三氧化二钇析出的三氧化二铝进行反应并生成二次莫来石，从而提高耐火材料的抗折强度及抗侵蚀性能，进一步降低耐火材料产生裂缝甚至脱落的可能性。
[0025]优选的，所述抗侵蚀辅料的制备工艺包括以下步骤:
B1、将二硼化锆、二氧化硅、二氧化钛及碳纤维依次进行洗涤干燥，随后将二硼化锆、二氧化硅、二氧化钛混合，得到抗侵蚀辅料混合粉末和干燥的碳纤维；B2、将抗侵蚀辅料混合粉末转移至烧结炉内，随后在800℃的温度下进行预加热1.5h，随后在1900℃的温度下加热2.5h，之后缓慢冷却得到抗侵蚀辅料块；B3、将抗侵蚀辅料块进行破碎球磨，之后加入碳纤维继续混合，得到抗侵蚀辅料。
[0026]二硼化锆的熔点为3040℃，二氧化硅的熔点为1723℃，二氧化钛的熔点为1840℃，因此在进行预加热时，700
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900℃的温度仅可以将抗侵蚀主料混合粉末内的杂质去除，从而有效减少杂质对抗侵蚀辅料性能的影响。而1850
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐火材料，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成:37
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47%莫来石、25
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29%红柱石、3
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9%硅微粉、5
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12%抗侵蚀微粉、9
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13%黏土、1
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3%结合剂，其余为不可避免的杂质；所述抗侵蚀微粉包括抗侵蚀主料及抗侵蚀辅料，所述抗侵蚀主料为三氧化二钇及三氧化二铬的固熔体。2.根据权利要求1所述的耐火材料，其特征在于:所述抗侵蚀主料与抗侵蚀辅料的质量比例为（1
‑
3）:1。3.根据权利要求2所述的耐火材料，其特征在于:所述三氧化二钇与三氧化二铬的质量比例为1:（1
‑
5）。4.根据权利要求1所述的耐火材料，其特征在于，所述抗侵蚀主料的制备工艺包括以下步骤:A1、将三氧化二钇粉末与三氧化二铬粉末进行混合，随后进行洗涤干燥，得到抗侵蚀主料混合粉末；A2、将抗侵蚀主料混合粉末转移至烧结炉内，随后在800℃的温度下进行预加热1.5h，随后在1550℃的温度下加热2.5h，之后缓慢冷却得到抗侵蚀主料块；A3、将抗侵蚀主料块进行破碎球磨，得到抗侵蚀主料。5.根据权利要求2所述的耐火材料，其特征在于:所述抗侵蚀辅料包括二硼化锆及碳纤维，所述二硼化锆与碳纤维的质量比例为1:（1.2
‑
1.4）。6.根据权利要求5所述的耐火...

【专利技术属性】
技术研发人员：司志峰，杨潇，黄启国，
申请(专利权)人：淄博富邦元进耐火材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：