一种硫酸钠耐火材料制造技术

本发明专利技术公开了一种硫酸钠耐火材料，涉及耐火材料技术领域，包括外部的防裂层，以及设置于所述防裂层内部的耐火层；所述防裂层包括如下重量组分：碳化硅10

【技术实现步骤摘要】
一种硫酸钠耐火材料


[0001]本专利技术涉及耐火材料
，具体为一种硫酸钠耐火材料。

技术介绍

[0002]蓄热材料是一种能够储存热能的新型化学材料，能在较高温度下，将热能进行储存，在需要的时候再释放出来，从而可以提高能源的利用率。耐火材料是一种适用于高温环境下使用的材料，广泛应用于冶金、化工、石油、机械制造等产业。目前，工业窑炉在冶金、化工等行业应用较为广泛，其耗能巨大，若将高温热处理之后的工业窑炉中热能进行蓄热回收，将较大限度的节约能源。目前，工业窑炉多采用黏土、刚玉、莫来石、碳化硅等材质进行建造，这些材质的蓄热性能都不是很好。当前，已经开发的蓄热物质有熔盐类物质，但与熔盐类物质相比，硫酸钠的蓄热能力更强，是一种理想的蓄热材料，且其成本较低、潜热密度大、性能稳定。基于硫酸钠的上述优点，本专利技术提供一种可用于工业窑炉蓄热的硫酸钠耐火材料。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硫酸钠耐火材料，通过加入硫酸钠相变材料，有效提高耐火材料在使用过程中的耐火度和蓄热能力。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种硫酸钠耐火材料，包括外部的防裂层，以及设置于所述防裂层内部的耐火层；所述防裂层包括如下重量组分：碳化硅10
‑
13份、纳米活性炭2
‑
2.5份、硝酸3
‑
3.5份、硝酸铜6
‑
7份、去离子水6
‑
12份、活性炭3
‑
5份、水泥10
‑
20份、细砂料8
‑
11份、防爆纤维2
‑
8份、膨胀剂2
‑
3份；所述耐火层包括如下重量组分：硫酸钠16
‑
21份、碳化硅20
‑
32份、氧化铝 18
‑
28份，液体结合剂8
‑
12份、玻璃纤维3
‑
7份、防爆纤维3
‑
5份、耐火填料10
‑
13份。
[0005]进一步地，所述耐火材料中设置多个用于连接所述耐火层和防裂层的加强筋。
[0006]进一步地，所述液体结合剂为硅溶胶溶液和磷酸铝。
[0007]进一步地，所述耐火填料为氧化锌、氧化镁、氧化钙、二氧化钛、硅酸铝、硅灰石、高岭土、硅藻土中的一种或多种。
[0008]进一步地，所述耐火材料的制备方法包括如下步骤：S1：制备防裂层混合料：S11：将纳米活性炭和硝酸溶液置于反应釜中加热至90
‑
100℃，在该温度下保温15
‑
20min，待冷却到室温，进行过滤并烘干，得改性后纳米活性炭；S12：将改性后纳米活性炭和硝酸铜溶液加入反应釜中，用超声波超声25
‑
30h，超声过程中以150
‑
200r/min的转速进行搅拌；超声波超声后静置3
‑
5小时，静置后进行过滤，将滤渣置于100
‑
110℃烘箱干燥15
‑
18h，得到铜离子
‑
纳米活性炭；S13：将包含有铜离子的纳米活性炭与活性炭纤维进行混合，并置于200
‑
250℃温
度下焙烧4
‑
5h，得到氧化铜
‑
纳米活性炭；S14：将氧化铜
‑
纳米活性炭、碳化硅、去离子水、水泥、细砂料、防爆纤维、膨胀剂混匀即可得到防裂层混合料；S2：制备耐火层混合料：S21：将碳化硅、氧化铝、玻璃纤维、耐火填料、防爆纤维按照配比搅拌混合均匀，得混合物；S22：向步骤S1中得到的混合物中分批次加入硫酸钠，一边加入一边搅拌；加入完成后再分批次加入液体结合剂，混合均匀后得到耐火层混合料；S3：将步骤S2中耐火层混合料用模具压制成型，干燥后在其外面裹一层防裂层混合料，待防裂层干燥后将其放入炉内进行升温烧结，当温度达到1460℃时，停止加热，使炉内自然降温至100℃，即得耐火材料成品；炉内温度升温过程中，在100℃、300℃、500℃、700℃、900℃的温度节点均保温3
‑
4h后再继续进行升温。
[0009]进一步地，所述步骤S11中的过滤采用抽滤，并用去离子水进行清洗抽滤3
‑
4次，过滤后放入90
‑
100℃烘箱中烘干18
‑
20h。
[0010]进一步地，所述步骤S3中防裂层的厚度为2
‑
3.5cm，炉内升温速率为10℃/min。
[0011]进一步地，加强筋在步骤S3中加入，当耐火层混合料用模具压制成型后，插入加强筋，干燥成型，再裹一层防裂层混合料，并将加强筋完全覆盖。
[0012]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术提供的耐火材料包括外部的防裂层以及内部的耐火层，防裂层对内部耐火层有保护的作用，耐火层包括硫酸钠和碳化硅，硫酸钠和碳化硅在高温下具有很好的相容性，且硫酸钠可以聚集在碳化硅上形成稳定的结构，使得耐火层的性能稳定，从而提高耐火度；另外硫酸钠是一种储热性能优异的材料，将其加入到耐火层，可有效提高耐火材料的蓄热能力，使其运用于工业窑炉时，可以最大程度的做到热能回收。
[0013]（2）本专利技术在耐火材料的表面设置防裂层，该防裂层中含有纳米活性炭，并将该纳米活性炭用硝酸铜进行处理，使得铜离子存在于纳米活性炭的微孔中，微孔中的铜离子与空气中的氧气一接触即可氧化为氧化铜，纳米活性炭具有较好的耐磨性，而氧化铜则具有较好的耐腐蚀性，氧化铜与纳米活性炭的结合可延长防裂层的使用寿命，更好的保护其内部的耐火层。
[0014]（3）本专利技术提供的耐火材料在制备过程中，先制备内部的耐火层，然后在耐火层的外面包裹防裂层，可通过防裂层自身的粘性将其粘接在耐火层表面，也可借助加强筋进行固定；本专利技术在防裂层中加入碳化硅，碳化硅在高温环境下，耐火层表面的硫酸钠可以聚集在该碳化硅上，进一步加强耐火层和防裂层的粘结强度。
具体实施方式
[0015]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的方式包括但不仅限于以下实施例。
[0016]实施例1本实施例提供一种硫酸钠耐火材料，包括外部的防裂层，以及设置于所述防裂层内部的耐火层；防裂层对耐火层有保护的作用，具有耐磨性以及腐蚀性。
[0017]所述防裂层包括如下重量组分：碳化硅10份、纳米活性炭2份、硝酸3份、硝酸铜6份、去离子水6份、活性炭3份、水泥10份、细砂料8份、防爆纤维2份、膨胀剂2份；所述耐火层包括如下重量组分：硫酸钠16份、碳化硅20份、氧化铝 18份，液体结合剂8份、玻璃纤维3份、防爆纤维3份、耐火填料10份。其中液体结合剂为硅溶胶溶液和磷酸铝；耐火填料为氧化锌、氧化镁、氧化钙、二氧化钛、硅酸铝、硅灰石、高岭土、硅藻土中的一种或多种。
[0018]为了让防裂层和耐火层更加牢固的粘结在一起，在防裂层和耐火本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫酸钠耐火材料，其特征在于，包括外部的防裂层，以及设置于所述防裂层内部的耐火层；所述防裂层包括如下重量组分：碳化硅10
‑
13份、纳米活性炭2
‑
2.5份、硝酸3
‑
3.5份、硝酸铜6
‑
7份、去离子水6
‑
12份、活性炭3
‑
5份、水泥10
‑
20份、细砂料8
‑
11份、防爆纤维2
‑
8份、膨胀剂2
‑
3份；所述耐火层包括如下重量组分：硫酸钠16
‑
21份、碳化硅20
‑
32份、氧化铝 18
‑
28份，液体结合剂8
‑
12份、玻璃纤维3
‑
7份、防爆纤维3
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5份、耐火填料10
‑
13份。2.根据权利要求1所述的一种硫酸钠耐火材料，其特征在于，所述耐火材料中设置多个用于连接所述耐火层和防裂层的加强筋。3.根据权利要求2所述的一种硫酸钠耐火材料，其特征在于，所述液体结合剂为硅溶胶溶液和磷酸铝。4.根据权利要求1或2或3所述的一种硫酸钠耐火材料，其特征在于，所述耐火填料为氧化锌、氧化镁、氧化钙、二氧化钛、硅酸铝、硅灰石、高岭土、硅藻土中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的一种硫酸钠耐火材料，其特征在于，所述耐火材料的制备方法包括如下步骤：S1：制备防裂层混合料：S11：将纳米活性炭和硝酸溶液置于反应釜中加热至90
‑
100℃，在该温度下保温15
‑
20min，待冷却到室温，进行过滤并烘干，得改性后纳米活性炭；S12：将改性后纳米活性炭和硝酸铜溶液加入反应釜中，用超声波超声25
‑
30h，超声过程中以150
‑
200...

【专利技术属性】
技术研发人员：方嘉淇，银花，孙武斌，王睿怀，李秀成，刘斌，张玉洁，
申请(专利权)人：内蒙古建筑职业技术学院内蒙古自治区建筑职工培训中心，
类型：发明
国别省市：