[發明專利]硬質耐侵蝕氧化鋁纖維板爐膛材料的制備方法

有效

• 申請號: 201110277878.6
• 申請日: 2011-09-19
• 公開（公告）號: CN102424595A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 劉和義;季驊;高文秀;丘曉文;陳炎;裴石光;劉貴雙;劉金強
• 申請（專利權）人: 南京理工大學常熟研究院有限公司;南京理工大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于無機耐火材料領域，特別涉及一種硬質耐侵蝕氧化鋁纖維板爐膛材料的制備方法。

背景技術

氧化鋁纖維板是一種采用95%多晶氧化鋁纖維散棉為原料經濕法真空吸濾成型制成的硬質產品，具有耐高溫、隔熱好、比重輕（0.4~0.6g/cm³）、熱容小、易加工切割等優異性能，用作高溫電爐爐膛材料具有隔熱保溫效果好、蓄熱量低等優勢，電爐最高使用溫度可達1600℃，與普通耐火磚制作的電爐相比，節能效果顯著，升降溫迅速，因此廣泛用于精細氧化鋁陶瓷制品（如99瓷、95瓷）的熱處理燒結。

??然而，在電爐實際使用中發現，當所煅燒的產品存在易揮發、低熔點氧化物組分時，氧化鋁纖維板爐膛會被污染侵蝕，使用壽命大大下降。譬如，在精細氧化鋁陶瓷制品的坯體以及承燒板中會不可避免地存在Na₂O等低熔點成分，在高溫階段Na₂O揮發至氧化鋁纖維板爐膛表面并與纖維中的Al₂O₃作用產生低共熔物，在爐膛表面融化為玻璃液相，降溫后出現表皮結痂剝落現象，同時因為氧化鋁纖維板結構疏松多孔，Na₂O還會侵入到纖維板內部，造成深層侵蝕，導致纖維板整體耐火度下降。特別是爐膛頂板，最容易發生表皮剝落和彎曲塌頂現象，使用壽命僅1個月左右就需徹底更換，給用戶造成了極大的不便和經濟損失。

若將爐膛材料替換為剛玉磚、氧化鋁空心球磚等重質耐火材料，雖然可以減緩上述侵蝕現象（因其結構致密，Na₂O只能侵蝕表層，難以作用到板材內部），但是這類材料密度大、熱容大、隔熱差、易開裂，又會帶來爐膛過厚、爐體龐大、電爐耗能嚴重、不能快速升降溫等問題，也不夠理想。

因此，較合理的解決方案是針對現有的氧化鋁纖維板存在的結構疏松、不耐高溫侵蝕問題，對其結構進行改善，使其兼具有良好的耐高溫侵蝕性能和隔熱保溫性能。

現有技術制備氧化鋁纖維板，通常是以氧化鋁纖維為主原料，少量添加或不添加氧化鋁粉末作為輔料，加有機和無機結合劑后，經濕法真空吸濾成形制成。由于其結構為氧化鋁纖維交織形成疏松聚集體，孔隙率大，高溫揮發出的Na₂O等低熔點組分容易透過纖維間隙向纖維板內部擴散侵蝕，造成纖維板整體耐火性能下降。

發明內容

本發明的目的是針對現有氧化鋁纖維板的結構及制備技術缺陷，提供一種耐侵蝕、抗彎曲、硬質、高強度氧化鋁纖維板爐膛材料的制備方法。

實現本發明目的的技術解決方案是：通過向氧化鋁纖維中加入適量氧化鋁微粉，以硅溶膠作為粘結劑，經拌和成泥、倒入模具成型、自然晾干、烘干、切割加工和高溫煅燒，獲得目標產品。具體操作步驟為：

步驟1、將氧化鋁纖維短切，投入拌料池；

步驟2、將氧化鋁纖維中摻入氧化鋁微粉，攪拌使之與氧化鋁纖維充分混合均勻；

步驟3、向氧化鋁纖維和氧化鋁微粉的混合料中逐滴加入硅溶膠水溶液作為粘結劑，并攪拌直至獲得濃稠狀泥料；

步驟4、將泥料靜置陳化后倒入成型模具，在震動臺上連續震動模具使纖維板濕坯內部氣泡排出，再將濕坯上表面壓平；

步驟5、將纖維板濕坯留在成型模具內，在室溫下晾干；

步驟6、打開模具，取出固化定形的纖維板坯體，將其置于烘箱中烘干；

步驟7、對烘干后的纖維板進行切割加工；

步驟8、高溫煅燒切割加工后的纖維板，獲得硬質耐侵蝕氧化鋁纖維板爐膛材料。

實現本發明的原理是：除了采用氧化鋁纖維作為主料以形成纖維板的結構骨架之外，還加入較多量的氧化鋁微粉填充纖維之間的孔隙，并采用硅溶膠作為粘結劑，烘干后即可獲得適中的機械強度，方便切割加工，再經高溫煅燒，硅溶膠轉變為SiO₂并與Al₂O₃作用生成莫來石，起到粘結氧化鋁纖維與微粉顆粒以及封閉氣孔的作用，從而使氧化鋁纖維板具備硬質、耐侵蝕的性能。本發明將氧化鋁纖維和氧化鋁微粉加硅溶膠拌合成泥料，再倒入模具成型為纖維板濕坯，可以避免采用傳統濕法真空吸濾成型出現的氧化鋁微粉沉積堵塞濾孔的現象。本發明將纖維板濕坯留在成型模具內自然晾干，固化定型后再進行烘干，可以防止濕坯直接從模具中取出發生變形。本發明在烘干纖維板之后、高溫煅燒之前進行切割和打孔，是因為此時纖維板強度適中，便于加工，而經高溫煅燒之后，強度和硬度大大提高，加工相對困難。