[發明專利]澆注成形堇青石-莫來石耐火材料及其生產工藝

有效

• 申請號: 201110319704.1
• 申請日: 2011-10-12
• 公開（公告）號: CN102503455A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 袁林;王杰曾;楊圣瑋;于龍泉;劉錫俊
• 申請（專利權）人: 瑞泰科技股份有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/622
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種澆注成形堇青石-莫來石耐火耐火材料及其生產工藝，具有易于成形、易于養護、易于燒結的優點、所制產品具有純度高、強度大、耐高溫和抗熱震性好的特性，適合用于制造大型、特異形耐火材料制品。

背景技術

現代陶瓷窯廣泛采用了高速燒咀、氣流攪拌、空氣急冷以加快窯內氣固之間的熱交換；采用支柱-橫梁-棚板組成的構架支撐坯件，以使窯氣和坯件直接接觸；采用低蓄熱、高強度、高導熱和高抗熱震性的窯具材料，以減輕窯具的重量和減少窯具的蓄熱；采用了超輕質、低蓄熱的窯車和高保溫的窯體，以減少通過窯體的散熱。這樣，顯著增強了有效傳熱，減少了無效傳熱，陶瓷窯的產量、燃耗、成本、壽命等技術經濟指得到極大改善。

陶瓷工業廣泛使用堇青石-莫來石耐火材料制品。一般，堇青石-莫來石耐火材料制品以莫洛凱特(一種莫來石-高硅氧玻璃復合原料)為骨料，以滑石、粘土、氧化鋁為基質，加入水和少量化學外加劑，混練后塑性狀態，用模壓、擠壓的方式成形?；蛘?，加入較多的水，拌合后成流態，用石膏模具成形。以上工藝的缺點是：用機壓的方式成形，制品的形狀、尺寸受到限制，不能制作大型、特異形耐火材料制品；用石膏模具成形，脫模時間長、生產效率低。還有，坯體強度低、燒結溫度窄，常因破損、過燒、欠燒產生大量廢品。

一些中小鋼包使用鎂鋁質澆注料。這種耐火材料采用鎂砂、硅灰作為結合劑，常溫利用MgO-SiO₂-H₂O系的水化反應產生結合，高溫通過固相反應形成鎂鋁尖晶石(分子式為MA)-鎂橄欖石(分子式M₂S)-方鎂石(分子式M)基質結合礬土骨料的組織，從而具有一定的耐火性和抗侵蝕性。受到鎂鋁質耐火澆注料的啟發，一些利用鎂砂、硅灰、氧化鋁微粉、煅燒高嶺土作為原料，常溫利用MgO-SiO₂-H₂O系的水化反應產生結合，熱處理后形成堇青石(M₂A₂S₅)基質產生結合，從而制備出澆注成形的堇青石-莫來石耐火制品。但是，這種工藝的最大缺點是固化速度慢、養護時間長、脫模強度低，特別是冬季無法組織生產，因而幾乎沒有實用價值。

鎂硅系水化物質(MgO-SiO₂-H₂O)能夠成功用于鋼鐵工業的鋁鎂質澆注料，卻難以用于陶瓷工業的堇青石-莫來石澆注成形耐火材料，主要在于結合相的化學組成不同。鋼鐵工業鎂鋁質澆注料的主要結合相是鎂橄欖石。鎂橄欖石的化學式為M₂S，重量百分比(下同)MgO＝57.1％、SiO₂＝42.9％。所以，鎂鋁質澆注料可以占耐火材料總重量約30％的基質中，加入占總量10％的鎂砂，依靠大量加入的MgO，形成足夠多的水化物，獲得需要的硬化時間和脫模強度。但是，堇青石-莫來石耐火制品的結合相是堇青石。堇青石的分子式是M₂A₂S₅，含有氧化鎂13.79％、氧化鋁34.86％、氧化硅51.35％。由此可知：堇青石的MgO含量不到鎂橄欖石的1/4，因而澆注成形的堇青石-莫來石耐火材料不能向鋁鎂澆注料那樣通過加入大量鎂砂來獲得足夠塊的凝結速度和足夠高的脫模強度。因此，澆注成形堇青石-莫來石耐火材料必須解決鎂砂加入量小和養護時間短的矛盾之后，才真正具有實用價值。

發明內容

本發明的目的在于，研究一種澆注成形堇青石-莫來石耐火材料及其生產工藝。鎂砂是一種經過高溫死燒的氧化鎂，常溫下水化速度很慢，對于常規使用的325目鎂砂細粉，粒徑＜44μm。在鋼鐵工業用鋁鎂澆注料中，鎂砂只是表面發生了水化，但內部沒有水化，因而需要引入大量鎂砂才能形成足夠數量的水化物。對于澆注成形堇青石-莫來石耐火材料，雖不能引入大量氧化鎂，但可以提高鎂砂的水化活性。如果提高了水化活性，就可以加快水化速度，就可以解決低氧化鎂加入量，獲得快速凝結和高脫模強度的性能，從而解決硬化速度慢的問題，研制出具有實用價值的澆注成形堇青石-莫來石耐火材料及其生產工藝。本發明的工藝簡單、制造方便，具有易于成形、易于養護、易于燒結的優點、所制產品外形美觀，具有純度高、強度大、耐高溫和抗熱震性好的特性。

為實現發明，本發明要用粒徑小于10μm的鎂砂微粉代替目前使用的325目鎂砂細粉。同時，采取一系列技術措施提高耐火材料的工藝性能和使用性能。這些技術措施有：