[發明專利]一種輕質莫來石-碳化硅耐火材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310471567.2
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103553650A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 鄢文;陳俊峰;李楠;魏耀武;韓兵強;柯昌明
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明屬于輕質耐火材料技術領域。尤其涉及一種輕質莫來石-碳化硅耐火材料及其制備方法。

背景技術

輕質耐火材料作為高溫窯爐的保溫內襯，對高溫工業的節能降耗有著至關重要的影響。隨著對節能減排要求日趨嚴格，發展微孔化、強度高、抗介質侵蝕能力強且導熱系數低的高效隔熱耐火材料已成為輕質耐火材料研究的一個重要方向。

莫來石有著低的熱膨脹系數、好的熱震穩定性、優異的機械性能和優良的化學穩定性，以莫來石為主要材質的輕質耐火材料的研究已有一定進展。如“一種含輕質多孔骨料的鋁硅質耐火磚及其制備方法”（CN200710052470.2）專利技術，采用Al₂O₃-SiO₂系的輕質骨料制得了鋁硅質輕質耐火磚，由于其輕質骨料是采用“一種多孔莫來石陶瓷材料及其制備方法”（CN200610019552.2）專利技術生產的，盡管其孔徑是微米級，但孔結構是開口氣孔，抗介質滲透能力差。又如“中密度莫來石碳化硅澆注料”（CN201310030944.9）專利技術，以具有閉口氣孔的剛玉空心球、氧化鋁空心球為輕質骨料，并引入碳化硅顆粒和細粉，制備了中密度莫來石碳化硅澆注料，盡管提高了強度和耐磨性能，但空心球的孔徑較大，一旦表面損毀，大氣孔將嚴重降低輕質耐火材料的抗介質滲透能力。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種制備工藝簡單的輕質莫來石-碳化硅耐火材料的制備方法，用該方法制備的輕質莫來石-碳化硅耐火材料物相組成和形貌可控、顯氣孔率和氣孔尺寸可控、熱震穩定性優異、抗介質侵蝕能力強、強度高和導熱率低。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：以40~60wt%的多孔莫來石-碳化硅顆粒、10~20%的莫來石細粉、1~5wt%的碳化硅細粉、18~24wt%的氫氧化鋁細粉、4.2~5.4wt%的硅石細粉、0.3~0.9wt%的二氧化硅微粉、0.3~3.6wt%的硅粉、0.2~1.5wt%的碳粉、0.1~0.9wt%的碳酸鎂細粉和0.1~0.5wt%的鋁粉為原料，外加所述原料4~6wt%的結合劑，攪拌均勻，機壓成型，成型后的坯體在110~210℃條件下保溫12~36小時；然后在還原氣氛下升溫至1200~1250℃，保溫1~2小時，再在還原氣氛下將溫度由1200~1250℃升溫至1400~1500℃，保溫3~8小時，即得輕質莫來石-碳化硅耐火材料。

所述多孔莫來石-碳化硅顆粒的制備方法是：以60~80wt%的氫氧化鋁細粉、14~18%的硅石細粉、1~3wt%的二氧化硅微粉、1~12wt%的硅粉、0.8~5wt%的碳粉和0.2~3wt%的碳酸鎂細粉為原料，外加所述原料4~6wt%的硅溶膠，攪拌均勻，機壓成型，成型后的坯體在110℃條件下保溫12~36小時；然后在還原氣氛下升溫至1200~1250℃，保溫1~3小時，再在還原氣氛下將溫度由1200~1250℃升溫至1400~1500℃，保溫3~8小時，即得多孔莫來石-碳化硅復合陶瓷材料；再將多孔莫來石-碳化硅復合陶瓷材料破碎，篩分，選取粒徑小于5mm的顆粒為多孔莫來石-碳化硅顆粒。

上述技術方案中，除多孔莫來石-碳化硅顆粒外的其余原料的成分和粒徑是：

莫來石細粉的Al₂O₃含量為60~76wt%，粒徑小于88μm；

碳化硅細粉的SiC含量大于96wt%，粒徑小于74μm；

氫氧化鋁細粉的Al(OH)₃含量大于98wt%，粒徑小于88μm；?

硅石細粉的SiO₂含量大于96wt%，粒徑小于74mm；

二氧化硅微粉的SiO₂含量大于93wt%，粒徑小于4μm；

硅粉的Si含量大于90wt%，粒徑為3~100μm；

碳粉的C含量大于90wt%，粒徑小于88μm；

碳酸鎂細粉的MgCO₃含量大于97wt%，粒徑小于88μm；

鋁粉的Al含量大于90wt%，粒徑為30~100μm。

所述結合劑為硅溶膠和液態酚醛樹脂中的一種或兩種；其中，硅溶膠的濃度為20~40wt%，液態酚醛樹脂的殘碳率大于40%。

所述機壓成型的壓力為50~150MPa。