专利名称：含单质硅的高热态强度高铝质预制件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耐火材料，特别是涉及一种含单质硅的高热态强度高铝质预制件。
背景技术：
目前，耐火材料在材质上主要以氧化物材料和碳复合材料为主。以氧化物为主的耐火材料通常脆性较大，难以同时满足高强度和良好热震稳定性的要求。碳复合耐火材料是在氧化物类耐火材料中引入石墨等炭质组分，从而达到改善氧化物类耐火材料脆性的目的。但此类材料存在抗氧化性差、导热率过高以及使用范围有限等缺点。在此基础上，在氧化物体系中引入金属Al、Si或Si3N4、Sialon等非氧化物相的做法成为耐火材料领域的一个新的研究热点。
众多研究表明，氧化物-非氧化物复合材料具有较高的高温强度和抗氧化性能， 优良的抗热震性、抗侵蚀性能，可望成为高温工业关键部位使用的新一代优质高性能耐火材料。
高铝质预制件通常采用浇注料的方法预制成形，个别产品需要再经高温烧成。普通高铝质预制件的综合性能不够高，例如热态强度低、脆性大，难以满足使用要求，应用范围有限，产品附加值低。因此，开发性能优异的预制件产品，并对产品质量实现可控，是一种有效保证用户行业稳定生产的途径，也是耐火材料行业目前急需解决的问题。发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种含单质硅的高热态强度高铝质预制件。利用本发明技术方案制备的含单质硅高热态强度高铝质预制件，其高温性能、热震稳定性和体积稳定性均优于普通高铝质预制件。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为本发明提供一种含单质硅的高热态强度高铝质预制件，所述高热态强度高铝质预制件是通过以下方法制备而成a、原料组成以重量百分含量表示，所述含单质硅高热态强度高铝质预制件的原料中含有高铝矾土 80 90%，单质硅1 10%和结合剂5 10% ；所述结合剂为水合氧化铝、铝酸钙水泥和硅灰三者中的任两种或三种的混合物，三者混合时的重量混合比例为1 :1 2 1. 5 3 ；b、按照步骤a所述的含单质硅高热态强度高铝质预制件的原料组成称取各种原料，另外加入分散剂，分散剂的加入量为步骤a中所述原料总重量的0. 1 0. 5%，然后将各种原料和分散剂采用搅拌机干混至均勻，得到干混物料；C、在步骤b得到的干混物料中加入占干混物料总重量6 8%的水，搅拌均勻，然后注入模具中，在振动台上或借助振动棒振动成型，成型后得到预制件；d、将步骤c得到的预制件在模中于室温25°C下养护1天，然后脱模，脱模后再于室温25°C下自然养护1天，将自然养护后的预制件放入烘烤窑中进行烘烤，烘烤温度为100 150°C，烘烤时间为24 72小时；e、将步骤d烘烤后的预制件放入高温窑中，在1350 1500°C下高温烧成，达到1350 1500°C时保温时间为16 48小时，烧成后停窑，冷却至室温，出窑复检并装箱，得到产品含单质硅的高热态强度高铝质预制件。
根据上述的含单质硅的高热态强度高铝质预制件，步骤a中所述高铝矾土中Al2O3 的含量彡75% ；所述高铝矾土是由粒度为8 5mm高铝矾土 15 25%、5 3mm高铝矾土 10 20%、3 Imm高铝矾土 10 20%、1 0. Imm高铝矾土 15 25%、180目高铝矾土 5 15%和320目高铝矾土 1 10%组成。
根据上述的含单质硅的高热态强度高铝质预制件，步骤a中所述单质硅中Si含量彡98% ；所述单质硅是粒度为150目单质硅和200目单质硅中的任一种或两种的混合物；所述150目单质硅和200目单质硅两种混合时的混合重量比例为1 :1 3。
根据上述的含单质硅的高热态强度高铝质预制件，步骤b中所述分散剂为常用无机类分散剂或常用有机类分散剂，加入量为干混物料总重量的0. 1 0. 5%。
根据上述的含单质硅的高热态强度高铝质预制件，所述常用无机类分散剂为水玻璃、三聚磷酸钠或六偏磷酸钠。
根据上述的含单质硅的高热态强度高铝质预制件，所述常用有机类分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和聚丙烯酰胺中的任一种。
本发明的积极有益效果1、本发明产品是在传统高铝质预制件的基础上引入单质硅，在氧化气氛条件下高温烧成，其中的单质硅首先氧化生成高活性的SiO2,这些高活性的SiA又可与体系中的AI2O3发生原位反应，生成针柱状交叉结构的莫来石相，从而起到强化增韧的作用，有助于提高产品的常温性能、高温性能和热震稳定性。单质硅在氧化气氛下生成SiA的氧化反应以及原位莫来石反应均伴随一定的体积膨胀，有利于提高产品在高温下的体积稳定性。
2、本发明产品解决了普通高铝质预制件高温性能不好、高温体积稳定性较差等疑难问题，并且提高了常温强度。本发明产品的性能检测数据详见表1。
表1本发明产品的技术性能检测数据
权利要求
1.一种含单质硅的高热态强度高铝质预制件，其特征在于，所述高热态强度高铝质预制件是通过以下方法制备而成a、原料组成以重量百分含量表示，所述含单质硅高热态强度高铝质预制件的原料中含有高铝矾土 80 90%，单质硅1 10%和结合剂5 10% ；所述结合剂为水合氧化铝、铝酸钙水泥和硅灰三者中的任两种或三种的混合物，三者混合时的重量混合比例为1 :1 2 1. 5 3 ；b、按照步骤a所述的含单质硅高热态强度高铝质预制件的原料组成称取各种原料，另外加入分散剂，分散剂的加入量为步骤a中所述原料总重量的0. 1 0. 5%，然后将各种原料和分散剂采用搅拌机干混至均勻，得到干混物料；C、在步骤b得到的干混物料中加入占干混物料总重量6 8%的水，搅拌均勻，然后注入模具中，在振动台上或借助振动棒振动成型，成型后得到预制件；d、将步骤c得到的预制件在模中于室温25°C下养护1天，然后脱模，脱模后再于室温 25°C下自然养护1天，将自然养护后的预制件放入烘烤窑中进行烘烤，烘烤温度为100 150°C，烘烤时间为24 72小时；e、将步骤d烘烤后的预制件放入高温窑中，在1350 1500°C下高温烧成，达到1350 1500°C时保温时间为16 48小时，烧成后停窑，冷却至室温，出窑复检并装箱，得到产品含单质硅的高热态强度高铝质预制件。
2.根据权利要求1所述的含单质硅的高热态强度高铝质预制件，其特征在于步骤a 中所述高铝矾土中Al2O3的含量彡75% ；所述高铝矾土是由粒度为8 5mm高铝矾土 15 25%、5 3mm高铝矾土 10 20%、3 Imm高铝矾土 10 20%、1 0. Imm高铝矾土 15 25%、180目高铝矾土 5 15%和320目高铝矾土 1 10%组成。
3.根据权利要求1所述的含单质硅的高热态强度高铝质预制件，其特征在于步骤a 中所述单质硅中Si含量> 98% ；所述单质硅是粒度为150目单质硅和200目单质硅中的任一种或两种的混合物；所述150目单质硅和200目单质硅两种混合时的混合重量比例为1 1 3。
4.根据权利要求1所述的含单质硅的高热态强度高铝质预制件，其特征在于步骤 b中所述分散剂为常用无机类分散剂或常用有机类分散剂，加入量为干混物料总重量的 0. 1 0. 5%O
5.根据根据权利要求4所述的含单质硅的高热态强度高铝质预制件，其特征在于所述常用无机类分散剂为水玻璃、三聚磷酸钠或六偏磷酸钠。
6.根据根据权利要求4所述的含单质硅的高热态强度高铝质预制件，其特征在于所述常用有机类分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和聚丙烯酰胺中的任一种。
全文摘要
本发明公开了一种含单质硅的高热态强度高铝质预制件。本发明预制件的制备方法为以高铝矾土、单质硅和结合剂为基本原料，首先在三种基本原料中加入分散剂，搅拌干混至均匀，然后在所得干混物料中加入水，搅拌均匀，注入模具中振动成型，成型后进行养护，接着放入烘烤窑中进行烘烤，烘烤后的预制件采用高温窑进行高温烧成，烧成后冷却至室温，得到产品含单质硅的高热态强度高铝质预制件。本发明产品解决了普通高铝质预制件高温性能不好、高温体积稳定性较差等疑难问题，并且提高了常温强度。本发明产品的高温性能、热震稳定性和体积稳定性均优于普通高铝质预制件。
文档编号C04B35/10GK102503470SQ20111032959
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者原志友, 张光普, 彭倩, 徐德亭, 李纪伟, 毕振勇 申请人:河南省耕生耐火材料有限公司