本发明涉及一种玻璃窑炉用耐火材料及其制备方法和应用,属于耐火材料。
背景技术:
1、玻璃主要是石英砂和纯碱等经过高温熔化制成,玻璃窑炉就是熔制玻璃的设备,玻璃窑炉种类较多,如池窑、坩埚窑等。
2、目前所存在的问题是玻璃窑炉的炉衬通常会受到相当严重的物理磨损和化学侵蚀,并有热应力的作用,这是因为熔融的玻璃和玻璃原料具有较高的腐蚀性,在连续熔化的玻璃窑炉中,通常会不断进行腐蚀直至熔炉不能使用为止。在该过程中,炉衬的耐火材料会产生划痕甚至裂纹,裂纹会一直生长直至熔融玻璃外渗,从而影响耐火材料的使用寿命。
3、窑炉工作时的温度、化学侵蚀程度、速度与使用部位、熔化玻璃品种密切相关,当然耐火材料炉衬本身的品质也至关重要,玻璃窑炉用耐火材料会极大地影响窑炉的使用寿命及玻璃的生产成本。目前玻璃窑炉所用的耐火材料强度大,耐腐蚀能力高,但存在抗热震性能差,在温度变化较快时由于急冷或急热可能会导致产生一些细小裂纹。因此,需要提供一种抗玻璃液侵蚀效果好且抗热震性能强的玻璃窑炉用耐火材料。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种玻璃窑炉用耐火材料及其制备方法和应用,所要解决的技术问题是通过控制材料成分及比例,制备出适合玻璃窑炉使用的耐火材料,且其抗热震性强,耐玻璃液侵蚀。
2、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明提出的一种玻璃窑炉用耐火材料,按质量百分比计包含以下组分:
3、硅溶胶48%~52%;氧化铝颗粒11%~15%;焦宝石粉7%~10%;碳化硅5%~8%;钛酸铝2.3~2.7%;氧化锆5.5%~6.5%;氧化铈粉0.8~1.2%;硼砂2.8~3.2%;绢云母粉1.3~1.7%;莫来石5.5%~6.5%;氧化镁2.8~3.2%。
4、本发明的目的及解决技术问题还可以采用以下技术措施进一步实现。
5、优选地,前述的玻璃窑炉用耐火材料,其中所述硅溶胶中二氧化硅的质量浓度为40%~45%。
6、优选地,前述的玻璃窑炉用耐火材料,其中所述焦宝石粉的粒度小于0.3mm。
7、优选地,前述的玻璃窑炉用耐火材料,其中所述氧化锆的粒度为1~2mm。
8、优选地,前述的玻璃窑炉用耐火材料,其中每份氧化铝颗粒包括如下质量百分比的粒级:粒度为5~3mm的氧化铝30%;粒度为3~2mm的氧化铝40%;粒度为2~0.088mm的氧化铝20%;粒度<0.088mm的氧化铝10%。
9、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明提出的一种玻璃窑炉用耐火材料的制备方法,包括如下步骤:
10、s1将48%~52%的硅溶胶、11%~15%的氧化铝颗粒、7%~10%的焦宝石粉、5%~8%的碳化硅、2.3~2.7%的钛酸铝、5.5%~6.5%的氧化锆、0.8~1.2%的氧化铈粉、2.8~3.2%的硼砂、1.3~1.7%的绢云母粉、5.5%~6.5%的莫来石及2.8~3.2%的氧化镁混合搅拌28~32分钟,再经过静置3~4小时后得到混合料;
11、s2在氮气保护下,将静置后的混合料升温至105~115℃,再经过保温3.2~3.6小时后冷却至68~75℃进行浇模、冷却退火,得到玻璃窑炉使耐火材料。
12、优选地,前述的玻璃窑炉用耐火材料的制备方法,其中s1中,所述混合搅拌为:将大于2mm的粒度料混合搅拌均匀,再加入硅溶胶搅拌均匀,最后加入小于等于2mm的细粉料混合均匀。
13、优选地,前述的玻璃窑炉用耐火材料的制备方法,其中步骤s2中,所述氮气的体积百分比浓度为98%以上。
14、优选地,前述的玻璃窑炉用耐火材料的制备方法,其中步骤s2中,所述冷却退火的降温速率为2.8~3.3℃/min。
15、本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施来实现。本发明提出的一种玻璃窑炉,其包括前述的耐火材料。
16、相比于现有技术,本发明所述的玻璃窑炉用耐火材料及其制备方法和应用具有以下有益效果:
17、1.本发明所述的耐火材料,其适合玻璃窑炉使用,该耐火材料抗热震性强,且耐玻璃液侵蚀,可以有效解决当前技术生产中玻璃窑炉用耐火材料抗热震性差的技术问题;
18、2.本发明所述的耐火材料,其能够承受极高的温度而不熔化,对于玻璃窑炉这种需要在高温环境下长期运行的设备来说,该耐火材料的使用保证了炉体的结构稳定和使用寿命;
19、4.本发明所述的耐火材料,其具有较好的隔热性能,有助于减少热量的损失,从而降低能源消耗,节约成本;
20、5.本发明所述的耐火材料,其在使用过程中释放的污染物较少,有利于环境保护和符合可持续发展的要求;
21、6.本发明所述的耐火材料,其荷重软化温度为1858-1868℃,常温耐压强度为60.5-62.4mpa,经过1450℃、3h处理的抗折强度为21.1-21.9mpa,然后在1100℃保温20min后再在20℃冷水中急冷,反复进行30次的抗折强度为12.1-12.4mpa;不受玻璃的腐蚀;用稳态法测其导热系数为0.5-0.7w/(m*k);将300g的耐火材料在taber磨耗试验机上,以磨轮旋转1000次得到磨损量为50.9-51.5g,加热永久线变化(1450℃×2h)/%为0.10-0.11;
22、8.本发明所述的耐火材料的制备方法,其生产工艺简单,反应条件不需高温烧结,成本相对高温烧结耐火材料较低。
23、上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
1.一种玻璃窑炉用耐火材料,其特征在于,按质量百分比计包含以下组分:
2.如权利要求1所述的玻璃窑炉用耐火材料,其特征在于,所述硅溶胶中二氧化硅的质量浓度为40%~45%。
3.如权利要求1所述的玻璃窑炉用耐火材料,其特征在于,所述焦宝石粉的粒度小于0.3mm。
4.如权利要求1所述的玻璃窑炉用耐火材料,其特征在于,所述氧化锆的粒度为1~2mm。
5.如权利要求1所述的玻璃窑炉用耐火材料,其特征在于,所述氧化铝颗粒包括如下质量百分比的粒级:粒度为5~3mm的氧化铝30%;粒度为3~2mm的氧化铝40%;粒度为2~0.088mm的氧化铝20%;粒度<0.088mm的氧化铝10%。
6.一种玻璃窑炉用耐火材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
7.如权利要求6所述的玻璃窑炉用耐火材料的制备方法,其特征在于,步骤s1中,所述混合搅拌为:将大于2mm的粒度料混合搅拌均匀,再加入硅溶胶搅拌均匀,最后加入小于等于2mm的细粉料混合均匀。
8.如权利要求6所述的玻璃窑炉用耐火材料的制备方法,其特征在于,步骤s2中,所述氮气的体积百分比浓度为98%以上。
9.如权利要求6所述的玻璃窑炉用耐火材料的制备方法,其特征在于,步骤s2中,所述冷却退火的降温速率为2.8~3.3℃/min。
10.一种玻璃窑炉,其特征在于,其包括权利要求1-5任一项所述的耐火材料。