【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋯剛玉磚，特別涉及一種鋯剛玉耐火磚及制備工藝。
技術介紹
1、鋯剛玉磚英文縮寫是azs，主要由氧化鋁和氧化鋯組成，同時含有少量的其他添加劑。通常氧化鋁含量較高，氧化鋯的加入使其具備特殊性能。例如，一種常見的鋯剛玉磚可能含有約70%的氧化鋁和30%的氧化鋯，還可能含有微量的硼砂、硅溶膠等添加劑，用于改善燒結性能。
2、鋯剛玉磚主要用于玻璃工業池窯，如玻璃熔窯的池壁、噴火口、上部結構、吊墻、胸壁等關鍵部位。在玻璃熔窯中，鋯剛玉磚能夠承受高達?1600℃以上的溫度和玻璃液的侵蝕，保證窯爐的正常運行和玻璃的生產質量。也可用于鋼鐵冶煉爐、水泥回轉窯、有色金屬冶煉等高溫工業領域。
3、而為了盡可能的提升鋯剛玉磚的各項性能參數，在制備鋯剛玉磚時，會向鋯剛玉磚內添加各種改善性能的添加劑，其中，納米材料具有獨特的尺寸效應和表面效應，將納米級的添加劑引入鋯剛玉磚中，可以改善其性能。例如，納米氧化鋁、納米氧化鋯等納米粒子的添加，能夠在磚體內部形成更細小的彌散相，阻礙裂紋的擴展，提高磚體的韌性和強度。同時，納米添加劑還可以與鋯剛玉磚的原有成分發生協同作用，提高其抗熱震性和抗侵蝕性。
4、例如，在專利申請號為cn201410765619.1的中國專利中公開了一種含氧化鉻的鋯剛玉磚的制備方法。以熔鑄鋯剛玉顆粒和氧化鉻顆粒為骨料，添加氧化鉻細粉、氧化鉻粉、α-al2o3粉和白剛玉細粉作基質，加入結合劑，經混料、成型和干燥后，放置于氮氣窯內，通過調整燒成氣氛的氧分壓，經低溫燒成制得，α-al2o3粉的粒度＜0.
5、但是，納米氧化鋁由于其高比表面積和表面能，容易發生團聚現象。如果在生產過程中不能有效地解決分散問題，團聚的納米氧化鋁顆粒可能會在鋯剛玉磚中形成局部缺陷，降低磚的整體性能。例如，團聚處可能成為應力集中點，在使用過程中更容易出現裂紋，影響磚的強度和耐久性。
技術實現思路
1、針對以上問題，本專利技術提供了一種鋯剛玉耐火磚及制備工藝，通過對納米氧化鋁進行改性處理，使得納米氧化鋁的表面原位生長一層碳納米管核殼結構，這種核殼結構可以阻止納米氧化鋁顆粒之間的直接接觸，從而降低納米氧化鋁團聚的可能性，進而使得納米氧化鋁均勻的分布在剛玉不定型耐火磚的內部，在磚體內部形成更細小的彌散相，阻礙裂紋的擴展，提高磚體的韌性和強度。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種鋯剛玉耐火磚，按重量份計包括：
4、氧化鋁粉55-65份，鋯英砂25-35份，改性納米氧化鋁粉1-5份，粘結劑2-6份，氧化鉻1-2份，氧化釔1-3份，助熔劑1-4份；
5、所述氧化鋁粉的粒徑為1-1.5mm，純度＞99%，所述鋯英砂為含氧化鋯65%、二氧化硅34%的鋯英砂，該鋯英砂的粒徑為0.05-2mm，所述改性納米氧化鋁粉為原位生長碳納米管改性的納米氧化鋁，該改性納米氧化鋁的表面原位生長一層碳納米管核殼結構。
6、其中，氧化鋁粉、納米氧化鋁粉均采購自山東恒嘉高純鋁業科技股份有限公司，鋯英砂采購自泉州華明貿易有限公司，鋯英砂采用分級添加，1-2mm的為粗顆粒鋯英砂、0.2-1mm的為中顆粒鋯英砂、0.05-0.2mm的為細顆粒鋯英砂，分極添加鋯英砂的含量分別為粗顆粒35%、中顆粒35%、細顆粒30%。
7、作為優選，所述改性納米氧化鋁粉的改性方法包括以下步驟：
8、步驟s1、納米氧化鋁分散，按重量份計，將10份的納米氧化鋁粉末加入到?200份的去離子水中，再加入5份的分散劑，使用超聲分散儀進行超聲處理，超聲功率為400w，頻率為40khz，超聲時間為60min，使納米氧化鋁均勻分散在溶液中；
9、步驟s2、催化劑負載，配制濃度為?0.1mol/l?的六水合硝酸鎳溶液100份，六水合硝酸鎳作為催化劑前驅體，將步驟s1中分散好的納米氧化鋁溶液緩慢加入到硝酸鎳溶液中，在室溫下磁力攪拌30分鐘，攪拌速度為400r/min，使硝酸鎳均勻吸附在納米氧化鋁表面，將混合溶液在80℃下旋轉蒸發至結晶，得到負載有硝酸鎳的納米氧化鋁粉末，將負載有硝酸鎳的納米氧化鋁粉末放入馬弗爐中，在400℃下煅燒3小時，升溫速率為?5℃/min，使硝酸鎳分解為氧化鎳，作為生長碳納米管的催化劑；
10、步驟s3、碳納米管原位生長，將負載有氧化鎳的納米氧化鋁粉末放入化學氣相沉積反應爐的石英管中部，通入氬氣作為保護氣，流量為100ml/min，升溫至?700℃，升溫速率為10℃/min，在700℃下保溫30分鐘，以去除粉末中的水分和雜質，然后通入乙炔作為碳源，流量為50ml/min，同時保持氬氣流量不變，反應時間為2-3小時，使碳納米管在納米氧化鋁表面原位生長；
11、步驟s4、后處理，步驟s3中的反應結束后，停止通入乙炔，繼續在氬氣保護下自然冷卻至室溫，將產物取出后，用濃度為1mol/l的稀鹽酸溶液浸泡2-3小時，以去除未反應的氧化鎳催化劑，然后用去離子水反復沖洗至中性，將改性后的納米氧化鋁在?80℃下真空干燥12小時，得到原位生長碳納米管改性的納米氧化鋁。
12、作為優選，所述步驟s1中，所述納米氧化鋁粉末為30-50nm的γ-納米氧化鋁粉末，純度＞99.9%，所述分散劑為peg-200聚乙二醇；
13、所述步驟s3中，所述乙炔的純度＞99.5%。
14、作為優選，所述粘結劑為硅溶膠，該硅溶膠中二氧化硅的含量在20%-40%，鐵含量＜?0.01%，鈉含量＜0.5%，且該硅溶膠的粘度為10-20mpa?s。
15、作為優選，所述硅溶膠中的硅溶膠粒子的粒徑為20-70nm。
16、作為優選，所述助熔劑為純度＞95%的硼砂，該硼砂中鐵含量≤0.005%，且該硼砂的粒徑為0.15mm。
17、此外，本專利技術還提供一種制備上述所述的鋯剛玉耐火磚的方法，包括以下步驟：
18、步驟t1、配料，按照配比，將氧化鋁粉、鋯英砂、改性納米氧化鋁粉、粘結劑、氧化鉻、氧化釔及助熔劑依次加入到混料機中；
19、步驟t2、混料，混料機以攪拌速度為120-180r/min，攪拌90-120min，確保原料充分混合均勻；
20、步驟t3、成型，將步驟t2中混合后的原料填入模具中，采用摩擦壓磚機或液壓機進行成型，成型壓力為150-220mpa，保壓時間為30-90?秒，使磚坯達到預設形狀；
21、步驟t4、干燥，成型后的磚坯與模具一起放入干燥爐內進行干燥，去除水分，干燥溫度為110-140℃，干燥時間為24-72小時；
22、步驟t5、燒結、干燥后的磚坯與模具一同放入保溫砂箱內后，放入高溫窯爐中進行燒結，燒結溫度為1650-1800℃，升溫速率為3-5℃/min，保溫時間為4-8小時；
23、步驟t6、退火，將燒結成型的鋯剛玉耐火磚與模具從保溫砂箱內同步取出后，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鋯剛玉耐火磚，其特征在于，按重量份計包括：
2.根據權利要求1所述的一種鋯剛玉耐火磚，其特征在于，所述改性納米氧化鋁粉的改性方法包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種鋯剛玉耐火磚，其特征在于：
4.根據權利要求1所述的一種鋯剛玉耐火磚，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的一種鋯剛玉耐火磚，其特征在于：
6.根據權利要求1所述的一種鋯剛玉耐火磚，其特征在于：
7.一種制備權利要求1-6任一項所述的鋯剛玉耐火磚的方法，其特征在于，包括以下步驟：
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于：
9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于：
10.根據權利要求7所述的方法，其特征在于：
【技術特征摘要】
1.一種鋯剛玉耐火磚，其特征在于，按重量份計包括：
2.根據權利要求1所述的一種鋯剛玉耐火磚，其特征在于，所述改性納米氧化鋁粉的改性方法包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種鋯剛玉耐火磚，其特征在于：
4.根據權利要求1所述的一種鋯剛玉耐火磚，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的一種鋯剛玉耐火磚...
【專利技術屬性】
技術研發人員：應飛，
申請(專利權)人：長興鼎宏耐火材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。