本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚的制備方法。

背景技術(shù)：

鋁硅質(zhì)耐火磚是一種粘土質(zhì)耐火材料，上世紀(jì)60年代初就被用做煉鋼轉(zhuǎn)爐的爐襯材料，為我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼工業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。到上世紀(jì)80年代末，由于鎂碳磚的推廣與使用，使粘土質(zhì)耐火材料的用量大量縮減。進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，隨我國(guó)不銹鋼和潔凈鋼生產(chǎn)的快速發(fā)展，尤其是鋼鐵價(jià)格的下滑，粘土質(zhì)耐火材料以其價(jià)格低以及環(huán)保的優(yōu)勢(shì)而得到重新重視。

鋁硅質(zhì)耐火磚耐火度1580～1770℃，高溫耐壓強(qiáng)度大于58.8Mpa（1000～1200℃）, 荷重軟化溫度1250～1400℃，高溫體積穩(wěn)定小于1%，抗熱震性好，抗渣性好。目前對(duì)于鋁硅質(zhì)耐火磚的制作與使用上不但強(qiáng)調(diào)高導(dǎo)熱耐火材料的制備，也從其用途上進(jìn)行設(shè)計(jì)。將高導(dǎo)熱、中等導(dǎo)熱材料相結(jié)合的爐襯設(shè)計(jì)思想從爐底擴(kuò)展到爐缸、爐腰、爐腹和爐身部分，使高爐爐缸、爐底等部分得到了一個(gè)特定的等溫線(xiàn)分布，保證了冶煉正常進(jìn)行。如果采用單一溫度等級(jí)的高溫耐火作為爐襯，既浪費(fèi)了材料，又由于高溫耐火磚的售價(jià)往往較高，從而導(dǎo)致企業(yè)使用成本上升，減少了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。然而，目前所制備的鋁硅質(zhì)耐火磚多為灰土色，在高爐爐缸的施工過(guò)程中，往往辨識(shí)度不足，易造成施工誤操作而影響冶煉正常進(jìn)行，也浪費(fèi)資源。因此，如何提高鋁硅質(zhì)耐火磚的辨識(shí)度，提高施工效率，降低耐火磚的使用成本，保證冶煉正常進(jìn)行具有重要的意義。

此外，燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚過(guò)程中多使用有機(jī)結(jié)合劑，在高溫?zé)Y(jié)的過(guò)程中會(huì)被碳化。碳素具有熱膨脹率低的特點(diǎn)，將碳素作為填料在熔融體系中分散，使與碳結(jié)合的基體部分形成柔性結(jié)構(gòu)化、韌性化，從而使該耐火材料的宏觀(guān)特性被改善，抑制耐火材料裂紋的產(chǎn)生。缺點(diǎn)是，碳容易受到氧化侵蝕，反而使耐火材料的結(jié)構(gòu)遭受破壞。因此，提供一種燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚的抗氧化方法是非常重要的研究方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服有鋁硅質(zhì)耐火磚辨識(shí)度及抗氧化能力不足的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚的制備方法。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)實(shí)現(xiàn)的：

一種彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚的制備方法，所述彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚由混合料、耐火纖維、結(jié)合劑和表面整理劑燒結(jié)而成，所述混合料由高嶺土、地開(kāi)石、白云母、鋯石、磷釔礦、鈦鐵礦、著色物質(zhì)以及耐火纖維組成，所述結(jié)合劑為聚乙烯醇水溶液、羧甲基纖維素水溶液、海藻酸鈉水溶液和聚甲基丙烯酸甲酯水溶液中的一種或幾種，所述著色物質(zhì)為三氧化二鐵、氧化亞鐵、氧化亞銅、五氧化二釩和三氧化二鉻中的一種或幾種，所述耐火纖維為氧化鋯耐火纖維、氧化鋁耐火纖維、莫來(lái)石耐火纖維、硅酸鋁耐火纖維和高鋁質(zhì)耐火纖維中的一種或幾種，步驟如下：

1）混合料：按質(zhì)量配比稱(chēng)取高嶺土、地開(kāi)石、白云母、鋯石、磷釔礦、鈦鐵礦以及著色物質(zhì)，碾碎至50～150目，600～800℃下保溫1～3小時(shí)得到混合料；

2）混合漿：取混合料、耐火纖維以及結(jié)合劑混合，并加水?dāng)嚢杈鶆蚝箨惢?～2天，得到混合漿；

3）待整理磚：利用制磚模具對(duì)混合漿進(jìn)行制磚，于80～85℃下烘焙5～6小時(shí)，得到待整理磚；

4）整理磚：將待整理磚浸沒(méi)于表面整理液中，時(shí)間為10～60分鐘，得到整理磚；

5）待燒磚：將整理磚于在60～80℃溫度下烘焙6～8小時(shí)，得到待燒磚；

6）燒結(jié)成型：將待燒磚分段保溫?zé)Y(jié)成型，得到彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚。

本發(fā)明所制備的是一種長(zhǎng)期穩(wěn)定使用的彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚，在組成上，本發(fā)明引入了耐火纖維作為燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚填充物質(zhì)。與其它耐火材料相比，耐火纖維具有密度?。ㄖ挥心突鸫u的1/5-1/10），導(dǎo)熱系數(shù)小（為輕質(zhì)磚的1/3），熱容小，升溫速度快等特點(diǎn)。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，以耐火纖維為填充物質(zhì)所制得的彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚具有優(yōu)良抗侵蝕性能、抗?jié)B透性、抗剝落性能和優(yōu)良的熱震穩(wěn)定性能，在彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚原料上使用耐火纖維是本發(fā)明一個(gè)發(fā)明點(diǎn)之一。

在本說(shuō)明書(shū)中，為克服燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚辨識(shí)度的不足，發(fā)明人使用金屬氧化物作為著色物質(zhì)對(duì)燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚進(jìn)行著色，所使用的著色物質(zhì)多為價(jià)格低廉、健康環(huán)保的金屬氧化物。

在原料中加入著色物質(zhì)實(shí)現(xiàn)對(duì)燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚的著色是本發(fā)明的重要發(fā)明點(diǎn)之一。經(jīng)發(fā)明人實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加入2%～5%的著色物質(zhì)，制得的燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚表現(xiàn)出了著色物質(zhì)的本色，其中三氧化二鐵、五氧化二釩的加入可獲黃色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚，氧化亞銅可得紅色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚，氧化亞鐵、三氧化二鉻可得綠色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚。本發(fā)明對(duì)燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚進(jìn)行著色，這對(duì)于傳統(tǒng)意義上無(wú)彩色的燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚是一個(gè)重要的補(bǔ)充。

本說(shuō)明書(shū)中，在原料配比上并未直接加入碳素材料，然而結(jié)合劑為有機(jī)化合物，該有機(jī)化合物的加入正是為碳素的形成提供原料，在彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚的高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中，有機(jī)化合物受到高溫的作用而碳化形成碳素。與碳素結(jié)合的基體部分形成柔性結(jié)構(gòu)化、韌性化，使該耐火材料的宏觀(guān)特性被改善，抑制導(dǎo)致耐火材料破裂的產(chǎn)生，甚至可以減少裂紋的產(chǎn)生。即碳素容易受到氧化侵蝕，反而使耐火材料的結(jié)構(gòu)遭受破壞。

對(duì)所制得的彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚進(jìn)行表面整理方法是本發(fā)明的另一個(gè)重要發(fā)明點(diǎn)。本發(fā)明首先配備表面整理液，以水鎂石和鋁土礦為表面整理劑。水鎂石的主體成分為氫氧化鎂，氫氧化鎂在350℃下熔融并分解成氧化鎂和水。鋁土礦的主體成分氫氧化鋁，氫氧化鋁在300℃下熔融并分解成氧化鋁和水。將400～600目表面整理劑在分散劑的作用下與水形成具有一定粘度的懸浮體系，即為表面整理液。

將待整理磚浸入表面整理液中，表面整理劑粘附至待整理磚的表面。將表面粘附有表面整理劑的整理磚于60～80℃溫度下烘焙6～8小時(shí)，其目的是去除整理磚所吸附的水分。發(fā)明人經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)表明，在去除水分過(guò)程的溫度不宜過(guò)高，較低的溫度利于表面整理劑在耐火磚表面的均勻分布。將烘焙完畢所得的待燒磚于700～900℃條件下進(jìn)行保溫，除耐火磚磚體本身發(fā)生變化之外，表面整理劑在鋁硅質(zhì)耐火磚的表面熔融、均勻擴(kuò)散并逐漸失水，當(dāng)溫度升至1100～1200℃時(shí)，表面整理劑完全失水，本說(shuō)明書(shū)中的表面整理劑會(huì)在耐火磚的表面形成致密的氧化鎂或氧化鋁物質(zhì)層，氧化鎂或氧化鋁的熔點(diǎn)較高，分別為2800℃和2054℃，可知，在彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚表面形成致密的氧化鎂或氧化鋁層并不會(huì)影響耐火磚的使用溫度，且可以起到將耐火磚中的碳素與空氣中氧化組分相隔離的作用，以避免碳素受到氧化作用以影響本發(fā)明鋁硅質(zhì)耐火磚的使用壽命。此外，經(jīng)測(cè)試，鋁硅質(zhì)耐火磚表面的氧化鎂或氧化鋁層厚度為1～2微米，不會(huì)對(duì)本發(fā)明所制得的彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚的表面色產(chǎn)生較大影響。

優(yōu)選地，所述混合料的質(zhì)量配比為高嶺土30%～45%，地開(kāi)石20%～30%，白云母15%～25%，鋯石 5%～15%，磷釔礦5%～10%，鈦鐵礦1%～5%，著色物質(zhì)2%～5%，總量為100%。

優(yōu)選地，所述混合漿中，混合料的含量為60wt%～70wt%，耐火纖維的含量為20wt%～25wt%，結(jié)合劑的含量為5wt%～10wt%，水的含量為5wt%～10wt%，總量為100wt%。

優(yōu)選地，所述表面整理液中，表面整理劑的含量為20wt%～30wt%，分散劑的含量為5wt%～10wt%，水的含量為60wt%～75wt%，總量為100wt%。

優(yōu)選地，所述表面整理劑為水鎂石粉末和鋁土礦粉末中的一種或兩種，粒徑為400～600目。

優(yōu)選地，所述分散劑為水玻璃、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉和焦磷酸鈉中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述聚乙烯醇水溶液的濃度為3wt%～5wt%，所述羧甲基纖維素水溶液的濃度為2wt%～8wt%，所述海藻酸鈉水溶液的濃度為4wt%～7wt%，所述聚甲基丙烯酸甲酯水溶液的濃度為2wt%～5wt%。

優(yōu)選地，分段保溫?zé)Y(jié)成型是在工業(yè)氮?dú)獾臍夥障峦瓿伞?/p>

優(yōu)選地，分段保溫?zé)Y(jié)成型是在700～900℃條件下保溫6～12小時(shí)，然而以升溫速度10～20℃/分升溫至1100～1200℃并保溫6～12小時(shí)。

優(yōu)選地，所述彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚的顏色為紅色、綠色和黃色中的一種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：（1）通過(guò)高嶺土、地開(kāi)石、白云母、鋯石、磷釔礦、鈦鐵礦、著色物質(zhì)、耐火纖維、結(jié)合劑以及表面整理劑燒制而成的彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚具有優(yōu)良抗侵蝕性能、抗?jié)B透性、抗剝落性能和優(yōu)良的熱震穩(wěn)定性能；（2）所得彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚色澤新艷、顏色多樣，是對(duì)無(wú)彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚的一個(gè)重要補(bǔ)充；（3）通過(guò)表面整理劑對(duì)耐火磚進(jìn)行表面整理，制得彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚具有耐久性的抗氧化性能。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

取稱(chēng)高嶺土40.3wt%、地開(kāi)石21.3wt%、白云母16.3wt%、鋯石 8.6wt%、磷釔礦7.2wt%、鈦鐵礦2.4wt%以及氧化亞銅3.9wt%，碾碎至50目，600℃下保溫1小時(shí)得到混合料。稱(chēng)取混合料65.3wt%、氧化鋯耐火纖維21.2wt%、羧甲基纖維素水溶液（濃度為5%）8.2wt%以及水5.3wt%，攪拌混合均勻并陳化1天得到混合漿。利用制磚模具對(duì)混合漿進(jìn)行制磚，并于80℃下烘焙5小時(shí)得到待整理磚。稱(chēng)取400目水鎂石粉末25.5wt%、水玻璃8.2wt%以及水66.3wt%混合、攪拌均勻得到表面整理液。將待整理磚浸沒(méi)于表面整理液中，時(shí)間為15分鐘，得到整理磚，將該整理磚于65℃溫度下烘焙6小時(shí)制得待燒磚。待燒磚在工業(yè)氮?dú)夥諊?，?00℃條件下保溫6小時(shí)，然而以升溫速度10℃/分升溫至1100℃并保溫6小時(shí)得到彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚。

利用Datacolor SF600X測(cè)色儀對(duì)彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚進(jìn)行測(cè)色，其色度指標(biāo)為L^* 37.2，a^* 39.2，b^* 8.1，由色度指標(biāo)可知，本實(shí)施例所制得彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚的顏色為紅色。

實(shí)施例2

取稱(chēng)高嶺土36.5 wt%、地開(kāi)石20.1 wt%、白云母15.7 wt%、鋯石 13.6 wt%、磷釔礦5.7 wt%、鈦鐵礦3.6 wt%以及氧化亞鐵4.8 wt%，碾碎至100目，650℃下保溫2小時(shí)得到混合料。稱(chēng)取混合料68.5wt%、氧化鋁耐火纖維19.3wt%、聚乙烯醇水溶液（濃度為4%）5.4wt%以及水6.8wt%，攪拌混合均勻并陳化2天得到混合漿。利用制磚模具對(duì)混合漿進(jìn)行制磚，并于85℃下烘焙6小時(shí)得到待整理磚。稱(chēng)取400目鋁土礦粉末21.5wt%、三聚磷酸鈉9.2wt%以及水69.3wt%混合、攪拌均勻得到表面整理液。將待整理磚浸沒(méi)于表面整理液中，時(shí)間為30分鐘，得到整理磚，將該整理磚于70℃溫度下烘焙8小時(shí)制得待燒磚。待燒磚在工業(yè)氮?dú)夥諊?，?00℃條件下保溫9小時(shí)，然而以升溫速度20℃/分升溫至1200℃并保溫9小時(shí)得到彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚。

利用Datacolor SF600X測(cè)色儀對(duì)彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚進(jìn)行測(cè)色，其色度指標(biāo)為L^* 56.8，a^* -49.1，b^* 10.6，由色度指標(biāo)可知，本實(shí)施例所制得彩色燒結(jié)鋁硅質(zhì)耐火磚的顏色為綠色。