【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于耐火材料，具体涉及一种矿热炉用红柱石碳化硅砖及其制备方法。
技术介绍
1、矿热炉是生产多种铁合金的重要设备，矿热炉利用自焙电极对炉料进行加热，将金属元素从氧化物矿石中还原出来并对其进行熔炼。铁合金种类众多，不同铁合金冶炼时的工作温度不同，炉内金属熔体和炉渣性质不同，其损毁机理和毁损速度不同，因此需要选用具有不同物化性能的耐火材料。通常炉墙靠近渣线处、炉底电极下方损毁较快，这些位置的内衬材料最为关键，粘土砖、高铝砖等铝硅系耐火材料是矿热炉常用的内衬材料。
2、在铁合金冶炼过程中，炉底烧穿是最常出现的生产事故，炉衬使用寿命直接决定了矿热炉的寿命。矿热炉炉衬毁损的原因包括高温耐火材料的软化熔蚀，炉渣、熔融金属及反应气氛对耐火内衬的化学侵蚀，以及炉料和炉渣的机械冲刷，这三个方面的耦合作用会加速炉衬的毁损速度。随着矿热炉朝着大型化方向发展，现代矿热炉发展趋势是增加反应区冶炼强度，炉内工作温度和使用环境越来越苛刻，一些冶炼高碳铬铁的企业，铁水温度高达1600℃左右，炉衬结构的工作条件已经接近甚至超过了粘土砖、高铝砖等铝硅系耐火材料可能承受的性能范围。
技术实现思路
1、为解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种矿热炉用红柱石碳化硅砖及其制备方法，确保制备的红柱石碳化硅砖具有优良的力学性能和高温物理化学稳定性、热震稳定性好、荷重软化温度高、抗侵蚀及抗冲刷性能优异，用于矿热炉内衬，可有效延长矿热炉的使用寿命，有利于推动铁合金冶金行业的绿色低碳发展，社会经济效益显著。
2、为了实现上述目的，第一方面的，本专利技术提供一种矿热炉用红柱石碳化硅砖，包括主料和辅料；
3、所述主料以质量百分数计，包括组分：粒度小于5mm的红柱石70～75％、粒度小于1mm的碳化硅8～12％、粒度小于0.074mm的白刚玉和/或板状刚玉5～10％、改性α-al2o3微粉3～5％和粒度小于0.074mm的广西白泥细粉5～8％；
4、所述辅料包括组分：结合剂糊精、掺锆氧化钛和水，其中，结合剂糊精的质量为主料质量的0.5-0.8％，掺锆氧化钛的质量为主料质量的1-2％，水的质量为主料质量的3-3.5％。
5、进一步地，所述改性α-al2o3微粉的制备方法如下：
6、a1、将α-al2o3微粉置于naoh溶液中，搅拌9-12min，然后过滤，用纯净水洗涤3次后，置于烘箱中在105-110℃温度下烘干，得到碱洗α-al2o3微粉；
7、a2、将a1所得碱洗α-al2o3微粉与硬脂胺按质量比100：(15-17)混合，然后置于3倍体积的甲苯介质中，加热至70-85℃，搅拌3h，冷却后过滤，用甲苯反复冲洗，除去未被吸附的硬脂胺，烘干，即得改性α-al2o3微粉。
8、进一步地，a1中，naoh溶液的浓度为1mol/l。
9、进一步地，所述掺锆氧化钛的制备方法如下：
10、b1、配制体积浓度5％的hno3溶液和体积浓度65％的zro(no3)2水溶液，再配制ti(obu)4正丁醇溶液，冰浴冷却至0℃；ti(obu)4正丁醇溶液中各组分的体积比为正丁醇：ti(obu)4：h2o＝20：4：0.65；
11、b2、取b1所得hno3溶液和zro(no3)2溶液滴加至ti(obu)4正丁醇溶液中，三者体积相等，0℃下磁力搅拌0.5h，然后将混合液放入相对温度45℃的水浴槽内，放置8h后，得到透明凝胶；
12、b3、将b2所得透明凝胶在120℃干燥24h，得到凝胶颗粒，将凝胶颗粒连续在430℃、530℃和630℃各焙烧8h，得到粉末，即为掺锆氧化钛。
13、进一步地，所述粒度小于5mm的红柱石由粒度3～5mm、粒度1～3mm、粒度0～1mm和粒度小于0.088mm的红柱石按质量比1：(2～3)：(0.5～1)：(1～2)组成。
14、进一步地，所述粒度小于1mm的碳化硅由粒度0～1mm和粒度小于0.074mm的碳化硅按质量比(1～2)：(1～2)组成。
15、进一步地，所述结合剂糊精为黄糊精。
16、第二方面的，本专利技术提供一种上述的矿热炉用红柱石碳化硅砖的制备方法，包括如下步骤：
17、s1、用混练机将主料组分和辅料组分混匀，得到混合物料；
18、s2、用压力机将s1所得混合物料压制成型，得到砖坯；
19、s3、用干燥器将s2所得砖坯干燥至残余水分＜0.5％后，将砖坯置于高温隧道窑中进行烧成，烧成结束后进行冷却，即得红柱石碳化硅砖。
20、进一步地，s2中，压力机的压力为630吨。
21、进一步地，s3中，烧成温度为1450～1550℃，在烧成温度条件下保温时间为6～10h。
22、本申请具有以下有益效果：
23、1、本专利技术采用高纯度红柱石为主要原料，高温下红柱石就转变为莫来石；由红柱石转化生成的玻璃相石英大部分镶嵌于莫来石晶体之间，高温状态下，软化或液化后的莫来石晶体内的玻璃相通过弹性形变吸收莫来石的体积变化；因此由红柱石转化而得的莫来石比由其它原料制备的莫来石更具有高温稳定和抗热震性能。
24、碳化硅具有硬度大耐冲刷(莫氏硬度9～9.5)、热导率高、热膨胀系数小等特点，同时它还具有抗侵蚀、抗氧化和高温强度大等优异性能，本专利技术引入碳化硅，增加了产品的抗冲刷能力，改善其热震稳定性；同时利用碳化硅的氧化,在表面形成高粘度氧化膜的自保护作用，堵塞了气孔,减缓了材料受到的侵蚀。
25、掺锆氧化钛增加了产品的抗冲刷能力，改善其热震稳定性；同时在表面氧化形成高粘度氧化锆保护膜的自保护作用，堵塞了气孔，减缓了材料受到的侵蚀。
26、改性α-al2o3微粉使其表面为亲油性，避免改性α-al2o3微粉在有水的环境中团聚，有助于提高α-al2o3在基体材料中的分散性和稳定性，从而更好地发挥其增强作用；改性α-al2o3微粉填充了颗粒间隙，增加了材料的致密度；改性α-al2o3、刚玉与广西白泥、红柱石莫来石化转变及碳化硅氧化产生的二氧化硅进一步发生莫来石化反应，一次莫来石化及二次莫来石化产生的体积膨胀，填充了部分气孔，降低了气孔孔径；生成的针柱状莫来石形成交叉网络结构，既增加了制品的强度、提高了制品的荷重软化温度，也改善了产品的热震稳定性；尤其是红柱石的莫来石化及二次莫来石化在高温使用过程中持续进行，赋予产品更好的抗蠕变能力。
27、2、掺锆氧化钛与改性α-al2o3微粉之间形成稳定的相界面，有助于提高复合材料的抗热震性和抗侵蚀性。在高温下，掺锆氧化钛和碳化硅之间形成稳定的化学键合，增强材料内部的结合力，提高其抗侵蚀性；在高温下，掺锆氧化钛的锆元素与氧化铝和氧化硅中的氧原子发生替代反应，形成固溶体，这种替代使得晶体结构中的一部分原子被锆原子所替代，从而改变了晶体的化学组成和物理性质；在高温下，锆元素还可以与氧化铝和氧化硅反应生成新的化合物相，如氧化锆等，固溶体和新的化合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种矿热炉用红柱石碳化硅砖，其特征在于，包括主料和辅料；
2.根据权利要求1所述的矿热炉用红柱石碳化硅砖，其特征在于，所述改性α-Al2O3微粉的制备方法如下：
3.根据权利要求2所述的矿热炉用红柱石碳化硅砖，其特征在于，A1中，NaOH溶液的浓度为1mol/L。
4.根据权利要求1所述的矿热炉用红柱石碳化硅砖，其特征在于，所述掺锆氧化钛的制备方法如下：
5.根据权利要求1所述的矿热炉用红柱石碳化硅砖，其特征在于，所述粒度小于5mm的红柱石由粒度3～5mm、粒度1～3mm、粒度0～1mm和粒度小于0.088mm的红柱石按质量比1：(2～3)：(0.5～1)：(1～2)组成。
6.根据权利要求1所述的矿热炉用红柱石碳化硅砖，其特征在于，所述粒度小于1mm的碳化硅由粒度0～1mm和粒度小于0.074mm的碳化硅按质量比(1～2)：(1～2)组成。
7.根据权利要求1所述的矿热炉用红柱石碳化硅砖，其特征在于，所述结合剂糊精为黄糊精。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的矿热炉用红柱石碳化硅砖的制备方
9.根据权利要求8所述的矿热炉用红柱石碳化硅砖的制备方法，其特征在于，S2中，压力机的压力为630吨。
10.根据权利要求8所述的矿热炉用红柱石碳化硅砖的制备方法，其特征在于，S3中，烧成温度为1450～1550℃，在烧成温度条件下保温时间为6～10h。
...【技术特征摘要】
1.一种矿热炉用红柱石碳化硅砖，其特征在于，包括主料和辅料；
2.根据权利要求1所述的矿热炉用红柱石碳化硅砖，其特征在于，所述改性α-al2o3微粉的制备方法如下：
3.根据权利要求2所述的矿热炉用红柱石碳化硅砖，其特征在于，a1中，naoh溶液的浓度为1mol/l。
4.根据权利要求1所述的矿热炉用红柱石碳化硅砖，其特征在于，所述掺锆氧化钛的制备方法如下：
5.根据权利要求1所述的矿热炉用红柱石碳化硅砖，其特征在于，所述粒度小于5mm的红柱石由粒度3～5mm、粒度1～3mm、粒度0～1mm和粒度小于0.088mm的红柱石按质量比1：(2～3)：(0.5～1)：(1～2)组成。
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：周星辉，
申请(专利权)人：新密市正兴耐火材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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