本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于不燒耐火磚的環(huán)保型耐火材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
耐火材料包括天然礦石以及按照一定的工業(yè)要求制造，具有一定的高溫力學(xué)性能、良好的體積穩(wěn)定性，并且是各種耐高溫設(shè)備必需的材料。耐火材料廣泛應(yīng)用于建材、陶瓷、化工、電力等工業(yè)領(lǐng)域，尤其在冶金工業(yè)中用量最大，在高溫工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中起著不可替代的重要作用。
當(dāng)前，在資源、環(huán)境日益成為制約我國耐火材料行業(yè)發(fā)展的“瓶頸”，經(jīng)濟和市場發(fā)展形勢發(fā)生變化的情況下，耐火材料行業(yè)的發(fā)展之路面臨著多重考驗和挑戰(zhàn)。近年來，由于不燒耐火磚制品成品率高，不用燒成窯爐，可節(jié)約能源，生產(chǎn)成本低和性能優(yōu)良，因而發(fā)展很快，新品種層出不窮，獲得了顯著的社會經(jīng)濟效益。然而，用于不燒耐火磚制品的傳統(tǒng)的耐火材料中多使用對環(huán)境污染的材料，如粘結(jié)劑多采用酚醛樹脂，酚醛樹脂作為耐火材料粘結(jié)劑具有粘結(jié)強度大、耐熱等優(yōu)點，但其制備得到的耐火材料不僅成本高、還含有游離酚、游離醛等有毒物質(zhì)，不利于環(huán)保。
中國專利文獻上公開了一種“耐火材料”，其公告號為cn104844238a，該發(fā)明提供的木質(zhì)素-糖組合物可以部分替代酚醛樹脂作為耐火材料的粘合劑，其粘合效果好，尤其是適用于不燒耐火磚、鐵溝料等領(lǐng)域。但是木質(zhì)素-糖組合物并不能夠替代耐火材料的其他組分，不能從根本上解決耐火材料對環(huán)境的污染問題。因此，如何加大新技術(shù)、新原料和再生資源在耐火材料設(shè)計和制造過程中的應(yīng)用，開發(fā)節(jié)能和環(huán)保新工藝、新品種，減少或替代對環(huán)境污染的材料，推動耐火材料行業(yè)環(huán)保和職業(yè)健康水平的提高是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了克服傳統(tǒng)的耐火材料成份對環(huán)境造成污染的問題，提供了一種綠色環(huán)保、安全性高的環(huán)保型耐火材料。
本發(fā)明還提供了一種環(huán)保型耐火材料的制備方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種環(huán)保型耐火材料，所述環(huán)保型耐火材料由以下重量份的原料制成：二氧化硅30~60份，金屬氧化物10~33份，鎂鋁合金8~15份，硼酸鹽5~31份，碳素材料3~9份，無機結(jié)合劑0.5~2份。
選取鎂鋁合金、硼酸鹽作為原料，價格低廉，可以節(jié)省原料的成本。此外鎂鋁合金的耐熱性能高，可以有效地提高耐火材料的耐熱性能。加入碳素材料和無機結(jié)合劑，避免使用有機物，從原材料上杜絕污染，制得的耐火材料更為環(huán)保。
作為優(yōu)選，所述金屬氧化物由以下重量份的組份組成：氧化鐵2~6份，氧化鋯3~10份，氧化鎂1~3份，氧化鋁1~5份，氧化鈣4~9份。
作為優(yōu)選，所述鎂鋁合金中鎂的質(zhì)量百分含量為40%~50%，鋁的質(zhì)量百分含量為50%~60%。
作為優(yōu)選，所述硼酸鹽由以下重量份的組份組成：硼酸鈣2~10份，硼酸鎂1~8份，硼酸鋁1~13份。
作為優(yōu)選，所述碳素材料選自炭黑或者石墨。
作為優(yōu)選，所述無機結(jié)合劑選自硅酸鈉、磷酸鎂或硅溶膠。
一種環(huán)保型耐火材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）按上述重量份分別稱取二氧化硅，金屬氧化物，鎂鋁合金，硼酸鹽和碳素材料混合攪拌均勻，得到預(yù)制混合粉；
（2）將步驟（1）得到的預(yù)制混合粉與無機結(jié)合劑混合均勻；
（3）進行出料、成型，在115～135mpa下壓實，保壓時間2～4min；
（4）將步驟（3）中成型后的耐火材料經(jīng)110～120℃干燥10～18h后，埋于裝有4～8mm粒度焦炭的匣缽中在1400～1600℃下保溫3～5h，冷卻后得到環(huán)保型耐火材料。
本發(fā)明具有如下有益效果：
（1）該環(huán)保型耐火材料各組分化學(xué)穩(wěn)定性高，耐熱性能好，使用壽命長，更為綠色環(huán)保；
（2）該環(huán)保型耐火材料的生產(chǎn)工序簡單，原料價格低廉，大大降低了生產(chǎn)成本。
具體實施方式
下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
實施例1
（1）將30kg的二氧化硅，10kg的金屬氧化物（氧化鐵2kg，氧化鋯2kg，氧化鎂1kg，氧化鋁1kg，氧化鈣4kg），8kg的鎂鋁合金（鎂的質(zhì)量百分含量為40%，鋁的質(zhì)量百分含量為60%），5kg的硼酸鹽（硼酸鈣2kg，硼酸鎂2kg，硼酸鋁1kg），3kg的碳素材料混合攪拌均勻，得到預(yù)制混合粉；
（2）將步驟（1）得到的預(yù)制混合粉與0.5kg的硅溶膠混合均勻；
（3）進行出料、成型，在115mpa下壓實，保壓時間2min；
（4）將步驟（3）中成型后的耐火材料經(jīng)110℃干燥10h后，埋于裝有4mm粒度焦炭的匣缽中在1400℃下保溫3h，冷卻后得到環(huán)保型耐火材料。
所得產(chǎn)品的性能指標(biāo)為：顯氣孔率4.0%，體積密度3.30g/cm3，常溫耐壓強度240mpa，高溫抗折強度19mpa，其抗熱震性、抗侵蝕性、抗氧化性及抗水化性均較好。
實施例2
（1）將60kg的二氧化硅，10kg的金屬氧化物（氧化鐵2kg，氧化鋯2kg，氧化鎂1kg，氧化鋁1kg，氧化鈣4kg），15kg的鎂鋁合金（鎂的質(zhì)量百分含量為50%，鋁的質(zhì)量百分含量為50%），31kg的硼酸鹽（硼酸鈣10kg，硼酸鎂8kg，硼酸鋁13kg），9kg的碳素材料混合攪拌均勻，得到預(yù)制混合粉；
（2）將步驟（1）得到的預(yù)制混合粉與2kg的磷酸鎂混合均勻；
（3）進行出料、成型，在135mpa下壓實，保壓時間4min；
（4）將步驟（3）中成型后的耐火材料經(jīng)120℃干燥18h后，埋于裝有8mm粒度焦炭的匣缽中在1600℃下保溫5h，冷卻后得到環(huán)保型耐火材料。
所得產(chǎn)品的性能指標(biāo)為：顯氣孔率5.2%，體積密度3.06g/cm3，常溫耐壓強度185mpa，高溫抗折強度22mpa，其抗熱震性、抗侵蝕性、抗氧化性及抗水化性均較好。
實施例3
（1）將45kg的二氧化硅，20kg的金屬氧化物（氧化鐵3kg，氧化鋯5kg，氧化鎂3kg，氧化鋁4kg，氧化鈣5kg），12kg的鎂鋁合金（鎂的質(zhì)量百分含量為45%，鋁的質(zhì)量百分含量為55%），18kg的硼酸鹽（硼酸鈣6kg，硼酸鎂4kg，硼酸鋁8kg），6kg的碳素材料混合攪拌均勻，得到預(yù)制混合粉；
（2）將步驟（1）得到的預(yù)制混合粉與1.5kg的硅酸鈉混合均勻；
（3）進行出料、成型，在125mpa下壓實，保壓時間3min；
（4）將步驟（3）中成型后的耐火材料經(jīng)115℃干燥14h后，埋于裝有6mm粒度焦炭的匣缽中在1500℃下保溫4h，冷卻后得到環(huán)保型耐火材料。
所得產(chǎn)品的性能指標(biāo)為：顯氣孔率6.1%，體積密度3.60g/cm3，常溫耐壓強度230mpa，高溫抗折強度35mpa，其抗熱震性、抗侵蝕性、抗氧化性及抗水化性均較好。
本發(fā)明的環(huán)保型耐火材料各組分化學(xué)穩(wěn)定性高，耐熱性能好，使用壽命長，更為綠色環(huán)保；生產(chǎn)工序簡單，原料價格低廉，大大降低了生產(chǎn)成本。