本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型耐火材料的制備方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)意義上，耐火材料是指耐火度不低于1580℃的無機(jī)非金屬材料，它是為高溫技術(shù)服務(wù)的基礎(chǔ)材料，是用作高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料，以及工業(yè)高溫容器和部件的材料，并且能夠承受相應(yīng)的物理化學(xué)變化及機(jī)械作用。
大部分耐火材料是以天然礦石（如耐火粘土、硅石、菱鎂礦、白云石）為原料制造的，采用某些工業(yè)原料和人工合成原料（如工業(yè)氧化鋁、碳化硅、合成莫來石、合成尖晶石等）也日益增多，因此，耐火材料的種類很多。耐火材料按照礦物組成可以分為氧化硅質(zhì)、硅酸鋁質(zhì)、鎂質(zhì)、白云石質(zhì)、橄欖石質(zhì)、尖晶石質(zhì)、含碳質(zhì)、含鋯質(zhì)耐火材料及特殊耐火材料；按照制造方法可以分為天然礦石和人造制品；按其方式可分為塊狀制品和不定形耐火材料；按照熱處理方式可分為不燒制品、燒成制品和熔鑄制品；按照耐火度可分為普通、高級(jí)和特級(jí)耐火制品；按照化學(xué)性質(zhì)可分為酸性、中性及堿性耐火材料；按照其密度可分為輕質(zhì)及重質(zhì)耐火材料；按照其制品的形狀和尺寸可分為標(biāo)準(zhǔn)磚、異形磚、特異形磚、管和耐火器皿；還可以按其應(yīng)用分為高爐用、水泥窯用、玻璃窯用、陶瓷窯用耐火材料等。
無機(jī)非金屬材料的機(jī)械韌性較差是無機(jī)非金屬和材料中普遍存在的一個(gè)問題，作為同屬無機(jī)非金屬材料的耐火材料，其機(jī)械韌性也較差，雖然在使用過程中耐火材料幾乎不需要進(jìn)行移動(dòng)，但是其較差的機(jī)械韌性也影響到了其高溫時(shí)候的抗熱震性能，在急冷急熱和使用的間隙由于較大的溫差耐火材料極易在熱脹冷縮作用下發(fā)生開裂、剝落等影響耐火材料完整性的情況，降低了耐火材料的使用壽命；同時(shí)對(duì)于那些需要經(jīng)常進(jìn)行移動(dòng)的耐火材料制品，其較差的機(jī)械韌性則會(huì)大大增加耐火制品的損壞率，影響其日常使用。
綜上所述，因此需要一種更好的耐火材料來改善現(xiàn)有技術(shù)的不足。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種新型耐火材料的制備方法，本發(fā)明制作的耐火材料具有耐火性能好的特點(diǎn)，添加了增韌纖維后，其斷裂韌性和抗熱震性能得到提高，并且其制備方法簡單，容易在現(xiàn)有設(shè)備上進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)。
本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：
一種新型耐火材料的制備方法，包括以下制備步驟：
a、將煤矸石、赤泥、稀土、膨潤土、氧化鎂、氧化錳、氧化鈦、氧化鋁和增韌纖維混合均勻后，進(jìn)行預(yù)燒，得到材料一；
b、將材料一與無水乙醇混合，球磨40-50min，球磨后在80-100℃下烘干，得到材料二；
c、將材料二在120-200mpa壓力下干壓成型，制得材料三；
d、將材料三置于2400-2600℃下燒結(jié)3-5h，燒結(jié)完成后自然冷卻至室溫，即可得到成品。
優(yōu)選的，所述新型耐火材料包括以下重量份的原料：煤矸石22-26份、赤泥18-20份、稀土16-19份、膨潤土12-16份、氧化鎂12-17份、氧化錳13-15份、氧化鈦12-16份、氧化鋁14-18份、增韌纖維20-28份和無水乙醇30-34份。
優(yōu)選的，所述步驟a的煤矸石為高硅煤矸石，氧化硅含量為50-55wt%，氧化鋁含量為10-15wt%。
優(yōu)選的，所述步驟a的赤泥為高鋁赤泥，氧化鋁含量為25-30wt%，氧化硅含量為15-20wt%，氧化鈣含量為25-35wt%。
優(yōu)選的，所述步驟a的增韌纖維的制作步驟為：將赤泥在1200-1500rpm轉(zhuǎn)速下進(jìn)行球磨，然后用水進(jìn)行清洗，之后在1.5-3.5mol/l的鹽酸水溶液中浸泡4-5h，過濾后是用水清洗后干燥，將處理后的赤泥與氧化鎂和氧化鈣混合，將混合物加熱至2000-2300℃下熔融，除去不熔物進(jìn)行離心甩絲，裁切后制得增韌纖維。
優(yōu)選的，所述步驟a的增韌纖維的直徑在0.5-0.8mm，長度為2-4mm。
優(yōu)選的，所述步驟c的干壓成型前，向原料中均勻噴灑原料質(zhì)量10-15%的2-5mol/l的碳酸鈉水溶液。
優(yōu)選的，所述步驟d的預(yù)燒步驟為：將原料混合后，再加入原料重量10-13wt%的煤粉，混合均勻后將混合粉末噴入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行燒結(jié)，升溫至400-500℃保溫1-2h，升溫至600-800℃保溫1-2h，升溫至900-1000℃燒結(jié)2-3h，燒結(jié)過程中不斷回轉(zhuǎn)窯不斷轉(zhuǎn)動(dòng)。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明制作的耐火材料具有耐火性能好的特點(diǎn)，添加了增韌纖維后，其斷裂韌性和抗熱震性能得到提高，并且其制備方法簡單，容易在現(xiàn)有設(shè)備上進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)。
本發(fā)明的步驟d預(yù)燒中加入少量煤粉，由于材料三中的可燃物質(zhì)含量有限，因此需要加入少量煤粉進(jìn)行助燃，可縮短反應(yīng)時(shí)間，縮短制備周期。
本發(fā)明采用礦產(chǎn)資源利用后的廢棄物煤矸石和赤泥作為耐火材料的原料，充分利用了礦產(chǎn)資源利用后的廢棄物，增加了礦產(chǎn)資源廢棄物的附加值，為解決因礦產(chǎn)資源利用廢棄物所造成的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問題作了貢獻(xiàn)。
本發(fā)明的步驟c干壓成型前加入碳酸鈉水溶液，增進(jìn)干壓后的致密度，也防止耐火材料塊在燒結(jié)過程中松散，使用碳酸鈉水溶液，一來起到造粒的作用，二來可以在粉體中添加適量的碳酸鈉，碳酸鈉在高溫下會(huì)分解使得耐火材料中產(chǎn)生一些細(xì)微孔道，減輕耐火材料的自身質(zhì)量，也可以增加耐火材料的隔熱保溫性能。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種新型耐火材料的制備方法，包括以下制備步驟：
a、將煤矸石、赤泥、稀土、膨潤土、氧化鎂、氧化錳、氧化鈦、氧化鋁和增韌纖維混合均勻后，進(jìn)行預(yù)燒，得到材料一；
b、將材料一與無水乙醇混合，球磨50min，球磨后在100℃下烘干，得到材料二；
c、將材料二在120mpa壓力下干壓成型，制得材料三；
d、將材料三置于2600℃下燒結(jié)5h，燒結(jié)完成后自然冷卻至室溫，即可得到成品。
新型耐火材料包括以下重量份的原料：煤矸石26份、赤泥20份、稀土19份、膨潤土16份、氧化鎂12份、氧化錳15份、氧化鈦16份、氧化鋁18份、增韌纖維28份和無水乙醇30份。
步驟a的煤矸石為高硅煤矸石，氧化硅含量為55wt%，氧化鋁含量為15wt%。
步驟a的赤泥為高鋁赤泥，氧化鋁含量為30wt%，氧化硅含量為20wt%，氧化鈣含量為35wt%。
步驟a的增韌纖維的制作步驟為：將赤泥在1500rpm轉(zhuǎn)速下進(jìn)行球磨，然后用水進(jìn)行清洗，之后在3.5mol/l的鹽酸水溶液中浸泡5h，過濾后是用水清洗后干燥，將處理后的赤泥與氧化鎂和氧化鈣混合，將混合物加熱至2300℃下熔融，除去不熔物進(jìn)行離心甩絲，裁切后制得增韌纖維。
步驟a的增韌纖維的直徑在0.8mm，長度為4mm。
步驟c的干壓成型前，向原料中均勻噴灑原料質(zhì)量10%的2mol/l的碳酸鈉水溶液。
步驟d的預(yù)燒步驟為：將原料混合后，再加入原料重量13wt%的煤粉，混合均勻后將混合粉末噴入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行燒結(jié)，升溫至400℃保溫2h，升溫至600℃保溫1h，升溫至1000℃燒結(jié)2h，燒結(jié)過程中不斷回轉(zhuǎn)窯不斷轉(zhuǎn)動(dòng)。
實(shí)施例2
一種新型耐火材料的制備方法，包括以下制備步驟：
a、將煤矸石、赤泥、稀土、膨潤土、氧化鎂、氧化錳、氧化鈦、氧化鋁和增韌纖維混合均勻后，進(jìn)行預(yù)燒，得到材料一；
b、將材料一與無水乙醇混合，球磨40min，球磨后在100℃下烘干，得到材料二；
c、將材料二在120mpa壓力下干壓成型，制得材料三；
d、將材料三置于2400℃下燒結(jié)5h，燒結(jié)完成后自然冷卻至室溫，即可得到成品。
新型耐火材料包括以下重量份的原料：煤矸石26份、赤泥20份、稀土19份、膨潤土12份、氧化鎂12份、氧化錳13份、氧化鈦12-16份、氧化鋁14份、增韌纖維28份和無水乙醇34份。
步驟a的煤矸石為高硅煤矸石，氧化硅含量為55wt%，氧化鋁含量為15wt%。
步驟a的赤泥為高鋁赤泥，氧化鋁含量為30wt%，氧化硅含量為15wt%，氧化鈣含量為25wt%。
步驟a的增韌纖維的制作步驟為：將赤泥在1200rpm轉(zhuǎn)速下進(jìn)行球磨，然后用水進(jìn)行清洗，之后在3.5mol/l的鹽酸水溶液中浸泡4h，過濾后是用水清洗后干燥，將處理后的赤泥與氧化鎂和氧化鈣混合，將混合物加熱至2300℃下熔融，除去不熔物進(jìn)行離心甩絲，裁切后制得增韌纖維。
步驟a的增韌纖維的直徑在0.5mm，長度為4mm。
步驟c的干壓成型前，向原料中均勻噴灑原料質(zhì)量10%的2mol/l的碳酸鈉水溶液。
步驟d的預(yù)燒步驟為：將原料混合后，再加入原料重量13wt%的煤粉，混合均勻后將混合粉末噴入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行燒結(jié)，升溫至500℃保溫2h，升溫至800℃保溫2h，升溫至1000℃燒結(jié)3h，燒結(jié)過程中不斷回轉(zhuǎn)窯不斷轉(zhuǎn)動(dòng)。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。