一种轻量矾土基耐火砖及其制备方法转让专利
申请号 : CN202011067159.7
文献号 : CN112279657B
文献日 : 2022-02-01
发明人 : 付绿平 , 李子岩 , 顾华志 , 黄奥 , 张美杰
申请人 : 武汉科技大学
摘要 :
本发明涉及一种轻量矾土基耐火砖及其制备方法。其技术方案是：以50～65wt％的轻量矾土熟料颗粒为骨料，以4～10wt％的电熔镁砂细粉、12～18wt％的轻量矾土熟料细粉、8～14wt％的镁铝尖晶石微粉和6～12wt％的α‑Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和2～6wt％的结合剂，混碾，压制成型，在110～200℃条件下干燥20～36小时，在1400～1600℃条件下保温1～8小时，制得轻量矾土基耐火砖。本发明所制备的轻量矾土基耐火砖具有强度高、抗热震性能好、抗熔渣侵蚀能力强和使用寿命长的特点。
权利要求 :
1.一种轻量矾土基耐火砖的制备方法，其特征在于所述制备方法是：以50～65wt％的轻量矾土熟料颗粒为骨料，以4～10wt％的电熔镁砂细粉、12～18wt％的轻量矾土熟料细粉、8～14wt％的镁铝尖晶石微粉和6～12wt％的α‑Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和2～6wt％的结合剂，混碾，压制成型，在110～200℃条件下干燥20～36小时，在1400～
1600℃条件下保温1～8小时，制得轻量矾土基耐火砖；
所述轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉的制备方法是：将89～97wt％的矾土生料微粉、1～9wt％的炭黑和0.1～4wt％的草木灰置于行星球磨机中，混合均匀，再于100～
200MPa条件下机压成型，在110～200℃条件下干燥12～36小时，然后在1550～1750℃和埋碳条件下保温3～8小时，即得轻量矾土熟料；最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉；
3
所述轻量矾土熟料的体积密度为2.7～3.2g/cm，平均孔径为100～500nm；
将所述轻量矾土熟料颗粒的粒径为0.088～8mm，所述轻量矾土熟料细粉的粒径小于
0.088mm。
2.根据权利要求1所述的轻量矾土基耐火砖的制备方法，其特征在于所述电熔镁砂细粉的MgO含量>97wt％；电熔镁砂细粉的粒径小于74μm。
3.根据权利要求1所述的轻量矾土基耐火砖的制备方法，其特征在于所述镁铝尖晶石微粉的Al2O3含量>72wt％；镁铝尖晶石微粉的粒径D50小于6μm。
4.根据权利要求1所述的轻量矾土基耐火砖的制备方法，其特征在于所述α‑Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt％；α‑Al2O3微粉的粒径D50小于3.5μm。
5.根据权利要求1所述的轻量矾土基耐火砖的制备方法，其特征在于所述结合剂为磷酸二氢铝、酚醛树脂和结合粘土中的一种。
6.根据权利要求1所述的轻量矾土基耐火砖的制备方法，其特征在于所述矾土生料微粉的Al2O3含量≥60wt％；矾土生料微粉的粒径D50为1～10μm。
7.根据权利要求1所述的轻量矾土基耐火砖的制备方法，其特征在于所述炭黑的C含量≥99wt％；炭黑的粒径≤100nm。
8.根据权利要求1所述的轻量矾土基耐火砖的制备方法，其特征在于所述草木灰的粒径≤10μm。
9.一种轻量矾土基耐火砖，其特征在于所述轻量矾土基耐火砖是根据权利要求1～8项中任一项所述的轻量矾土基耐火砖的制备方法所制备的轻量矾土基耐火砖。
说明书 :
一种轻量矾土基耐火砖及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于矾土基耐火砖技术领域。具体涉及一种轻量矾土基耐火砖及其制备方法。
背景技术
[0002] 耐火材料直接应用于钢铁、有色、水泥、玻璃、陶瓷、化工、机械和电力等各领域的高温工业生产过程的高温窑炉中，耐火材料的技术进步和高温窑炉的技术进步相互影响、
互相促进，只有不断研究和应用优质耐火材料，高温窑炉的高效、节能、低污染的优越性才
能得以实现，新工艺流程才具有现实的使用价值。
互相促进，只有不断研究和应用优质耐火材料，高温窑炉的高效、节能、低污染的优越性才
能得以实现，新工艺流程才具有现实的使用价值。
[0003] 耐火材料轻量化是耐火材料重要的发展方向之一，耐火材料越靠近工业炉窑高温工作面，其隔热保温效果越为显著，因此，开发能够直接在工作层使用的轻量化耐火材料、
尤其是轻量化矾土基耐火材料对整个高温工业节能减排具有举足轻重的意义。
尤其是轻量化矾土基耐火材料对整个高温工业节能减排具有举足轻重的意义。
[0004] 目前国内外针对矾土耐火材料轻量化开展了一定的研究。如“耐腐蚀微孔高铝矾土轻质耐火砖及其制备方法”(CN 107954740 A)专利技术，该技术以高铝矾土熟料、偏高岭
土超细粉、空心玻璃微珠、膨胀石墨、粉煤灰和纸浆水为原料制备耐火砖基体，并在基体涂
覆高温涂层，制备了耐腐蚀微孔高铝矾土轻质耐火砖，但在工作层使用时，材料的强度偏
低，抗熔渣侵蚀性能不佳。另如“微孔高铝矾土熟料轻质耐火砖及其制备方法”(CN
107954739 A)专利技术，该技术以高铝矾土熟料大颗粒、铝酸钙细粉、高岭土超细粉、Al2O3
微粉、硅微粉、造孔剂、微细二氧化硅气凝胶和造孔剂为原料，虽制得微孔高铝矾土熟料轻
质耐火砖，但在工作层使用时，材料的机械强度和抗熔渣侵蚀能力不佳，使用寿命短。又如
方义能等(方义能,王落霞,顾华志,等.不同轻质骨料对高铝浇注料性能的影响[J].耐火材
料,2012,46(006):446‑449.)以轻质高强微孔矾土骨料为原料，虽制备了矾土基高铝浇注
料，但材料的抗热震性能和抗熔渣侵蚀能力不佳，使用寿命短。
土超细粉、空心玻璃微珠、膨胀石墨、粉煤灰和纸浆水为原料制备耐火砖基体，并在基体涂
覆高温涂层，制备了耐腐蚀微孔高铝矾土轻质耐火砖，但在工作层使用时，材料的强度偏
低，抗熔渣侵蚀性能不佳。另如“微孔高铝矾土熟料轻质耐火砖及其制备方法”(CN
107954739 A)专利技术，该技术以高铝矾土熟料大颗粒、铝酸钙细粉、高岭土超细粉、Al2O3
微粉、硅微粉、造孔剂、微细二氧化硅气凝胶和造孔剂为原料，虽制得微孔高铝矾土熟料轻
质耐火砖，但在工作层使用时，材料的机械强度和抗熔渣侵蚀能力不佳，使用寿命短。又如
方义能等(方义能,王落霞,顾华志,等.不同轻质骨料对高铝浇注料性能的影响[J].耐火材
料,2012,46(006):446‑449.)以轻质高强微孔矾土骨料为原料，虽制备了矾土基高铝浇注
料，但材料的抗热震性能和抗熔渣侵蚀能力不佳，使用寿命短。
发明内容
[0005] 本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种强度高、抗热震性能好、抗熔渣侵蚀能力强和使用寿命长的轻量矾土基耐火砖及其制备方法。
[0006] 为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：以50～65wt％的轻量矾土熟料颗粒为骨料，以4～10wt％的电熔镁砂细粉、12～18wt％的轻量矾土熟料细粉、8～14wt％的镁
铝尖晶石微粉和6～12wt％的α‑Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基
质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和2～6wt％的结合
剂，混碾，压制成型，在110～200℃条件下干燥20～36小时，在1400～1600℃条件下保温1～
8小时，制得轻量矾土基耐火砖。
铝尖晶石微粉和6～12wt％的α‑Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基
质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和2～6wt％的结合
剂，混碾，压制成型，在110～200℃条件下干燥20～36小时，在1400～1600℃条件下保温1～
8小时，制得轻量矾土基耐火砖。
[0007] 所述轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉的制备方法是：将89～97wt％的矾土生料微粉、1～9wt％的炭黑和0.1～4wt％的草木灰置于行星球磨机中，混合均匀，再于100
～200MPa条件下机压成型，在110～200℃条件下干燥12～36小时，然后在1550～1750℃和
埋碳条件下保温3～8小时，即得轻量矾土熟料。最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到
轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉。
～200MPa条件下机压成型，在110～200℃条件下干燥12～36小时，然后在1550～1750℃和
埋碳条件下保温3～8小时，即得轻量矾土熟料。最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到
轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉。
[0008] 所述轻量矾土熟料的体积密度为2.7～3.2g/cm3，平均孔径为100～500nm。
[0009] 将所述轻量矾土熟料颗粒的粒径为0.088～8mm，所述轻量矾土熟料细粉的粒径小于0.088mm。
[0010] 所述电熔镁砂细粉的MgO含量>97wt％；电熔镁砂细粉的粒径小于74μm。
[0011] 所述镁铝尖晶石微粉的Al2O3含量>72wt％；镁铝尖晶石微粉的粒径D50小于6μm。
[0012] 所述α‑Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt％；α‑Al2O3微粉的粒径D50小于3.5μm。
[0013] 所述结合剂为磷酸二氢铝、酚醛树脂和结合粘土中的一种。
[0014] 所述矾土生料微粉的Al2O3含量≥60wt％；矾土生料微粉的粒径D50为1～10μm。
[0015] 所述炭黑的C含量≥99wt％；炭黑的粒径≤100nm。
[0016] 所述草木灰的粒径≤10μm。
[0017] 由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
[0018] (1)本发明所引入的轻量矾土熟料制备过程中，草木灰热处理分解形成的氧化钾能够在高温下与矾土中的二氧化硅及其他杂质快速形成液相，于埋碳还原气氛下会析出小
颗粒铁和硅。在小颗粒铁的催化作用下，小颗粒硅与炭黑发生反应，原位生成碳化硅晶须；
另外，本发明引入的轻量矾土熟料颗粒及细粉中的碳化硅晶须，这些晶须的存在能够提升
轻量矾土基耐火砖的机械强度和抗热震性能。
颗粒铁和硅。在小颗粒铁的催化作用下，小颗粒硅与炭黑发生反应，原位生成碳化硅晶须；
另外，本发明引入的轻量矾土熟料颗粒及细粉中的碳化硅晶须，这些晶须的存在能够提升
轻量矾土基耐火砖的机械强度和抗热震性能。
[0019] (2)本发明的基质料中引入的电熔镁砂细粉和α‑Al2O3微粉可以原位反应形成尖晶石，并与基质料中的尖晶石微粉搭配形成多级尖晶石结构，在与熔渣反应时，可以捕捉Fe和
Mn元素，增加熔渣粘度；同时，本发明引入的轻量矾土熟料颗粒及细粉中的碳化硅晶须也可
以延缓熔渣对材料的侵蚀和渗透；因此，能够提升轻量矾土基耐火砖的抗熔渣侵蚀能力。
Mn元素，增加熔渣粘度；同时，本发明引入的轻量矾土熟料颗粒及细粉中的碳化硅晶须也可
以延缓熔渣对材料的侵蚀和渗透；因此，能够提升轻量矾土基耐火砖的抗熔渣侵蚀能力。
[0020] (3)本发明制备的轻量矾土基耐火砖由于机械强度高、抗热震性能优异和抗熔渣侵蚀能力强，因此，能显著提高在高温工业炉工作层服役时的使用寿命。
[0021] 本发明所制备的轻量矾土基耐火砖经检测：抗折强度为25～40MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为28～38％；1600℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为6～17％，渗透指
数为25～50％；应用于200t精炼钢包使用寿命为170～220次。
数为25～50％；应用于200t精炼钢包使用寿命为170～220次。
[0022] 因此，本发明所制备的轻量矾土基耐火砖具有强度高、抗热震性能好、抗熔渣侵蚀能力强和使用寿命长的特点。
具体实施方式
[0023] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制。
[0024] 一种轻量矾土基耐火砖及其制备方法。以50～65wt％的轻量矾土熟料颗粒为骨料，以4～10wt％的电熔镁砂细粉、12～18wt％的轻量矾土熟料细粉、8～14wt％的尖晶石微
粉和6～12wt％的α‑Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所
述骨料中，混合均匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和2～6wt％的结合剂，混碾，压
制成型，在110～200℃条件下干燥20～36小时，在1400～1600℃条件下保温1～8小时，制得
轻量矾土基耐火砖。
粉和6～12wt％的α‑Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所
述骨料中，混合均匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和2～6wt％的结合剂，混碾，压
制成型，在110～200℃条件下干燥20～36小时，在1400～1600℃条件下保温1～8小时，制得
轻量矾土基耐火砖。
[0025] 所述轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉的制备方法是：将89～97wt％的矾土生料微粉、1～9wt％的炭黑和0.1～4wt％的草木灰置于行星球磨机中，混合均匀，再于100
～200MPa条件下机压成型，在110～200℃条件下干燥12～36小时，然后在1550～1750℃和
埋碳条件下保温3～8小时，即得轻量矾土熟料。最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到
轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉。
～200MPa条件下机压成型，在110～200℃条件下干燥12～36小时，然后在1550～1750℃和
埋碳条件下保温3～8小时，即得轻量矾土熟料。最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到
轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉。
[0026] 本具体实施方式中：
[0027] 所述轻量矾土熟料的体积密度为2.7～3.2g/cm3，平均孔径为100～500nm。
[0028] 将所述轻量矾土熟料颗粒的粒径为0.088～8mm，所述轻量矾土熟料细粉的粒径小于0.088mm。
[0029] 所述电熔镁砂细粉的MgO含量>97wt％；电熔镁砂细粉的粒径小于74μm。
[0030] 所述镁铝尖晶石微粉的Al2O3含量>72wt％；镁铝尖晶石微粉的粒径D50小于6μm。
[0031] 所述α‑Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt％；α‑Al2O3微粉的粒径D50小于3.5μm。
[0032] 所述矾土生料微粉的Al2O3含量≥60wt％；矾土生料微粉的粒径D50为1～10μm。
[0033] 所述炭黑的C含量≥99wt％；炭黑的粒径≤100nm。
[0034] 所述草木灰的粒径≤10μm。
[0035] 实施例中不再赘述。
[0036] 实施例1
[0037] 一种轻量矾土基耐火砖及其制备方法。以50wt％的轻量矾土熟料颗粒为骨料，以10wt％的电熔镁砂细粉、18wt％的轻量矾土熟料细粉、10wt％的尖晶石微粉和12wt％的α‑
Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均
匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和4wt％的结合剂，混碾，压制成型，在110℃条件
下干燥36小时，在1400℃条件下保温8小时，制得轻量矾土基耐火砖。
Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均
匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和4wt％的结合剂，混碾，压制成型，在110℃条件
下干燥36小时，在1400℃条件下保温8小时，制得轻量矾土基耐火砖。
[0038] 所述轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉的制备方法是：将89wt％的矾土生料微粉、9wt％的炭黑和2wt％的草木灰置于行星球磨机中，混合均匀，再于200MPa条件下机压
成型，在200℃条件下干燥12小时，然后在1550℃和埋碳条件下保温8小时，即得轻量矾土熟
料。最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉。
成型，在200℃条件下干燥12小时，然后在1550℃和埋碳条件下保温8小时，即得轻量矾土熟
料。最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉。
[0039] 所述结合剂为磷酸二氢铝。
[0040] 本实施例所制备的轻量矾土基耐火砖经检测：抗折强度为25～40MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为28％；1600℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为16％，渗透指数为
48％；应用于200t精炼钢包使用寿命为173次。
48％；应用于200t精炼钢包使用寿命为173次。
[0041] 实施例2
[0042] 一种轻量矾土基耐火砖及其制备方法。以53wt％的轻量矾土熟料颗粒为骨料，以8wt％的电熔镁砂细粉、13wt％的轻量矾土熟料细粉、14wt％的尖晶石微粉和12wt％的α‑
Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均
匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和3wt％的结合剂，混碾，压制成型，在150℃条件
下干燥28小时，在1600℃条件下保温3小时，制得轻量矾土基耐火砖。
Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均
匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和3wt％的结合剂，混碾，压制成型，在150℃条件
下干燥28小时，在1600℃条件下保温3小时，制得轻量矾土基耐火砖。
[0043] 所述轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉的制备方法是：将90wt％的矾土生料微粉、6wt％的炭黑和4wt％的草木灰置于行星球磨机中，混合均匀，再于180MPa条件下机压
成型，在160℃条件下干燥24小时，然后在1650℃和埋碳条件下保温6小时，即得轻量矾土熟
料。最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉。
成型，在160℃条件下干燥24小时，然后在1650℃和埋碳条件下保温6小时，即得轻量矾土熟
料。最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉。
[0044] 所述结合剂为酚醛树脂。
[0045] 本实施例所制备的轻量矾土基耐火砖经检测：抗折强度为25～40MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为29％；1600℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为12％，渗透指数为
42％；应用于200t精炼钢包使用寿命为186次。
42％；应用于200t精炼钢包使用寿命为186次。
[0046] 实施例3
[0047] 一种轻量矾土基耐火砖及其制备方法。以55wt％的轻量矾土熟料颗粒为骨料，以10wt％的电熔镁砂细粉、15wt％的轻量矾土熟料细粉、14wt％的尖晶石微粉和6wt％的α‑
Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均
匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和5wt％的结合剂，混碾，压制成型，在110℃条件
下干燥30小时，在1450℃条件下保温6小时，制得轻量矾土基耐火砖。
Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均
匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和5wt％的结合剂，混碾，压制成型，在110℃条件
下干燥30小时，在1450℃条件下保温6小时，制得轻量矾土基耐火砖。
[0048] 所述轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉的制备方法是：将93wt％的矾土生料微粉、5wt％的炭黑和2wt％的草木灰置于行星球磨机中，混合均匀，再于150MPa条件下机压
成型，在140℃条件下干燥24小时，然后在1550℃和埋碳条件下保温7小时，即得轻量矾土熟
料。最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉。
成型，在140℃条件下干燥24小时，然后在1550℃和埋碳条件下保温7小时，即得轻量矾土熟
料。最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉。
[0049] 所述结合剂结合粘土。
[0050] 本实施例所制备的轻量矾土基耐火砖经检测：抗折强度为25～40MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为31％；1600℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为11％，渗透指数为
37％；应用于200t精炼钢包使用寿命为195次。
37％；应用于200t精炼钢包使用寿命为195次。
[0051] 实施例4
[0052] 一种轻量矾土基耐火砖及其制备方法。以58wt％的轻量矾土熟料颗粒为骨料，以6wt％的电熔镁砂细粉、12wt％的轻量矾土熟料细粉、12wt％的尖晶石微粉和12wt％的α‑
Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均
匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和5wt％的结合剂，混碾，压制成型，在200℃条件
下干燥20小时，在1500℃条件下保温3小时，制得轻量矾土基耐火砖。
Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均
匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和5wt％的结合剂，混碾，压制成型，在200℃条件
下干燥20小时，在1500℃条件下保温3小时，制得轻量矾土基耐火砖。
[0053] 所述轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉的制备方法是：将92wt％的矾土生料微粉、3wt％的炭黑和5wt％的草木灰置于行星球磨机中，混合均匀，再于130MPa条件下机压
成型，在130℃条件下干燥30小时，然后在1650℃和埋碳条件下保温4小时，即得轻量矾土熟
料。最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉。
成型，在130℃条件下干燥30小时，然后在1650℃和埋碳条件下保温4小时，即得轻量矾土熟
料。最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉。
[0054] 所述结合剂为酚醛树脂。
[0055] 本实施例所制备的轻量矾土基耐火砖经检测：抗折强度为25～40MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为32％；1600℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为11％，渗透指数为
32％；应用于200t精炼钢包使用寿命为206次。
32％；应用于200t精炼钢包使用寿命为206次。
[0056] 实施例5
[0057] 一种轻量矾土基耐火砖及其制备方法。以60wt％的轻量矾土熟料颗粒为骨料，以4wt％的电熔镁砂细粉、16wt％的轻量矾土熟料细粉、12wt％的尖晶石微粉和8wt％的α‑
Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均
匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和2wt％的结合剂，混碾，压制成型，在160℃条件
下干燥28小时，在1500℃条件下保温5小时，制得轻量矾土基耐火砖。
Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均
匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和2wt％的结合剂，混碾，压制成型，在160℃条件
下干燥28小时，在1500℃条件下保温5小时，制得轻量矾土基耐火砖。
[0058] 所述轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉的制备方法是：将95wt％的矾土生料微粉、1wt％的炭黑和4wt％的草木灰置于行星球磨机中，混合均匀，再于160MPa条件下机压
成型，在180℃条件下干燥16小时，然后在1700℃和埋碳条件下保温3小时，即得轻量矾土熟
料。最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉。
成型，在180℃条件下干燥16小时，然后在1700℃和埋碳条件下保温3小时，即得轻量矾土熟
料。最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉。
[0059] 所述结合剂为结合粘土。
[0060] 本实施例所制备的轻量矾土基耐火砖经检测：抗折强度为25～40MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为37％；1600℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为10％，渗透指数为
29％；应用于200t精炼钢包使用寿命为211次。
29％；应用于200t精炼钢包使用寿命为211次。
[0061] 实施例6
[0062] 一种轻量矾土基耐火砖及其制备方法。以65wt％的轻量矾土熟料颗粒为骨料，以5wt％的电熔镁砂细粉、12wt％的轻量矾土熟料细粉、8wt％的尖晶石微粉和10wt％的α‑
Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均
匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和6wt％的结合剂，混碾，压制成型，在200℃条件
下干燥20小时，在1600℃条件下保温1小时，制得轻量矾土基耐火砖。
Al2O3微粉为基质料；先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均
匀；然后外加占所述骨料与所述基质料之和6wt％的结合剂，混碾，压制成型，在200℃条件
下干燥20小时，在1600℃条件下保温1小时，制得轻量矾土基耐火砖。
[0063] 所述轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细粉的制备方法是：将97wt％的矾土生料微粉、2.9wt％的炭黑和0.1wt％的草木灰置于行星球磨机中，混合均匀，再于100MPa条件下
机压成型，在110℃条件下干燥36小时，然后在1750℃和埋碳条件下保温3小时，即得轻量矾
土熟料。最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细
粉。
机压成型，在110℃条件下干燥36小时，然后在1750℃和埋碳条件下保温3小时，即得轻量矾
土熟料。最后将所述轻量矾土熟料破碎，筛分，得到轻量矾土熟料颗粒和轻量矾土熟料细
粉。
[0064] 所述结合剂为磷酸二氢铝。
[0065] 本实施例所制备的轻量矾土基耐火砖经检测：抗折强度为25～40MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为36％；1600℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为7％，渗透指数为
25％；应用于200t精炼钢包使用寿命为219次。
25％；应用于200t精炼钢包使用寿命为219次。
[0066] 本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
[0067] (1)本具体实施方式所引入的轻量矾土熟料制备过程中，草木灰热处理分解形成的氧化钾能够在高温下与矾土中的二氧化硅及其他杂质快速形成液相，于埋碳还原气氛下
会析出小颗粒铁和硅。在小颗粒铁的催化作用下，小颗粒硅与炭黑发生反应，原位生成碳化
硅晶须；另外，本具体实施方式引入的轻量矾土熟料颗粒及细粉中的碳化硅晶须，这些晶须
的存在能够提升轻量矾土基耐火砖的机械强度和抗热震性能。
会析出小颗粒铁和硅。在小颗粒铁的催化作用下，小颗粒硅与炭黑发生反应，原位生成碳化
硅晶须；另外，本具体实施方式引入的轻量矾土熟料颗粒及细粉中的碳化硅晶须，这些晶须
的存在能够提升轻量矾土基耐火砖的机械强度和抗热震性能。
[0068] (2)本具体实施方式的基质料中引入的电熔镁砂细粉和α‑Al2O3微粉可以原位反应形成尖晶石，并与基质料中的尖晶石微粉搭配形成多级尖晶石结构，在与熔渣反应时，可以
捕捉Fe和Mn元素，增加熔渣粘度；同时，本具体实施方式引入的轻量矾土熟料颗粒及细粉中
的碳化硅晶须也可以延缓熔渣对材料的侵蚀和渗透；因此，能够提升轻量矾土基耐火砖的
抗熔渣侵蚀能力。
捕捉Fe和Mn元素，增加熔渣粘度；同时，本具体实施方式引入的轻量矾土熟料颗粒及细粉中
的碳化硅晶须也可以延缓熔渣对材料的侵蚀和渗透；因此，能够提升轻量矾土基耐火砖的
抗熔渣侵蚀能力。
[0069] (3)本具体实施方式制备的轻量矾土基耐火砖由于机械强度高、抗热震性能优异和抗熔渣侵蚀能力强，因此，能显著提高在高温工业炉工作层服役时的使用寿命。
[0070] 本具体实施方式所制备的轻量矾土基耐火砖经检测：抗折强度为25～40MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为28～38％；1600℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为6～
17％，渗透指数为25～50％；应用于200t精炼钢包使用寿命为170～220次。
17％，渗透指数为25～50％；应用于200t精炼钢包使用寿命为170～220次。
[0071] 因此，本具体实施方式所制备的轻量矾土基耐火砖具有强度高、抗热震性能好、抗熔渣侵蚀能力强和使用寿命长的特点。