一种高硅镁质耐火砖及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种高硅镁质耐火砖，由以下原料组成：优质镁砂，石英坩埚处理料，粘合剂。本发明同时提供一种高硅镁质耐火砖的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）粉碎废石英坩埚；（2）酸洗；（3）浸泡，洗涤，烘干；（4）将优质镁砂、石英坩埚处理料粉碎，与粘合剂一起送入配料搅拌罐常温常压搅拌；（5）压制成型；（6）焙烧；（7）成型，干燥，拣选，检验，包装入库。采用本发明生产的耐火砖强度大，耐温性强，成本低廉，工艺简单。
【专利说明】一种高硅镁质耐火砖及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及耐火材料【技术领域】，特别是涉及一种高硅镁质耐火砖及其制备方法
【背景技术】
[0002] 耐火材料一般分为两种，即不定型耐火材料和定型耐火材料。定型耐火材料一般 指耐火砖，其形状有标准规则，也可以根据需要筑切时临时加工。耐火砖简称火砖，用耐火 黏土或其他耐火原料烧制成，淡黄色或带褐色，主要用于砌冶炼炉，能耐1，580°C-1，770°C 的高温，具有一定形状和尺寸的耐火材料。镁质耐火砖，是指以镁石作原料，以方镁石为主 晶相，MgO含量在80%?85%以上的耐火砖。镁质耐火砖是碱性耐火砖中最主要的制品， 耐火度高，对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性，是一种重要的高级耐火砖。主要用于平炉、氧 气转炉、电炉及有色金属熔炼等。高硅镁砖的性能和镁砖大致相同，但其荷重软化开始温度 比一般镁砖高，只是抗碱性渣的性能较差。
[0003] 随着太阳能作为绿色能源被广泛开发和利用，用于太阳能转换的多晶硅的用量急 剧增加，从而促进了多晶硅生产的快速发展。熔融石英坩埚是太阳能多晶硅铸锭过程中用 来装在多晶硅原料、在1550°C的高温下使之熔化结晶生产处多晶硅铸锭的容器，而石英坩 埚往往在一次铸锭完成后就破损无法再次使用，每个光伏企业都面临着石英坩埚废料无法 处理堆积成山的问题，因此石英坩埚的回收再利用具有十分重要的战略意义。
[0004] 中国专利CN103030408A公开了一种碳化硅镁砖的生产方法，以当地资源碳化硅 和氧化镁作为原材料生产，节省成本，但是不适应大多数地区，且产品耐火温度不高。中国 专利CN100372808C公开了一种含锆镁砖的制造方法，产品化学稳定性好，熔点高，但是成 本很高，且对氧化锆的粉碎工艺要求相当高。中国专利CN101274854B公开了一种耐火的、 碳结合的氧化镁砖及其制备方法，其镁砖的物理性能很好，但是对于原料的要求及对于工 艺的要求非常高。中国专利CN102795870B公开了一种质轻镁砖及其制备方法，其镁砖的体 积密度较小，热导率低，强度适中，抗碱性渣侵蚀能力强，但是原料成本高，粉碎精度达到微 米级，工艺要求偏高。
【发明内容】
[0005] 为了解决高强度镁质耐火砖成本高，工艺复杂的问题，我们提出了一种高硅镁质 耐火砖及其制备方法，采用本发明可以提高镁质耐火砖的强度及高温稳定性，还可以降低 成本。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0007] 为实现上述目的，本发明提供一种高硅镁质耐火砖，由以下重量份的原料组成：优 质镁砂84?93份，石英坩埚处理料5?11份，粘合剂2?5份。石英坩埚的主要成分为 高纯度石英，即二氧化硅，将二氧化硅作为原料加入镁质耐火砖中，能明显出现二氧化硅特 性，耐温性强，保温性好，质量稳定。
[0008] 优选地，上述优质镁砂中氧化镁含量为95?99%。由于地域特点，所得镁矿原料 中氧化镁含量较高，可以降低杂质干扰，提高镁砖纯度，保证产品的良好的高温强度及荷重 软化点。
[0009] 优选地，上述粘合剂为造纸厂生产的废液：木质素磺酸钠溶液。木质素磺酸钠有良 好的扩散性能，其水溶液为棕色至黑色，有胶体特性，溶液的黏度随浓度的增加而升高。在 大规格墙地砖及耐火砖制造过程中，可以使坯体原料微粒牢固粘结起来，可使干坯强度提 高20%-60%以上。
[0010] 优选地，上述粘合剂中木质素磺酸钠的含量为13?30%。
[0011] 本发明也同时提供一种高硅镁质耐火砖的制备方法，步骤如下：
[0012] (1)通过粉碎机将废石英坩埚粉碎成1?50_的碎料，碎料体积的控制可以有效 提高回收处理料的纯度。
[0013] (2)使用1?25%重量比的混合酸对碎料进行酸洗，碎料与混合酸的重量比为 1:1?5,酸洗时间为4?200小时。由于石英坩埚的强酸碱稳定性，酸洗能有效去除碎料 表面的杂质，且混合酸可回收后再次利用。
[0014] (3)取出酸洗后的碎料，用水浸泡，洗涤至中性，再将碎料烘干至含水重量比小于 5%，即为石英坩埚处理料。碎料洗涤完毕时，可先在室外晒干至含水重量比小于10%，然后 进行烘干，可降低能源消耗，节约成本。
[0015] (4)将优质镁砂、石英坩埚处理料粉碎成粒度为1?50mm，与粘合剂一起送入配料 搅拌罐，常温常压搅拌10?60分钟；
[0016] (5)送入制砖机模具内在每平方厘米1?4吨的压力下压制成型；
[0017] (6)送入隧道窑内，在还原气氛中，1600?1750摄氏度下焙烧2.5?5小时；
[0018] (7)成型，干燥，拣选，检验，包装入库。
[0019] 优选地，上述废石英坩埚为石英坩埚制造企业的不合格报废品和/或光伏企业使 用后的石英坩埚，由于石英坩埚的特殊性，报废品和消耗品的成本非常低。
[0020] 优选地，上述混合酸为草酸和盐酸，其重量比为1:1?5。
[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：耐火砖强度大，耐温性强，成本低廉，工 艺简单。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限 于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通或改变都落入本发明保护范围；且下 述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0023] 实施例1 :
[0024] -种高硅镁质耐火砖，由以下重量份的原料组成：98%镁砂92份，石英坩埚处理 料5份，粘合剂3份。生产步骤如下：
[0025] (1)将废石英坩埚粉碎成1?50mm的碎料；
[0026] (2)使用20%重量比的混合酸对碎料进行酸洗，碎料与混合酸的重量比为1:3,酸 洗72小时；混合酸中草酸和盐酸的重量比为1:3。
[0027](3)取出酸洗后的碎料，用水浸泡，洗涤至中性，将碎料置于室外通风光照处晾干 至含水重量比大约为10%，再将碎料通过烘干机烘至含水重量比小于5%，即为石英坩埚 处理料；
[0028] (4)将优质镁砂、石英坩埚处理料粉碎成粒度为1?50mm，与木质素磺酸钠溶液一 起送入配料搅拌罐，常温常压搅拌30分钟；
[0029] (5)送入制砖机模具内在2T/cm2的压力下压制成型；
[0030] (6)送入隧道窑内，在还原气氛中，1700摄氏度下焙烧3小时；
[0031] (7)成型，干燥，拣选，检验，包装入库。
[0032] (8)随机取样20份，进行高温性能测试，结果如表1所示。
[0033] 实施例2 :
[0034] 一种高硅镁质耐火砖，由以下重量份的原料组成：98%镁砂89份，石英坩埚处理 料8份，粘合剂3份。
[0035] 生产步骤与实施例1基本相同。完成后随机取样20份进行高温性能测试，结果如 表1所示。
[0036] 实施例3 :
[0037] -种高硅镁质耐火砖，由以下重量份的原料组成：98%镁砂86份，石英坩埚处理 料11份，粘合剂3份。
[0038] 生产步骤与实施例1基本相同。完成后随机取样20份进行高温性能测试，结果如 表1所示。
[0039] 对比例：
[0040] 市购普通镁质耐火砖，随机取样20份进行高温性能测试，结果如表1所示。
[0041]表1:
[0042]
【权利要求】
1. 一种高硅镁质耐火砖，其特征在于，由以下重量份的原料组成：优质镁砂84~93份， 石英坩埚处理料5?11份，粘合剂2飞份。
2. 如权利要求1所述的高硅镁质耐火砖，其特征在于，所述优质镁砂中氧化镁含量为 95?99%。
3. 如权利要求1所述的高硅镁质耐火砖，其特征在于，所述粘合剂为造纸厂生产的废 液：木质素磺酸钠溶液。
4. 如权利要求1和3所述的高硅镁质耐火砖，其特征在于，所述粘合剂中木质素磺酸钠 的含量为13?30%。
5. -种高硅镁质耐火砖的制备方法，其特征在于，步骤如下： (1) 将废石英坩埚粉碎成l~50mm的碎料； (2) 使用1~25%重量比的混合酸对碎料进行酸洗，碎料与混合酸的重量比为1:1~5,酸 洗时间为4~200小时； (3) 取出酸洗后的碎料，用水浸泡，洗涤至中性，再将碎料烘干至含水重量比小于5%，即 为石英坩埚处理料； (4) 将优质镁砂、石英坩埚处理料粉碎成粒度为l~50mm，与粘合剂一起送入配料搅拌 罐，常温常压搅拌15飞0分钟； (5) 送入制砖机模具内在l~4T/cm2的压力下压制成型； (6) 送入隧道窑内，在还原气氛中，160(Tl750摄氏度下焙烧2. 5飞小时； (7) 成型，干燥，拣选，检验，包装入库。
6. 如权利要求5所述的一种高硅镁质耐火砖的制备方法，其特征在于，所述废石英坩 埚为石英坩埚制造企业的不合格报废品和/或光伏企业使用后的石英坩埚。
7. 如权利要求5所述的一种高硅镁质耐火砖的制备方法，其特征在于，所述混合酸为 草酸和盐酸，其重量比为1:1~5。
【文档编号】C04B35/66GK104326754SQ201410453942
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】徐孝生 申请人:长兴嘉诚耐火材料有限公司