[0001] 本发明涉及耐火材料技术领域，具体为一种高热稳定性的耐火材料。

[0002] 蓄热材料是一种能够储存和释放热能的材料，它在建筑、工业和能源存储等领域有着广泛的应用。耐火蓄热材料是一种特殊的蓄热材料，它不仅具有高温下的结构稳定性，还能在高温环境中吸收和储存热能，并在需要时释放这些热能，这类材料通常用于工业炉、热交换器、高温设备等，以提高能源利用效率和节能降耗。目前工业窑炉多采用黏土、刚玉、莫来石、碳化硅等材质进行建造，这些材质具有一定的耐火性能，但蓄热性能都不是很好；硫酸钠是一种理想的蓄热材料，且其成本较低、潜热密度大、性能稳定，可将其运用于制备耐火蓄热材料。

[0003] 授权公告号为CN116444281B的中国发明专利公开一种硫酸钠耐火材料，通过在耐火层中添加硫酸钠，使得最后的耐火材料成品具有蓄热性能，但制备过程中要考虑硫酸钠的泄漏问题，所以该专利中添加的硫酸钠含量较少，制备过程中，硫酸钠先与碳化硅、氧化铝均匀混合，所以高温烧结时，硫酸钠与碳化硅和氧化铝进行反应，最后的成品耐火材料中没有可以相变的硫酸钠（或可相变的硫酸钠占比极少），因此该专利提供的耐火材料虽具有一定蓄热性能，但其蓄热性能有限。且该专利还需要在耐火层外面设置一层防裂层，制备工艺复杂。

[0014] 下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

[0015] 本发明提供一种高热稳定性的耐火材料，包括硫酸钠25‑30份、碳化硅20‑28份、氧化铝 15‑18份，磷酸铝结合剂12‑15份、木质纤维5‑8份、氧化石墨烯12‑15份、碳纤维3‑5份、耐火填料10‑13份、膨胀珍珠岩12‑18份，二硼化锆5‑8份。其中耐火填料为氧化锌、氧化镁、二氧化钛、硅酸铝、硅灰石、高岭土中的一种或多种。

[0016] 利用上述材料制备耐火材料的方法，包括：（1）将硫酸钠加热溶解，并将膨胀珍珠岩（粒径0.2‑1mm）浸泡于硫酸钠溶液中，8‑
10min后过滤，得到吸附硫酸钠的膨胀珍珠岩；
（2）将吸附硫酸钠的膨胀珍珠岩于50‑80℃环境下干燥0.5‑1h，干燥后的膨胀珍珠岩再次浸泡于硫酸钠溶液中，8‑10min后过滤，并于50‑80℃环境下干燥2‑3h；
（3）将二硼化锆、碳纤维混合，并于1900‑2000℃条件下烧结1 2h，冷却至室温后破~
碎成粉末；
（4）将经过硫酸钠处理后的膨胀珍珠岩、碳化硅、磷酸铝结合剂、木质纤维、氧化石墨烯、耐火填料、混合均匀，再加入粉末状二硼化锆碳纤维混合物，最后分批次加入未使用完的硫酸钠，得到混合料；
（5）将混合料压制成型，干燥24h后，高温烧结，以10℃/min的速率进行升温，升高到800‑900℃保温2‑3h，自然降温至100℃，再升温至1000‑1100℃保温2‑3h，再自然降温至
800‑900℃，再升温至1300‑1400℃保温2‑3h后，自然降温至100℃，即得成品。

[0017] 本发明中通过将膨胀珍珠岩浸泡于硫酸钠溶液中，再经过干燥处理，使硫酸钠被吸附于膨胀珍珠岩的空腔结构中，且硫酸钠与膨胀珍珠岩不会发生任何的化学反应，仅为物理吸附。再将其他的组分与吸附硫酸钠的膨胀珍珠岩并进行烧结，碳化硅会与硫酸钠、氧化铝反应，生成稳定的结构，将吸附硫酸钠的膨胀珍珠岩包覆起来，防止硫酸钠在相变过程中出现泄露情况，使最后制备的耐火材料成品具有优异的蓄热和耐火能力。

[0018] 本发明中还添加有二硼化锆和碳纤维，碳纤维具有优异的抗腐蚀性，二硼化锆具有优异的抗氧化性，且在高温（1900‑2000℃）条件下，二者会熔合，二硼化锆分散于碳纤维组成的网格中，从而在增加耐火材料抗腐蚀性和抗氧化性的同时，还增加耐火材料的密度，进一步提高耐火材料的抗裂性。另外本发明还含有木质纤维，其在高温烧结过程中，会炭化形成细小微孔，当该耐火材料在使用过程中，该细小微孔可分散耐火材料在膨胀或收缩时候的应力，避免耐火材料在升温或降温环境下的体积大幅变化，其与碳纤维叠加使用，可进一步增强耐火材料的抗裂能力，延长耐火材料的使用寿命。

[0019] 在制备耐火材料的过程中，通过对升温速率进行控制，并采用多次升温的方式进行烧结，可有效避免各粉末间进行反应形成中间物，也可避免升温过快出现成品变形的情况。

[0020] 实施例1本发明提供一种高热稳定性的耐火材料，包括硫酸钠25‑30份、碳化硅20‑28份、氧化铝 15‑18份，磷酸铝结合剂12‑15份、木质纤维5‑8份、氧化石墨烯12‑15份、碳纤维3‑5份、耐火填料10‑13份、膨胀珍珠岩12‑18份，二硼化锆5‑8份。其中耐火填料为氧化锌。

[0021] 利用上述材料制备耐火材料的方法，包括：（1）将硫酸钠加热溶解，并将膨胀珍珠岩（粒径0.2mm）浸泡于硫酸钠溶液中，10min后过滤，得到吸附硫酸钠的膨胀珍珠岩；
（2）将吸附硫酸钠的膨胀珍珠岩于80℃环境下干燥0.5h，干燥后的膨胀珍珠岩再次浸泡于硫酸钠溶液中，10min后过滤，并于80℃环境下干燥2h；
（3）将二硼化锆、碳纤维混合，并于2000℃条件下烧结1h，冷却至室温后破碎成粉末；
（4）将经过硫酸钠处理后的膨胀珍珠岩、碳化硅、磷酸铝结合剂、木质纤维、氧化石墨烯、耐火填料、混合均匀，再加入粉末状二硼化锆碳纤维混合物，最后分批次加入未使用完的硫酸钠，得到混合料；
（5）将混合料压制成型，干燥24h后，高温烧结，以10℃/min的速率进行升温，升高到900℃保温2h，自然降温至100℃，再升温至1100℃保温2h，再自然降温至900℃，再升温至
1400℃保温2h后，自然降温至100℃，即得成品。

[0022] 实施例2本实施例提供一种高热稳定性的耐火材料，包括硫酸钠25份、碳化硅20份、氧化铝 
15份，磷酸铝结合剂12份、木质纤维5份、氧化石墨烯12份、碳纤维3份、耐火填料10份、膨胀珍珠岩12份，二硼化锆5份。其中耐火填料为氧化锌、氧化镁、二氧化钛的混合物。

[0023] 利用上述材料制备耐火材料的方法，包括：（1）将硫酸钠加热溶解，并将膨胀珍珠岩（粒径1mm）浸泡于硫酸钠溶液中，8min后过滤，得到吸附硫酸钠的膨胀珍珠岩；
（2）将吸附硫酸钠的膨胀珍珠岩于50℃环境下干燥1h，干燥后的膨胀珍珠岩再次浸泡于硫酸钠溶液中，8min后过滤，并于50℃环境下干燥3h；
（3）将二硼化锆、碳纤维混合，并于1900℃条件下烧结2h，冷却至室温后破碎成粉末；
（4）将经过硫酸钠处理后的膨胀珍珠岩、碳化硅、磷酸铝结合剂、木质纤维、氧化石墨烯、耐火填料、混合均匀，再加入粉末状二硼化锆碳纤维混合物，最后分批次加入未使用完的硫酸钠，得到混合料；
（5）将混合料压制成型，干燥24h后，高温烧结，以10℃/min的速率进行升温，升高到800℃保温3h，自然降温至100℃，再升温至1000℃保温3h，再自然降温至800℃，再升温至
1300℃保温3h后，自然降温至100℃，即得成品。

[0024] 实施例3本发明提供一种高热稳定性的耐火材料，包括硫酸钠27份、碳化硅24份、氧化铝16份，磷酸铝结合剂13份、木质纤维6份、氧化石墨烯13份、碳纤维4份、耐火填料12份、膨胀珍珠岩15份，二硼化锆7份。其中耐火填料为氧化锌、硅酸铝、硅灰石、高岭土中的混合物。

[0025] 利用上述材料制备耐火材料的方法，包括：（1）将硫酸钠加热溶解，并将膨胀珍珠岩（粒径0.5mm）浸泡于硫酸钠溶液中，9min后过滤，得到吸附硫酸钠的膨胀珍珠岩；
（2）将吸附硫酸钠的膨胀珍珠岩于65℃环境下干燥0.8h，干燥后的膨胀珍珠岩再次浸泡于硫酸钠溶液中，9min后过滤，并于65℃环境下干燥2.5h；
（3）将二硼化锆、碳纤维混合，并于1950℃条件下烧结1.5h，冷却至室温后破碎成粉末；
（4）将经过硫酸钠处理后的膨胀珍珠岩、碳化硅、磷酸铝结合剂、木质纤维、氧化石墨烯、耐火填料、混合均匀，再加入粉末状二硼化锆碳纤维混合物，最后分批次加入未使用完的硫酸钠，得到混合料；
（5）将混合料压制成型，干燥24h后，高温烧结，以10℃/min的速率进行升温，升高到850℃保温2.5h，自然降温至100℃，再升温至1050℃保温2.5h，再自然降温至850℃，再升温至1350℃保温2.5h后，自然降温至100℃，即得成品。

[0026] 对上述实施例1、2、3制备得到的成品进检测和试验，结果如下：通过上表可知，本发明制备出的耐火材料，潜热能力较强，且抗压强度较大，具有很好的导热率，使用较长时间后，无明显裂纹出现。

[0027] 上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。