CN105016751A

CN105016751A - 一种利用颗粒级配结合凝胶注模工艺制备锆英石耐火材料的方法

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Publication number: CN105016751A
Application number: CN201510467961.8A
Authority: CN
Inventors: 杨德安; 贵炳强; 陈骏; 王祺; 翟通
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2035-07-31
Also published as: CN105016751B

Abstract

本发明公开一种利用颗粒级配结合凝胶注模工艺制备锆英石耐火材料的方法，包括粉体颗粒级配、预混液配制、陶瓷浆料制备、注模成型、湿坯脱模和干燥、生坯的脱脂和素坯的烧结。整个工艺流程简单，易于控制，适合净尺寸复杂成型，不需要昂贵的等静压设备，在固含量为56vol％的情况下，通过颗粒级配得到的锆英石生坯的抗弯强度能够达到52.6MPa，该生坯经过脱脂并在1550℃烧结后得到的致密锆英石的抗弯强度为111.9MPa，对比相同固含量下使用全细粉和全粗粉制备的烧结体，强度分别提高了20.6％、65.2％和49.1％、11.8％。湿坯干燥工艺的量化表征方式不依赖产品尺寸，适用范围更广。

Description

一种利用颗粒级配结合凝胶注模工艺制备锆英石耐火材料的方法

技术领域

本发明涉及耐火材料的成型和制备领域，具体涉及一种利用颗粒级配结合凝胶注模工艺制备锆英石耐火材料的方法。

背景技术

在目前的玻璃生产方法中，除了浮法和狭槽拉制法外，熔制法也是一种常用的方法，尤其适合于生产液晶显示器所需要的玻璃基板等产品。在这种方法中，耐火部件要长期和液态熔融玻璃直接接触，正因为如此，这种玻璃生产方式对耐火材料的要求非常严格。锆英石的主要成分为ZrO₂﹒SiO₂，或等同于ZrSiO₄，其具有熔点高、热导率低、化学稳定性好、热膨胀系数小等特点，特别是对熔融玻璃具有良好的耐侵蚀性。基于锆英石材料的上述优点，其被普遍应用到熔制法生产玻璃常用耐火部件的生产领域。

随着玻璃制造工艺的发展，工业生产中所需求的锆英石砖已经不局限于简单的形状，而要根据生产需求满足各种尺寸和形状的要求。目前生产锆英石耐火砖一般采用的成型方法为等静压成型或注浆成型。其中等静压成型这种工艺设备投资维护成本高，需要高压操作，且产生粉尘较多，虽然生坯的致密度和强度能够满足生产需求，但对于形状较为复杂的制品，等静压成型比较困难。而注浆成型这种工艺虽然可以对成型坯体的形状进行控制，但通常注浆时间较长，尺寸精度不足，坯体强度不够高，且容易因为浆料中颗粒的沉积造成坯体致密度不均匀，进而对最终的产品性能造成不利的影响。

凝胶注模工艺是一种制备先进陶瓷坯体的成型技术，在这种工艺中，浆料中所含有的具有单官能团的单体和具有多官能团的交联剂在引发剂和催化剂的联合作用下发生原位聚合反应，从而形成高分子网络结构把陶瓷粉体结合起来。这种工艺成本相对低廉，过程简单容易控制，其成型的坯体致密性好、显微结构均匀，尤其是生坯强度很高，适合于机加工，非常适合用来生产对尺寸精度要求较高的产品。本发明利用这种成型技术制备锆英石耐火材料，可以有效克服传统工艺的缺点。

此外，在传统生产锆英石耐火材料的工艺中，无论是利用等静压成型还是注浆成型，后续烧结体的制备通常都需要添加一种或多种烧结助剂。虽然烧结助剂能够有效增加烧结体的致密度，降低气孔率，但同时也可能对锆英石材料的耐玻璃侵蚀性和抗蠕变等性能产生不利的影响，本发明通过颗粒级配的引入获得了致密性和均匀性更好的生坯，同时由于选取的粒径较小，细颗粒比例较高，粉体的烧结活性增强，因此在不添加烧结助剂的情况下也可使烧结体达到满足使用需求的致密度，避免了烧结助剂的引入可能会带来的副作用。

关于利用凝胶注模成型制备锆英石耐火材料的文献报道很少。授权号为CN101745968的专利中提出了一种丙烯酰胺体系凝胶注模成型特异型锆英石砖的方法，其有如下特征：(1)该专利中使用的模具材质是石膏；(2)该专利中提到的固化工艺是在50-70℃下进行的；(3)主要涉及浆料和生坯的制备工艺，没有烧结工艺。

对比上述发明专利，本发明使用了有机玻璃无孔模具，避免因模具孔隙对浆料的固化反应产生影响，同时还采用了常温催化固化的凝胶方式，相比于加热固化更易获得均匀的生坯结构。此外本发明涉及了从原料组合到烧结的完整过程，对于锆英石的凝胶注模工艺有着更为系统和充分的研究。

颗粒级配技术在耐火材料的生产中应用较为广泛，如授权号为CN101641171的专利中提到了一种具有多峰粒度分布的锆石组合物，这种组合物的抗蠕变性相对于传统锆石制品有所提升。但是关于颗粒级配技术对于凝胶注模工艺影响的研究很少，一个重要原因是传统级配工艺中的骨料和粗颗粒粒径较大，这对于凝胶注模工艺来说是不适合的，因为越大的颗粒其自身重力作用影响越大，也就越难以在浆料中进行稳定的悬浮和分散，这不仅增大了浆料制备的工艺难度，还会因为颗粒的沉降使得生坯结构出现不均匀。本发明采用了颗粒粒径较小、粒径分布较窄且颗粒尺寸分布类型不同的粉体，并且在级配中提高细颗粒的比重，便于凝胶注模浆料的制备，保证了生坯结构的均匀性。本发明通过颗粒级配，使得凝胶注模工艺本身得到提高。对比使用全粗粉或全细粉制备的样品，颗粒级配使得同固含量下锆英石注模生坯和烧结体的性能均得到明显提升。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明公开了一种利用颗粒级配结合凝胶注模工艺制备锆英石耐火材料的方法，具体技术方案如下：

一种利用颗粒级配结合凝胶注模工艺制备锆英石耐火材料的方法，其步骤如下：

(1)、粉体的颗粒级配：选用两种平均粒径和颗粒分布类型的锆英石粉体，较细粉体的中值粒径为1-2μm，颗粒尺寸分布为连续尺寸分布；较粗粉体的中值粒径为4-6μm，颗粒尺寸分布为双峰分布；按照较细粉体占粉体总质量60-90wt％的比例球磨混合干燥后作为起始原料；

(2)、预混液的配制：按质量份计，将5-20份有机单体丙烯酰胺和1份交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺加入75份去离子水中配制成溶液，向溶液中加入分散剂，其中分散剂的加入量为占锆英石粉体总质量的0.1-0.6wt％，然后用浓氨水将溶液的pH调节为7-10，得到预混液；

(3)、陶瓷浆料的制备：将步骤(1)中得到锆英石粉体和步骤(2)中得到的预混液混合，混合物经球磨后，得到锆英石陶瓷浆料；

(4)、注模成型：向步骤(3)中得到的陶瓷浆料中分别加入占浆料总质量0.02-0.08wt％的催化剂四甲基乙二胺和0.01-0.04wt％的引发剂过硫酸铵，搅拌均匀后注入有机玻璃无孔模具中，在室温下使高分子聚合反应完成，然后进行脱模得到锆英石陶瓷湿坯；

(5)、湿坯经过干燥、脱脂和烧结得到锆英石烧结体。

所述的步骤(5)中的干燥选用先在20-30℃和大于90％的相对湿度的环境条件下进行干燥，待坯体的体积收缩停止后再转入100-120℃下干燥。

所述的步骤(5)中的烧结：得到的锆英石素坯在不添加烧结助剂的情况下进行烧结，得到锆英石烧结体。

所述的步骤(2)的分散剂是一种改性聚羧酸盐AN-2000。

本发明提出了一种利用单位表面积失重速率定量化表征坯体的干燥方法。

对于六面体坯体：在20-30℃和大于90％的相对湿度的环境条件下干燥，失重速率小于36g﹒m^-2﹒h^-1，干燥结束。

对于六面体坯体在100-120℃下干燥，失重速率小于0.8g﹒m^-2﹒h^-1时，干燥结束。

在凝胶注模工艺中，通常干燥阶段是最为复杂和最为耗时的步骤。由于凝胶注模的坯体是由浆料原位固化得到的，其起始含水量与浆料中的水分含量是一样的，如果在干燥时不加控制很容易造成生坯干燥开裂，所以必须采取分步干燥的方式，即先在较低的温度和较高的湿度条件下进行干燥，待坯体的体积收缩停止后再转入高温干燥。

传统凝胶注模的干燥工艺通常以干燥温度和相应条件下的干燥时间来表征和控制，但是坯体的具体干燥时间和坯体的尺寸、形状、起始浆料的固含量等方面关系密切，因而单纯使用干燥时间来表征和控制干燥工艺具有较大的局限性。本发明提出了一种以“坯体单位表面积失重速率”为依据的定量化表征和控制方式。提出这种方法的依据是：无论坯体的尺寸形状等如何，其在干燥阶段的水分蒸发都主要是借助于坯体暴露于周围环境中的表面与外界产生物质(水分)传递完成的，所以如果已知坯体在一段时间内的失重和其暴露于环境中的表面积，便可以通过简单的计算得到坯体单位表面积的失重速率，这个数值可以有效反映出坯体的失重快慢，也可以作为衡量坯体内部残余水分的参考指标(残余水分越多，失重速率通常越快)，更重要的是这种方式摆脱了对于产品尺寸的依赖性，对于凝胶注模坯体的干燥具有更广泛的适用性，能够更科学地对工艺进行调控，能够使得干燥之后的工艺顺利进行。

以本发明中的一种六面体样品形状为例加以说明，其尺寸为110*80*35(单位：mm)。由于本发明中的浆料固相含量较高，干燥收缩较小，因而样品尺寸在干燥过程中的变化对于单位表面积失重速率的计算影响可以忽略。坯体暴露于空气中的表面积为水分传质的有效面积，六面体样品的有效传质面积为除去底面的5个面，其面积总和记为s，计算得到s＝0.0221m²。首先将步骤(4)中得到的湿坯在20-30℃和一定湿度的环境条件下干燥，对于该尺寸样品要求此段干燥结束时失重速率要小于0.8g﹒h^-1，此时坯体的尺寸已经基本不发生变化，记这个临界速率为k₁，那么k₁/s就是结束本阶段干燥所允许的最大单位表面积失重速率，计算得到为36g﹒m^-2﹒h^-1。之后将坯体转入100-120℃下干燥，高温阶段的干燥要想把水分完全排除对于干燥设备要求极高，但是水分完全排除对于后续操作意义不大，反而会因为坯体脆性过大导致其在搬运等需要受机械力的操作中发生开裂等情况，因而这段干燥结束时对于单位表面积失重速率的要求是：只要在后续的脱脂过程中不因残留水分过多导致坯体开裂或者爆裂即可。对于该尺寸样品在此段干燥结束时要求失重速率小于0.018g﹒h^-1，记这个临界速率为k₂，那么k₂/s就是本阶段结束时要求的坯体单位表面积失重速率，计算得到为0.8g﹒m^-2﹒h^-1。干燥完成后即得到锆英石生坯。关于该步骤的干燥工艺参数的确定有相关对比例进一步说明，详见下文表格1。

本发明测试表征手段如下：

生坯和烧结体强度测试：采用DL-15型万能测试机测试条状样品的三点抗弯强度。

生坯断面形貌和显微结构：采用S-4800场发射扫描电镜(HITACHI,Tokyo,Japan)对样品断面形貌和显微结构进行了表征。

本发明公开了一种利用颗粒级配结合凝胶注模工艺制备锆英石耐火材料的方法，其制备步骤包括：粉体的颗粒级配、预混液的配制、陶瓷浆料的制备、注模成型、湿坯的脱模和干燥、生坯的脱脂和素坯的烧结。与现有技术相比，整个工艺流程简单，易于控制，适合净尺寸复杂成型，不需要昂贵的等静压设备，并且在现有的凝胶注模工艺的基础上，通过合理的颗粒级配使得到的锆英石生坯和烧结体的显微结构更加均匀，力学性能得到显著提高。在优化的pH值、分散剂含量和颗粒级配下，能够得到分散稳定的低黏度高固相含量的陶瓷浆料。在固含量为56vol％的情况下，通过颗粒级配得到的锆英石生坯的抗弯强度能够达到52.6MPa，对比相同固含量下使用全细粉和全粗粉制备的生坯，强度分别提高了20.6％和65.2％。该生坯经过脱脂并在1550℃烧结后得到的致密锆英石的抗弯强度为111.9MPa，对比相同固含量下使用全细粉和全粗粉制备的烧结体，强度分别提高了49.1％和11.8％。湿坯干燥工艺的量化表征方式不依赖产品尺寸，适用范围更广。产品配方中不添加烧结助剂，规避了烧结助剂可能带来的副作用。

附图说明

图1为本发明中陶瓷粉体颗粒级配情况(以细粉占粉体总质量的百分数表征)与生坯强度的关系。

图2为本发明中实施例2中生坯断面的SEM照片。

图3为本发明中陶瓷粉体颗粒级配情况(以细粉占粉体总质量的百分数表征)与烧结体强度的关系。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明方法做进一步的说明。提供实施例是为了理解的方便，绝不是限制本发明。

实施例1：

步骤一、粉体的颗粒级配：两种中值粒径分别为1-2μm和4-6μm，粒径分布分别为连续分布和双峰分布的锆英石粉体，按照较细粉体占粉体总质量80wt％的比例球磨混合干燥后作为起始原料；

步骤二、预混液的配制：按质量计，将20份有机单体丙烯酰胺和1份交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶解于75份去离子水中制成溶液，在溶液中加入AN-2000分散剂，分散剂的加入量为锆英石粉体总质量的0.6wt％，之后向溶液中加入浓氨水将溶液的pH调至10，得到预混液；

步骤三、陶瓷浆料的制备：向步骤二配制的预混液中加入步骤一得到的锆英石粉体，混合物经球磨后，得到固相含量为53vol％陶瓷浆料；

步骤四、注模成型：向步骤三中得到的陶瓷浆料中分别加入占浆料总质量0.02wt％的催化剂四甲基乙二胺和0.01wt％的引发剂过硫酸铵，搅拌均匀后注入无孔模具中，常温下即可引发聚合，使得陶瓷浆料凝胶固化，脱模后得到湿的生坯；

步骤五、坯体的干燥：将步骤四中得到的湿坯先在20-30℃和一定湿度的环境条件下干燥至坯体单位表面积失重速率为36g﹒m^-2﹒h^-1，之后转入100-120℃下干燥至坯体单位表面积失重速率为0.8g﹒m^-2﹒h^-1，干燥完成后即得到锆英石生坯。

步骤六、生坯的脱脂：将步骤五得到的锆英石生坯于300和500℃下分别保温1h完成脱脂，得到锆英石素坯。

步骤七、素坯的烧结：将步骤六得到的锆英石素坯于1450℃下烧结1h，得到锆英石烧结体。

实施例2：

步骤一、粉体的颗粒级配：两种中值粒径分别为1-2μm和4-6μm，粒径分布分别为连续分布和双峰分布的锆英石粉体，按照较细粉体占粉体总质量60wt％的比例球磨混合干燥后作为起始原料；

步骤二、预混液的配制：按质量计，将16份有机单体丙烯酰胺和1份交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶解于75份去离子水中制成溶液，在溶液中加入AN-2000分散剂，分散剂的加入量为锆英石粉体总质量的0.3wt％，之后向溶液中加入浓氨水将溶液的pH调至8，得到预混液；

步骤三、陶瓷浆料的制备：向步骤二配制的预混液中加入步骤一得到的锆英石粉体，混合物经球磨后，得到固相含量为56vol％陶瓷浆料；

步骤四、注模成型：向步骤三中得到的陶瓷浆料中分别加入占浆料总质量0.08wt％的催化剂四甲基乙二胺和0.04wt％的引发剂过硫酸铵，搅拌均匀后注入无孔模具中，常温下即可引发聚合，使得陶瓷浆料凝胶固化，脱模后得到湿的生坯；

步骤五、坯体的干燥：将步骤四中得到的湿坯先在20-30℃和一定湿度的环境条件下干燥至坯体单位表面积失重速率为30g﹒m^-2﹒h^-1，之后转入100-120℃下干燥至坯体单位表面积失重速率为0.7g﹒m^-2﹒h^-1，干燥完成后即得到锆英石生坯。

步骤六、生坯的脱脂：将步骤五得到的锆英石生坯于350和550℃下分别保温2h完成脱脂，得到锆英石素坯。

步骤七、素坯的烧结：将步骤六得到的锆英石素坯于1550℃下烧结2h，得到锆英石烧结体。

图1为在实施例2的基础上只改变颗粒级配，即只改变细粉体占锆英石粉体总质量百分数的情况下锆英石生坯强度的变化情况。可以看出，实施例2中细粉占粉体总质量50-80wt％时生坯试样的抗弯强度相对于不级配的情况下有了非常明显的提升。

图2为实施例2中生坯断面的SEM照片，从图中可以看出，生坯坯体中的锆英石颗粒被有机物均匀包裹，其显微结构均匀，颗粒形貌完整，无可见缺陷。这也为得到结构均匀的烧结体打下了基础。

图3为在实施例2的基础上只改变颗粒级配，即只改变细粉体占锆英石粉体总质量百分数的情况下锆英石烧结体强度的变化情况。可以看出，实施例2中当细粉占粉体总质量20和60wt％时，烧结体试样的抗弯强度相对于不级配的情况下有了非常明显的提升，其中在60wt％的条件下测试结果的标准偏差达到最低，说明该颗粒级配下锆英石烧结体的性能稳定性也有了明显的提升。

实施例3：

步骤一、粉体的颗粒级配：两种中值粒径分别为1-2μm和4-6μm，粒径分布分别为连续分布和双峰分布的锆英石粉体，按照较细粉体占粉体总质量70wt％的比例球磨混合干燥后作为起始原料；

步骤二、预混液的配制：按质量计，将15份有机单体丙烯酰胺和1份交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶解于75份去离子水中制成溶液，在溶液中加入AN-2000分散剂，分散剂的加入量为锆英石粉体总质量的0.2wt％，之后向溶液中加入浓氨水将溶液的pH调至9，得到预混液；

步骤三、陶瓷浆料的制备：向步骤二配制的预混液中加入步骤一得到的锆英石粉体，混合物经球磨后，得到固相含量为55vol％陶瓷浆料；

步骤四、注模成型：向步骤三中得到的陶瓷浆料中分别加入占浆料总质量0.04wt％的催化剂四甲基乙二胺和0.02wt％的引发剂过硫酸铵，搅拌均匀后注入无孔模具中，常温下即可引发聚合，使得陶瓷浆料凝胶固化，脱模后得到湿的生坯；

步骤五、坯体的干燥：将步骤四中得到的湿坯先在20-30℃和一定湿度的环境条件下干燥至坯体单位表面积失重速率为24g﹒m^-2﹒h^-1，之后转入100-120℃下干燥至坯体单位表面积失重速率为0.6g﹒m^-2﹒h^-1，干燥完成后即得到锆英石生坯。

步骤六、生坯的脱脂：将步骤五得到的锆英石生坯于350和550℃下分别保温3h完成脱脂，得到锆英石素坯。

步骤七、素坯的烧结：将步骤六得到的锆英石素坯于1450℃下烧结2h，得到锆英石烧结体。

实施例4：

步骤一、粉体的颗粒级配：两种中值粒径分别为1-2μm和4-6μm，粒径分布分别为连续分布和双峰分布的锆英石粉体，按照较细粉体占粉体总质量90wt％的比例球磨混合干燥后作为起始原料；

步骤二、预混液的配制：按质量计，将5份有机单体丙烯酰胺和1份交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶解于75份去离子水中制成溶液，在溶液中加入AN-2000分散剂，分散剂的加入量为锆英石粉体总质量的0.1wt％，之后向溶液中加入浓氨水将溶液的pH调至7，得到预混液；

步骤三、陶瓷浆料的制备：向步骤二配制的预混液中加入步骤一得到的锆英石粉体，混合物经球磨后，得到固相含量为50vol％陶瓷浆料；

步骤四、注模成型：向步骤三中得到的陶瓷浆料中分别加入占浆料总质量0.06wt％的催化剂四甲基乙二胺和0.03wt％的引发剂过硫酸铵，搅拌均匀后注入无孔模具中，常温下即可引发聚合，使得陶瓷浆料凝胶固化，脱模后得到湿的生坯；

步骤五、坯体的干燥：将步骤四中得到的湿坯先在20-30℃和一定湿度的环境条件下干燥至坯体单位表面积失重速率为20g﹒m^-2﹒h^-1，之后转入100-120℃下干燥至坯体单位表面积失重速率为0.5g﹒m^-2﹒h^-1，干燥完成后即得到锆英石生坯。

步骤六、生坯的脱脂：将步骤五得到的锆英石生坯于400和600℃下分别保温2h完成脱脂，得到锆英石素坯。

步骤七、素坯的烧结：将步骤六得到的锆英石素坯于1650℃下烧结2h，得到锆英石烧结体。

实施例5：

步骤二、预混液的配制：按质量计，将8份有机单体丙烯酰胺和1份交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶解于75份去离子水中制成溶液，在溶液中加入AN-2000分散剂，分散剂的加入量为锆英石粉体总质量的0.2wt％，之后向溶液中加入浓氨水将溶液的pH调至8，得到预混液；

步骤三、陶瓷浆料的制备：向步骤二配制的预混液中加入步骤一得到的锆英石粉体，混合物经球磨后，得到固相含量为54vol％陶瓷浆料；

步骤六、生坯的脱脂：将步骤五得到的锆英石生坯于300和500℃下分别保温3h完成脱脂，得到锆英石素坯。

步骤七、素坯的烧结：将步骤六得到的锆英石素坯于1450℃下烧结3h，得到锆英石烧结体。

实施例6：

步骤二、预混液的配制：按质量计，将17份有机单体丙烯酰胺和1份交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶解于75份去离子水中制成溶液，在溶液中加入AN-2000分散剂，分散剂的加入量为锆英石粉体总质量的0.5wt％，之后向溶液中加入浓氨水将溶液的pH调至9，得到预混液；

步骤三、陶瓷浆料的制备：向步骤二配制的预混液中加入步骤一得到的锆英石粉体，混合物经球磨后，得到固相含量为52vol％陶瓷浆料；

为了进一步说明本发明提出的干燥表征和控制工艺，表1列出了上述实施例1-4和对比例1、2的干燥控制方式和实际效果。实施例5、6的干燥工艺参数分别和实施例1、2相同，因此未列在表格中。关于对比例1、2，它们的前四个工艺步骤分别与实施例1、2相同，而在步骤五的干燥工艺控制方面有所不同。表中列出了每个例子中的样品在干燥结束阶段的单位表面积失重速率以及坯体对应的情况。

表1-不同的干燥工艺参数及对应的坯体情况

	低温干燥	高温干燥	干燥后情况	脱脂后情况	烧结后情况
						实施例1	36g﹒m^-2﹒h^-1	0.8g﹒m^-2﹒h^-1	正常	正常	正常
实施例2	30g﹒m^-2﹒h^-1	0.7g﹒m^-2﹒h^-1	正常	正常	正常
						实施例3	24g﹒m^-2﹒h^-1	0.6g﹒m^-2﹒h^-1	正常	正常	正常
实施例4	20g﹒m^-2﹒h^-1	0.5g﹒m^-2﹒h^-1	正常	正常	正常
						对比例1	38g﹒m^-2﹒h^-1	坯体开裂	\	\	\
对比例2	36g﹒m^-2﹒h^-1	1.0g﹒m^-2﹒h^-1	正常	脱脂过程中爆裂	\

实施例1-4在各个阶段坯体均未发生开裂等状况。对比例1中由于低温干燥结束时失重速率过大，导致坯体在转入高温干燥后由于水分蒸发速率过大引起了干燥开裂。在对比例2中，坯体在低温干燥阶段结束时的失重速率满足工艺要求，因而未发生干燥开裂的情况，但由于其高温干燥阶段结束时的失重速率过大，坯体虽未发生开裂，但此时坯体内部仍然残余有一定量的水分，其在高温脱脂过程中由于水分的剧烈气化导致了坯体的爆裂，无法完成后续工艺步骤。从以上对比中可以看出本发明提出的利用坯体单位表面积失重速率控制干燥工艺的方法是有效的。在此后的生产中即便产品的尺寸等发生了改变，依然可以沿用上述控制方法来进行干燥，而不用像传统工艺那样重新通过生产实践来调整干燥时间作为新的工艺控制依据。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不对本发明作任何形式的限制。本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种利用颗粒级配结合凝胶注模工艺制备锆英石耐火材料的方法，其特征是步骤如下：

(5)、湿坯经过干燥、脱脂和烧结得到锆英石烧结体。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的步骤(5)中的干燥选用先在20-30℃和大于90％的相对湿度下进行干燥，待坯体的体积收缩停止后再转入100-120℃下干燥。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的步骤(5)中的烧结：得到的锆英石素坯在不添加烧结助剂的情况下进行烧结，得到锆英石烧结体。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的步骤(2)的分散剂是一种改性聚羧酸盐AN-2000。

5.权利要求1的方法制备的锆英石耐火材料，其特征是在固含量为56vol％的情况下，通过颗粒级配得到的锆英石生坯的抗弯强度能够达到52.6MPa；生坯经过脱脂并在1550℃烧结后得到的致密锆英石的抗弯强度为111.9MPa。

6.一种利用单位表面积失重速率定量化表征坯体的干燥方法。

7.如权利要求6所述的方法，其特征是六面体坯体：在20-30℃和大于90％的相对湿度的环境条件下干燥，失重速率小于36g﹒m^-2﹒h^-1，干燥结束。

8.如权利要求6所述的方法，其特征是六面体坯体在100-120℃下干燥，失重速率小于0.8g﹒m^-2﹒h^-1时，干燥结束。