CN100564307C - 梯度复合保温层及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种梯度复合保温层，包括以氧化铝空心球为骨料的氧化铝空心球层、以刚玉空心球为骨料的刚玉空心球层、以漂珠为骨料的漂珠层，在温度梯度方向上，氧化铝空心球层、刚玉空心球层、漂珠层依次复合。以及提供该保温层的制造方法，包括以下步骤：(1)配料：粉料在球磨机中混合均匀，把骨料颗粒与结合剂混合均匀后，加入混合好的粉料，搅拌后备用，骨料颗粒包括氧化铝空心球、刚玉空心球、漂珠；(2)在模具中用隔板隔开形成三个隔热料腔，在三个隔热料腔中分别加入各层隔热料；加料后抽出隔板，采用振动加压成型，并经烘干后装窑烧成。本发明具有耐火度高、保温隔热性能好的同时，能大大降低热工设备能耗，而且施工方便、节约成本。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种梯度复合保温层及其制造方法。
背景技术
耐高温隔热材料是各种窑炉等热工设备的关键部分，耐高温隔热材料直接接触火焰，要求既耐高温又隔热节能，对材料的性能要求特别高。
氧化铝空心球已经在耐火保温隔热领域得到广泛应用，空心球利用了封闭空腔热阻大的特点，隔热效果好，强度高，耐高温，抗剥落。轻质氧化铝空心球制品克服了泡沫氧化铝产品强度低、高温抗蠕变性能差的特点，不但可以直接接触火焰，还可以作为隔热层使用。这为推动传统窑炉结构改造，设计窑炉结构奠定了基础。轻质氧化铝空心球制品以氧化铝空心球和α-Al2O3微粉为基本组成，加入结合剂采用震动成型方法制备，氧化铝空心球制品是一种球体连接网络，空心球提供骨架作用，α-Al2O3微粉填充空隙，加强球体之间的结合强度，进一步提高制品的耐压强度。存在的缺点是：施工比较复杂、能耗高、成本高。
发明内容
为了克服已有耐火保温隔热层的施工比较复杂、能耗高、成本高的不足，本发明提供一种具有耐火度高、保温隔热性能好的同时、能大大降低能耗、且施工方便、节约成本的梯度复合保温层及其制造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种梯度复合保温层，包括以氧化铝空心球为骨料的氧化铝空心球层，以刚玉空心球为骨料的刚玉空心球层，以漂珠为骨料的漂珠层，在温度梯度方向上，氧化铝空心球层、刚玉空心球层、漂珠层依次复合，在氧化铝空心球中，Al2O3％＞99％，粒径为0.2～5mm，自然堆积密度0.7～1.0g/cm3；在刚玉空心球中，，Al2O3％为92～96％，粒径为0.2～5mm，自然堆积密度0.6～0.9；在漂珠中Al2O3％＞30％，SiO2％＞50％，自然堆积密度＜0.4g/cm3。
进一步，在所述氧化铝空心球层中，各个组分的质量百分含量为：氧化铝空心球45～65％、α-Al2O3微粉35～55％、外加磷酸或磷酸二氢铝溶液结合剂为α-Al2O3微粉质量百分含量的30～35％，对应密度为1.3～1.6g/cm3。
更进一步，在所述的刚玉空心球层中，各个组分的质量百分含量为：刚玉空心球40～60％、α-Al2O3微粉40～60％、外加磷酸或磷酸二氢铝溶液结合剂为α-Al2O3微粉质量百分含量的30～35％，对应密度为1.2～1.5g/cm3。
再进一步，在所述的漂珠层中，各个组分的质量百分含量为：漂珠55～65％、矾土20～35％、粘土10～15％、外加浓度为20％的黄糊精溶液15～20％，对应密度为0.6～1.0g/cm3。
一种所述的梯度复合保温层的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
(1)配料：粉料在球磨机中混合均匀，把骨料颗粒与结合剂混合均匀后，加入混合好的粉料，搅拌后备用，骨料颗粒包括氧化铝空心球、刚玉空心球、漂珠，物料包括氧化铝空心球层隔热料、刚玉空心球层隔热料、漂珠层隔热料；
(2)在模具中用隔板隔开形成三个隔热料腔，在三个隔热料腔中分别加入各层隔热料；加料后抽出隔板，采用振动加压成型，成型后的坯体经80～150℃烘干后装窑于1300～1350℃保温3～5小时烧成。
进一步，在所述的(2)中，所述三个隔热料腔分别加入氧化铝空心球层隔热料、刚玉空心球层隔热料、漂珠层隔热料，三个隔热料腔的厚度比为48∶96∶72～72∶128∶120。
本发明的技术构思为：采用99氧化铝空心球，刚玉空心球和高强轻质漂珠材料为骨料在温度梯度方向上进行层状复合，根据不同材料导热系数的差异确定不同材料的厚度，振动成型，宽度和厚度方向尺寸可以根据需要确定，温度梯度方向上的尺寸则根据隔热材料组分进行设计决定。复合保温砖在成型加料时，先用隔板隔开，分别加入各层隔热料，加料后抽出隔板，采用震动加压成型，坯体经80～150℃烘干后装窑于1300～1350℃保温3～5小时烧成。
刚玉空心球氧化铝含量92～96％，晶型以α-Al2O3微晶体为主，该球在温度高达1700℃的窑炉中仍能保持良好的物理和化学稳定性，是一种的高温隔热材料。以其作为骨料，引入α-Al2O3微粉、莫来石微粉和结合剂等可制备各种基质的刚玉空心球砖或浇注料，其密度为1.2～1.6g/cm3，若引入聚苯乙烯微球或锯末或发泡剂等，则其密度可以低于0.6g/cm3，采用该空心球制备的产品具有强度高、使用温度高、荷重软化点高、收缩率低的有点。
漂珠是热电厂粉媒灰中分选出来的中空破璃体，具有质轻、导热系数小、比表面积大、抗压强度高的特点。采用漂珠制备保温性能优良的轻质砖，是一种的环保节能材料。漂珠轻质砖与氧化铝空心球制品相比，漂珠砖的使用温度比较低，价格低廉，因此在满足强度要求，使用温度较低的条件下可以替代氧化铝空心球制品。
组成结构如图1所示，梯度复合保温砖有三部分组成：氧化空心球砖部分承受1600～1800℃的温度，刚玉空心球砖部分承受1200～1600℃的温度，漂珠砖部分承受600～1200℃，窑内高温经过三个隔热组分之后外部的最高温度是600℃，外部可直接用岩棉或玻璃面制品作为隔热层。隔热砖各个部分温度梯度方向的尺寸由其导热系数决定，
施工应用过程中，99氧化铝空心球朝向温度高的方向。本发明制备的梯度复合保温砖可以广泛应用于各种需要隔热保温的热工设备中，具有强度大，耐火度高，保温隔热性能好等特点，能够大大降低能耗，而且施工方便，有利于节约成本。复合保温砖氧化铝空心球和刚玉空心球部分在实际的使用过程中实现烧结和提高强度。
本发明的有益效果主要表现在：具有耐火度高、保温隔热性能好的同时，能大大降低各种热工设备能耗，而且施工方便、节约成本。
附图说明
图1是梯度复合保温层的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施例1
参照图1，一种梯度复合保温层，包括以氧化铝空心球为骨料的氧化铝空心球层1、以刚玉空心球为骨料的刚玉空心球层2、以漂珠为骨料的漂珠层3，在温度梯度方向上，氧化铝空心球层1、刚玉空心球层2、漂珠层3依次复合，在氧化铝空心球中，Al2O3％＞99％，粒径为0.2～5mm，自然堆积密度0.7～1.0g/cm3；在刚玉空心球中，，Al2O3％为92～96％，粒径为0.2～5mm，自然堆积密度0.6～0.9；在漂珠中Al2O3％＞30％，SiO2％＞50％，自然堆积密度＜0.4g/cm3。
本实施例采用氧化铝空心球、刚玉空心球和漂珠材料在存在温度梯度方向上进行层状复合，组成结构如图1所示，梯度复合保温砖有三部分组成：氧化空心球砖部分承受1600～1800℃的温度，刚玉空心球砖部分承受1200～1600℃的温度，漂珠砖部分承受600～1200℃，窑内高温经过三个隔热组分之后外部的最高温度是600℃，外部可直接用岩棉或玻璃面制品作为隔热层。隔热砖各个部分温度梯度方向的尺寸由其导热系数决定，详见表1：氧化铝空心球砖、刚玉砖、漂珠砖密度/导热系数与厚度的关系。
表1
本实施实例制备的梯度复合保温砖耐高温，抗剥落性能优良，导热系数低，直接用于热工设备的周围砌筑可以实现以往采用多层材料砌筑的效果，施工方便，在温度梯度方向上采用一块复合保温砖可以实现从1800℃到600℃的降温效果。在使用中能保持炉温均衡，减少散热损失，大大降低能量消耗。
实施例2
一种梯度复合保温层的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：(1)配料：粉料在球磨机中混合均匀，把骨料颗粒与结合剂混合均匀后，加入混合好的粉料，搅拌后备用，骨料颗粒包括氧化铝空心球、刚玉空心球、漂珠，物料包括氧化铝空心球层隔热料、刚玉空心球层隔热料、漂珠层隔热料；(2)在模具中用隔板隔开形成三个隔热料腔，在三个隔热料腔中分别加入各层隔热料；加料后抽出隔板，采用振动加压成型，成型后的坯体经80～150℃烘干后装窑于1300～1350℃保温3～5小时烧成。
在所述的(2)中，所述三个隔热料腔分别加入氧化铝空心球层隔热料、刚玉空心球层隔热料、漂珠层隔热料，三个隔热料腔的厚度比为48∶96∶72～72∶128∶120。
根据窑的吨位和窑墙厚度要求进行复合砖设计，窑的吨位越大，窑墙越高则对材料耐压性能越高，这时需选用高密度复合材料进行砌筑；若要求窑墙薄，则就要求采用低密度隔热材料进行复合，各个保温层的尺寸根据表1确定。在成型加料时，先用隔板隔开，分别加入各层隔热料，加料后抽出隔板，采用振动加压成型，坯体经80～150℃烘干后装窑于1300～1350℃保温3～5小时烧成。
Claims (3)
1、一种梯度复合保温层，其特征在于：包括以氧化铝空心球为骨料的氧化铝空心球层，以刚玉空心球为骨料的刚玉空心球层，以漂珠为骨料的漂珠层，在温度梯度方向上，氧化铝空心球层、刚玉空心球层、漂珠层依次复合，在氧化铝空心球中，Al2O3％＞99％，粒径为0.2～5mm，自然堆积密度0.7～1.0g/cm3；在刚玉空心球中，Al2O3％为92～96％，粒径为0.2～5mm，自然堆积密度0.6～0.9；在漂珠中Al2O3％＞30％，SiO2％＞50％，自然堆积密度＜0.4g/cm3；
在所述氧化铝空心球层中，各个组分的质量百分含量为：氧化铝空心球45～65％、α-Al2O3微粉35～55％、外加磷酸或磷酸二氢铝溶液结合剂为α-Al2O3微粉质量百分含量的30～35％，对应密度为1.3～1.6g/cm3；
在所述的刚玉空心球层中，各个组分的质量百分含量为：刚玉空心球40～60％、α-Al2O3微粉40～60％、外加磷酸或磷酸二氢铝溶液结合剂为α-Al2O3微粉质量百分含量的30～35％，对应密度为1.2～1.5g/cm3；
在所述的漂珠层中，各个组分的质量百分含量为：漂珠55～65％、矾土20～35％、粘土10～15％、外加浓度为20％的黄糊精溶液15～20％，对应密度为0.6～1.0g/cm3。
2、一种如权利要求1所述的梯度复合保温层的制造方法，其特征在于：所述制造方法包括以下步骤：
(1)配料：粉料在球磨机中混合均匀，把骨料颗粒与结合剂混合均匀后，加入混合好的粉料，搅拌后备用，骨料颗粒包括氧化铝空心球、刚玉空心球、漂珠，物料包括氧化铝空心球层隔热料、刚玉空心球层隔热料、漂珠层隔热料；
(2)在模具中用隔板隔开形成三个隔热料腔，在三个隔热料腔中分别加入各层隔热料；加料后抽出隔板，采用振动加压成型，成型后的坯体经80～150℃烘干后装窑于1300～1350℃保温3～5小时烧成。
3、如权利要求2所述的梯度复合保温层的制造方法，其特征在于：在所述的(2)中，所述三个隔热料腔分别加入氧化铝空心球层隔热料、刚玉空心球层隔热料、漂珠层隔热料，三个隔热料腔的厚度比为48∶96∶72～72∶128∶120。
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