CN101314539B - 免烧耐腐蚀面砖及其制备方法 - Google Patents

免烧耐腐蚀面砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及免烧耐腐蚀面砖及其制备方法。其制备方法是，以质量份数计，将7～10份偏高岭土和0～3份水淬高炉矿渣搅拌混合均匀，然后加入4～6份硅酸钠溶液作为激发剂，搅拌混合均匀；物料经入模、压制、脱模及养护，即制得免烧耐腐蚀面砖。制得的面砖1d抗压强度可达20～50MPa，在pH值为1的0.025mol/L硫酸与0.05mol/L盐酸混合酸溶液中浸泡28d，强度损失小于10％，质量损失小于10％。该面砖是利用硅酸钠溶液激发偏高岭土和水淬高炉矿渣于常温下压制成型制得，不需经过煅烧，能耗小，对环境污染小，具有绿色环保性，粘结能力强，能耐受绝大多数酸碱的腐蚀，使用方便，耐久性优异。

Description

免烧耐腐蚀面砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶凝材料领域，具体是指一种免烧耐腐蚀面砖。
技术背景
目前市场上作耐酸地面、耐酸墙、耐酸贮槽、贮罐和排酸管及化工厂建筑物使用的材料多是耐酸陶瓷类防腐材料。这类耐酸砖在化学工业中使用的范围极其广泛，主要优点是耐酸能力强，具有较好的化学稳定性，还具有一定程度的耐碱性能。但作为陶瓷材料的一种，耐酸陶瓷类防腐材料也具有很多固有的问题，如：生产耗能大，陶瓷产品都需要经过烧结，煅烧温度高；使用重油为燃料，产生大量污染环境的废气；陶瓷制品废弃后不可降解，难以再利用，成本高；陶瓷需要用水泥砂浆或其它材料来粘结于建筑物表面，粘结能力差，容易脱落。因此，开发性能与耐酸类陶瓷材料相当甚至更优异，但能耗小、对环境污染小且成本较低的新型防腐蚀材料，不仅对陶瓷行业“节能减排”具有重要意义，而且具有广阔的应用前景。
利用工业高岭土煅烧得到偏高岭土，偏高岭土与硅酸钠溶液在常温下反应生成架状的类沸石结构的铝硅酸盐产物；掺入部分水淬高炉矿渣，水淬高炉矿渣与硅酸钠溶液在常温下反应生成水合铝硅酸盐凝胶产物，形成胶凝材料。这种胶凝材料具有早期强度发展快、后期强度高、粘结能力强，耐酸及耐碱腐蚀性能好等优点。通过压制成型，可制得免烧耐腐蚀面砖，不仅性能优异，而且耗能小、环保、成本低，可广泛用于化工防腐蚀衬砌及涂覆、桥梁和建筑物表面保护等方面。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耗能小，成本低，在生产过程中基本不产生对环境有害的物质的免烧耐腐蚀面砖的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述方法制备的免烧耐腐蚀面砖。
本发明的机理：偏高岭土与硅酸钠溶液在常温下反应生成架状的类沸石结构的铝硅酸盐产物，水淬高炉矿渣与硅酸钠溶液在常温下反应生成水合铝硅酸盐凝胶产物，都可以形成胶凝材料。将工业高岭土在700℃～850℃煅烧得到偏高岭土，采用一定模数和浓度的硅酸钠溶液与偏高岭土及水淬高炉矿渣混合均匀，压制成型，制得强度高、耐酸碱腐蚀性能好的免烧耐腐蚀面砖。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：
一种免烧耐腐蚀面砖的制备方法，以质量份数计，将7～10份偏高岭土和0～3份水淬高炉矿渣搅拌混合均匀，然后加入4～6份硅酸钠溶液作为激发剂，搅拌混合均匀；物料经入模、压制、脱模后，于温度为20±2℃、相对湿度不低于90％的条件下养护1天，然后在5质量％～10质量％的氢氧化钠溶液浸泡至少3天，即制得免烧耐腐蚀面砖；所述硅酸钠溶液模数为1.0～1.6，硅酸钠溶液中氧化钠和氧化硅质量浓度之和为30％～45％。
所述硅酸钠溶液通过如下方法制备：在工业水玻璃中加入氢氧化钠和水，搅拌混合并加热至溶液清澈，制得硅酸钠溶液。
所述偏高岭土通过如下方法制备：将工业高岭土在工业回转炉中于700～850℃下煅烧15～45分钟，制得偏高岭土。
所述工业回转炉为外热燃油型工业回转炉。
所述压制成型的压强控制在10MPa～40MPa之间。
所述的养护条件是：相对湿度为90％～95％。
所述耐腐蚀面砖的1d抗压强度可达20～50MPa，28d抗压强度可达30～80MPa，28d抗弯强度可达6～15MPa；在pH值为1的0.025mol/L的硫酸和浓度为0.05mol/L的盐酸混合酸溶液中浸泡28d，强度损失小于10％，质量损失小于10％；在pH值为13的0.1mol/L氢氧化钠溶液中浸泡28d，强度损失小于8％，质量损失小于5％。
本发明具有以下优点：
(1)本发明的免烧耐腐蚀面砖直接经压制成型制得，不需经过煅烧，耗能小，成本低，对环境污染小，具有绿色环保性。
(2)本发明制备的免烧耐腐蚀面砖早期强度发展快、后期强度高、耐酸碱腐蚀性能强，1d抗压强度可达20～50MPa，28d抗压强度可达30～80MPa；在pH值为1的0.025mol/L硫酸与0.05mol/L盐酸混合酸溶液中浸泡28d，强度损失小于10％，质量损失小于10％；在pH值为13的0.01mol/L氢氧化钠溶液中浸泡28d，强度损失小于8％，质量损失小于5％。
(3)本发明的免烧耐腐蚀面砖可以部分代替耐酸陶瓷类防腐材料，广泛用于化工防腐蚀衬砌及涂覆、桥梁和建筑物表面保护等方面。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
以质量份数计，将7份于700℃下煅烧45分钟的偏高岭土(在外热燃油型工业回转炉中煅烧)和3份水淬高炉矿渣加入到4份配制好的模数为1.4、浓度为40％的硅酸钠溶液中，搅拌均匀后，将搅拌好的粉料倒入钢模中，摊平并加顶模，经压力机加压至40MPa并恒压120S，脱模后试件在20±2℃，相对湿度为90％的条件下养护1天后，放入浓度为5％的氢氧化钠溶液中浸泡5天即得到免烧耐腐蚀面砖。经测试，所制得的免烧耐腐蚀面砖的1d抗压强度为24.8MPa，28d抗压强度为37.2MPa，28d抗弯强度可达7.0MPa。在0.025mol/L的硫酸和浓度为0.05mol/L的盐酸混合酸溶液中浸泡28d，强度损失为7.83％，质量损失为8.34％；在浓度为0.1mol/LNaOH碱溶液中浸泡28d，强度损失为6.43％，质量损失为3.87％。
实施例2
以质量份数计，将7份于750℃下煅烧30分钟的偏高岭土(在外热燃油型工业回转炉中煅烧)和3份水淬高炉矿渣加入到5份配制好的模数为1.6、浓度为45％的硅酸钠溶液中，搅拌均匀后，将搅拌好的粉料倒入钢模中，摊平并加顶模，经压力机加压至30MPa并恒压120S，脱模后试件在20±2℃，相对湿度为95％的条件下养护1天后，放入浓度为5％的氢氧化钠溶液中浸泡3天即得到免烧耐腐蚀面砖。经测试，所制得的免烧耐腐蚀面砖的1d抗压强度为32.4MPa，28d抗压强度为48.3MPa，28d抗弯强度可达7.6MPa。在0.025mol/L的硫酸和浓度为0.05mol/L的盐酸混合酸溶液中浸泡28d，强度损失为8.15％，质量损失为8.24％；在浓度为0.1mol/LNaOH碱溶液中浸泡28d，强度损为6.29％，质量损失为3.43％。
实施例3
以质量份数计，将8份于750℃下煅烧45分钟的偏高岭土(在外热燃油型工业回转炉中煅烧)和2份水淬高炉矿渣加入到5份配制好的模数为1.6、浓度为45％的硅酸钠溶液中，搅拌均匀后，将搅拌好的粉料倒入钢模中，摊平并加顶模，经压力机加压至30MPa并恒压120S，脱模后试件在20±2℃，相对湿度为90％的条件下养护1天后，放入浓度为8％的氢氧化钠溶液中浸泡3天即得到免烧耐腐蚀面砖。经测试，所制得的免烧耐腐蚀面砖的1d抗压强度为21.2MPa，28d抗压强度为33.0MPa，28d抗弯强度可达6.1MPa。在0.025mol/L的硫酸和浓度为0.05mol/L的盐酸混合酸溶液中浸泡28d，强度损失为9.71％，质量损失为9.20％；在浓度为0.1mol/LNaOH碱溶液中浸泡28d，强度损失为7.69％，质量损失为4.74％。
实施例4
以质量份数计，将8份于800℃下煅烧15分钟的偏高岭土(在外热燃油型工业回转炉中煅烧)和2份水淬高炉矿渣加入到4份配制好的模数为1.4、浓度为35％的硅酸钠溶液中，搅拌均匀后，将搅拌好的粉料倒入钢模中，摊平并加顶模，经压力机加压至40MPa并恒压120S，脱模后试件在20±2℃，相对湿度为95％的条件下养护1天后，放入浓度为5％的氢氧化钠溶液中浸泡5天即得到免烧耐腐蚀面砖。经测试，所制得的免烧耐腐蚀面砖的1d抗压强度为32.6MPa，28d抗压强度为51.7MPa，28d抗弯强度可达9.4MPa。在0.025mol/L的硫酸和浓度为0.05mol/L的盐酸混合酸溶液中浸泡28d，强度损失为6.47％，质量损失为5.83％；在浓度为0.1mol/LNaOH碱溶液中浸泡28d，强度损失为5.52％，质量损失3.17％。
实施例5
以质量份数计，将9份于800℃下煅烧30分钟的偏高岭土(在内热燃油型工业回转炉中煅烧)和1份水淬高炉矿渣加入到5份配制好的模数为1.2、浓度为40％的硅酸钠溶液中，搅拌均匀后，将搅拌好的粉料倒入钢模中，摊平并加顶模，经压力机加压至20MPa并恒压120S，脱模后试件在20±2℃，相对湿度为95％的条件下养护1天后，放入浓度为10％的氢氧化钠溶液中浸泡3天即得到免烧耐腐蚀面砖。经测试，所制得的免烧耐腐蚀面砖的1d抗压强度为29.8MPa，28d抗压强度为52.2MPa，28d抗弯强度可达9.7MPa。在0.025mol/L的硫酸和浓度为0.05mol/L的盐酸混合酸溶液中浸泡28d，强度损失为6.02％，质量损失为5.19％；在浓度为0.1mol/LNaOH碱溶液中浸泡28d，强度损失为4.07％，质量损失为2.82％。
实施例6
以质量份数计，将10份于800℃下煅烧45分钟的偏高岭土(在外热燃气型工业回转炉中煅烧)加入到6份配制好的模数为1.0、浓度为35％的硅酸钠溶液中，搅拌均匀后，将搅拌好的粉料倒入钢模中，摊平并加顶模，经压力机加压至10MPa并恒压120S，脱模后试件在20±2℃，相对湿度为90％的条件下养护1天后，放入浓度为10％的氢氧化钠溶液中浸泡3天即得到免烧耐腐蚀面砖。经测试，所制得的免烧耐腐蚀面砖的1d抗压强度为37.6MPa，28d抗压强度为69.1MPa，28d抗弯强度可达11.8MPa。在0.025mol/L的硫酸和浓度为0.05mol/L的盐酸混合酸溶液中浸泡28d，强度损失为4.33％，质量损失为3.76％；在浓度为0.1mol/LNaOH碱溶液中浸泡28d，强度损失为2.18％，质量损失为1.56％。
实施例7
以质量份数计，将9份于850℃下煅烧15分钟的偏高岭土(在外热燃煤型工业回转炉中煅烧)和1份水淬高炉矿渣加入到5份配制好的模数为1.2、浓度为35％的硅酸钠溶液中，搅拌均匀后，将搅拌好的粉料倒入钢模中，摊平并加顶模，经压力机加压至20MPa并恒压120S，脱模后试件在20±2℃，相对湿度为95％的条件下养护1天后，放入浓度为8％的氢氧化钠溶液中浸泡5天即得到免烧耐腐蚀面砖。经测试，所制得的免烧耐腐蚀面砖的1d抗压强度为49.7MPa，28d抗压强度为78.9MPa，28d抗弯强度可达15.0MPa。在0.025mol/L的硫酸和浓度为0.05mol/L的盐酸混合酸溶液中浸泡28d，强度损失为1.89％，质量损失为0.93％；在浓度为0.1mol/LNaOH碱溶液中浸泡28d，强度损失为1.70％，质量损失为0.74％。
实施例8
以质量份数计，将10份于850℃下煅烧30分钟的偏高岭土(在外热燃油型工业回转炉中煅烧)加入到6份配制好的模数为1.0、浓度为40％的硅酸钠溶液中，搅拌均匀后，将搅拌好的粉料倒入钢模中，摊平并加顶模，经压力机加压至10MPa并恒压120S，脱模后试件在20±2℃，相对湿度为90％的条件下养护1天后，放入浓度为8％的氢氧化钠溶液中浸泡5天即得到免烧耐腐蚀面砖。经测试，所制得的免烧耐腐蚀面砖的1d抗压强度为42.0MPa，28d抗压强度为74.3MPa，28d抗弯强度可达13.1MPa。在0.025mol/L的硫酸和浓度为0.05mol/L的盐酸混合酸溶液中浸泡28d，强度损失为3.07％，质量损失为2.18％；在浓度为0.1mol/LNaOH碱溶液中浸泡28d，强度损失为2.27％，质量损失为0.90％。

Claims (8)

1.一种免烧耐腐蚀面砖的制备方法，其特征在于：以质量份数计，将7～10份偏高岭土和0～3份水淬高炉矿渣搅拌混合均匀，然后加入4～6份硅酸钠溶液作为激发剂，搅拌混合均匀；物料经入模、压制、脱模后，于温度为20±2℃、相对湿度不低于90％的条件下养护1天，然后在5质量％～10质量％的氢氧化钠溶液浸泡至少3天，即制得免烧耐腐蚀面砖；所述硅酸钠溶液模数为1.0～1.6，硅酸钠溶液中氧化钠和氧化硅质量浓度之和为30％～45％。
2.根据权利要求1所述的免烧耐腐蚀面砖制备方法，其特征在于：所述硅酸钠溶液通过如下方法制备：在工业水玻璃中加入氢氧化钠和水，搅拌混合并加热至溶液清澈，制得硅酸钠溶液。
3.根据权利要求1所述的免烧耐腐蚀面砖制备方法，其特征在于：所述偏高岭土通过如下方法制备：将工业高岭土在工业回转炉中于700～850℃下煅烧15～45分钟，制得偏高岭土。
4.根据权利要求3所述的免烧耐腐蚀面砖制备方法，其特征在于：所述工业回转炉为外热燃油型工业回转炉。
5.根据权利要求1所述的免烧耐腐蚀面砖制备方法，其特征在于：所述压制成型的压强控制在10MPa～40MPa之间。
6.根据权利要求1所述的免烧耐腐蚀面砖制备方法，其特征在于：所述的养护条件是：相对湿度为90％～95％。
7.权利要求1～6任一项所述的方法制备的免烧耐腐蚀面砖。
8.根据权利要求7所述的免烧耐腐蚀面砖，其特征在于；所述面砖的1d抗压强度为20～50MPa，28d抗压强度为30～80MPa，28d抗弯强度为6～15MPa；在pH值为1的0.025mol/L的硫酸和浓度为0.05mol/L的盐酸混合酸溶液中浸泡28d，强度损失小于10％，质量损失小于10％；在pH值为13的0.1mol/L氢氧化钠溶液中浸泡28d，强度损失小于8％，质量损失小于5％。
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