CN101774817A - 硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖及其制造方法。该砖原料为粉煤灰50～70％、硅藻土30～50％，外加占上述原料总重0.2～1.0％的发泡剂。制造方法是将粉煤灰、硅藻土混合，加入水，混合料和水的比为4～6∶1，经搅拌调成糊状料；将发泡剂与水按1∶10～15的比混合后加入发泡机中，制得孔径为0.2～0.5mm的泡沫，将泡沫与糊状料混合均匀，然后注入模具中浇注成砖坯，将砖坯干燥后装入窑炉；从常温加热至1000～1100℃，保温6～8h，烧成。本发明产品导热系数低于0.21W/m.k，常温耐压强度大于2.0MPa。工艺中采用发泡剂，可节约大量轻质材料，利于节能降耗。与现有产品相比，该工艺简单，成本低，产品性能优于同类产品，该产品可用于各种热工设备的隔热层、耐火层。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种耐火保温砖，特别是涉及一种热工设备隔热层用硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖及其制造方法。
二、背景技术：
世界范围内能源紧缺，各种热工设备是工业生产中的重要设施，也是能源消耗大户，因此，各种热工设备的保温层要求保温、耐火、隔热，是热工设备长期安全使用、节能降耗获得更大经济效益的保证。粉煤灰是一种火电厂发电过程中产生的副产品，具有球状中空的性质，经过风选设备处理后容重能够达到650-900kg/cm3的使用要求，其耐火度比较高，一般能达到1580℃以上；
硅藻土为一种天然的无机非金属原料，是由单细胞水生植物硅藻的细胞的遗骸沉积所形成，这种硅藻的独特性能在于能吸收水中的游离硅形成骨骸，当其生命结束后沉积，在一定的地质条件下形成硅藻土矿床。硅藻土通常呈浅黄色或浅灰色，质软，多孔而轻，在显微镜下可观察到天然硅藻土的特殊多孔性构造。在浙江、吉林、云南、山东及四川产量比较丰富，有很多硅藻土加工企业。现有的硅藻土质砖的生产方法比较原始粗放，只是将硅藻土原矿进行粉碎，然后与锯末等有机质进行简单混合，然后利用人工手工成型或挤泥成型，生产中由于加入了大量的锯末，形成的气孔粗大，最终制品的强度较差，制约了硅藻土隔热砖的应用。
申请号为2007100138897的文件公开了一种轻质耐酸砖及其制备方法，原料组成为硅藻土35～45％、陶土骨料30～40％、粉煤灰25～30％，制备方法是将原料粉碎、筛选，加水制成泥料，然后进行混炼、成型、干燥，在1100℃下烧成。导热系数为0.3～0.4W/m.k，体积密度为0.8～1.0g/cm3。该砖仅作为一般耐酸砖使用，不能满足热工炉料设备用砖的要求。
三、发明内容：
本发明要解决的技术问题：在于克服背景技术中硅藻土质隔热保温耐火砖的缺点，提供一种耐压强度高、导热系数低、生产成本低的硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖及其制造方法。
本发明的技术方案：
一种硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖，以重量百分比表示，原料为粉煤灰50～70％，硅藻土30～50％，外加占上述原料总重0.2～1.0％的发泡剂。
所述粉煤灰容重为650～900kg/m3，粒度为40～60目。
所述硅藻土为天然硅藻土经过加工粉碎的细粉，其中SiO2含量≥85％，粒度为120～180目。
所述发泡剂为松香树脂类发泡剂、合成类发泡剂、蛋白活性物型发泡剂或复合型发泡剂。
所述合成类发泡剂为阴离子表面活性剂型发泡剂、阳离子表面活性剂型发泡剂、非离子表面活性剂型发泡剂或两性离子表面活性剂型发泡剂。
所述阴离子表面活性剂型发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、仲烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺盐或油酰氨基羧酸钠；所述阳离子表面活性剂型发泡剂为十二烷基二甲基溴化铵或十八烷基三甲基氯化铵；所述非离子表面活性剂型发泡剂为聚乙二醇型表面活性剂；所述两性离子表面活性剂型发泡剂为月桂基羧甲基钠型咪唑啉乙酸盐或咪唑啉磷酸盐。
所述复合型发泡剂为KC-15型或HCH-9型复合型发泡剂。
一种硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖的制造方法，包括以下步骤，
将粉煤灰、硅藻土按比例混合均匀，加入水，混合料和水的比例为4～6∶1，经搅拌调成糊状料，备用；将发泡剂与水按1∶10～15的比例混合后加入发泡机中，制得孔径为0.2～0.5mm的泡沫，将泡沫与所述糊状料混合均匀，然后注入模具中浇注成砖坯，将砖坯干燥，然后装入窑炉；从常温加热至1000～1100℃，在此温度下保温6～8h，烧成。
所述干燥分两段，第一段为脱模干燥，温度为40～60℃，第二段为强制干燥，温度为80～120℃，两段干燥后砖坯的水分质量含量控制在6％以下。
所述砖坯从加热、保温至烧成的总时间为24～28h。
原料粉煤灰的性能要求见下表1：
| 项目 | 容重(kg/m3) | 耐火度(℃) | Al2O3(％) | Fe2O3(％) | 粒度(目) |
| 指标 | 650～900 | ≥1580 | ≥27 | ≤2.5 | 40-50 |
原料硅藻土的性能要求见下表2：
| 项目 | 容重(kg/m3) | SiO2％ | Al2O3％ | Fe2O3％ | CaO％ | MgO％ |
| 指标 | 750～900 | ≥85 | ≤5 | ≤2.0 | ≤1.0 | ≤0.9 |
本发明的积极有益效果如下：
(1)本发明的硅藻土质高强隔热保温耐火砖，原料简单，配伍合理，充分利用硅藻土多孔、隔热的性能特点，并大量利用粉煤灰等副产品，实现了粉煤灰的有效利用；同时加入少量发泡剂，以改善砖的性能。本发明产品具有耐压强度高、导热系数低等优点，产品性能优于同类产品，达到了相关产品的国家标准(硅藻土隔热制品GB3996-83)。具体性能指标见下表3。
(2)本发明产品克服了现有产品中因加入植物锯末等有机质因烧失形成较大气孔，影响产品的强度、保温隔热性能的缺点。通过加入发泡剂，发泡剂在搅拌过程中形成细微且具有一定支撑力的泡沫，与粉煤灰及硅藻土粉均匀混合后烧结，在制品中形成均匀一致的、相互封闭的微小气孔，最终制品中孔径为0.2-0.5mm的气孔占整个制品气孔的80％左右，使产品具有轻质、保温隔热和耐火作用，导热系数小，一般低于0.21W/m.k；通过高温烧结可使产品保持较高的强度，其常温耐压强度大于2.0Mpa。
(3)本发明的方法中砖坯在干燥时采用两段法干燥，先脱模干燥，此阶段砖坯水分大，需控制烘干温度，防止水分急剧排出而导致砖坯出现裂纹，然后强制干燥，控制坯体水分达到要求，以保证烧结后产品的质量。工艺中采用加入发泡剂的方法，用量少，成本低，且发泡剂在产品干燥过程中蒸发掉，不会造成环境污染，可节约大量轻质材料，利于节能降耗。
(4)本发明产品与现有产品相比，工艺简单，成本低，产品性能明显改善，生产的耐火砖可用于各种热工设备的隔热层、耐火层，有利于推广应用。
四、具体实施方式：
实施例1：硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖，配比见表4，按重量百分比称取粉煤灰50％、硅藻土50％，将上述原料加入强制搅拌机中混合，加水，混合料和水的重量比为4～6∶1，搅拌调成糊状料，备用；
另称取占上述粉料总重0.5％的阴离子型发泡剂十二烷基硫酸钠，将发泡剂与水按1∶10～15的比例加入发泡机中，搅拌成孔径为0.2～0.5mm的泡沫，将泡沫加入强制搅拌机中与糊状料混合，搅拌6min，然后注入模具，浇注成砖坯；
将砖坯分两段进行干燥，第一段为脱模干燥，干燥温度为40～60℃，干燥时间为16～24h；第二段为强制干燥，干燥温度为80～120℃，干燥时间为12～18h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；将干燥的砖坯装入窑炉，从常温加热至1000～1100℃，保温6～8h，烧成，产品随炉冷却后出窑。砖坯从加热、保温至烧成的总时间为24～28h。
产品出窑后，对其理化性能、表面质量和外形尺寸进行检验；产品合格后按尺寸标准或合同要求进行磨砌、组装；最后将产品包装入库，保管或发货。
实施例2：硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖，配比见表4，按重量百分比称取电厂粉煤灰55％、硅藻土细粉45％，将上述原料加入强制搅拌机中混合，加水，混合料和水的重量比为4～6∶1，搅拌调成糊状料，备用；
另称取占上述粉料总重0.3％的阴离子型液体发泡剂十二烷基磺酸钠；将发泡剂与水按1∶10～15的比例加入发泡机中，搅拌成孔径为0.2～0.5mm的泡沫，将泡沫加入强制搅拌机与糊状料混合，搅拌6min，然后注入模具，浇注成砖坯；
将砖坯分两段进行干燥，第一段为脱模干燥，干燥温度为40～50℃，干燥时间为16～20h；第二段为强制干燥，干燥温度为80～90℃，干燥时间为14～18h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；
将干燥的砖坯装入窑炉，从常温加热至1000～1100℃，保温8h，烧成，产品随炉冷却后出窑。
实施例3：硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖，配比见表4，按重量百分比称取电厂粉煤灰60％、硅藻土细粉40％，将上述原料加入强制搅拌机中混合，加水，混合料和水的重量比为4～6∶1，搅拌调成糊状料，备用；
另称取占上述粉料总重1.0％的阴离子型液体发泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；将发泡剂与水按1∶10～15的比例加入发泡机中，搅拌成孔径为0.2～0.5mm的泡沫，将泡沫加入强制搅拌机中与糊状料混合，搅拌8min，然后注入模具中，浇注成砖坯；
将砖坯分两段进行干燥，第一段为脱模干燥，干燥温度为50～60℃，干燥时间为20～24h；第二段为强制干燥，干燥温度为90～110℃，干燥时间为12～14h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；将干燥的砖坯装入窑炉，从常温加热至1000～1100℃，保温6h，烧成，产品随炉冷却后出窑。砖坯从加热、保温至烧成的总时间为24～28h。
实施例4：硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖，配比见表4，按重量百分比称取原料，其中粉煤灰70％、硅藻土细粉30％，将上述原料加入强制搅拌机中混合，加水，混合料和水的重量比为4～6∶1，搅拌调成糊状料，备用；
另称取占上述粉料总重1.0％的阴离子型液体发泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠；将发泡剂与水按1∶10～15的比例加入发泡机中，搅拌成孔径为0.2～0.5mm的泡沫，将泡沫加入强制搅拌机中与糊状料混合，搅拌10min，然后注入模具浇注成砖坯；
将砖坯分两段进行干燥，第一段为脱模干燥，干燥温度为50～55℃，干燥时间为16～18h；第二段为强制干燥，干燥温度为100～110℃，干燥时间为15～17h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；将干燥的砖坯装入窑炉，从常温加热至1000℃～1100℃，保温6h，烧成，产品随炉冷却后出窑。砖坯从加热、保温至烧成的总时间为24～28h。
实施例5-7：硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖，原料配比见表4，发泡剂为聚乙二醇型表面活性剂，生产方法同实施例1，不再详述。
实施例8-10：硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖，原料配比见表4，发泡剂为月桂基羧甲基钠型咪唑啉乙酸盐，生产方法同实施例2，不再详述。
实施例11-13：硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖，原料配比见表4，发泡剂为咪唑啉磷酸盐，生产方法同实施例3，不再详述。
实施例14-16：硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖，原料配比见表4，发泡剂为阳离子型液体发泡剂十二烷基二甲基溴化铵或十八烷基三甲基氯化铵，生产方法同实施例3，不再详述。
实施例17-19：硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖，原料配比见表4，发泡剂为松香树脂类发泡剂，生产方法同实施例1，不再详述。
实施例20-22：硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖，原料配比见表4，发泡剂为蛋白活性物型发泡剂，生产方法同实施例1，不再详述。
实施例23-24：硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖，原料配比见表4，发泡剂选用北京中科筑诚建材科技有限公司生产的KC-15型或HCH-9型复合型发泡剂，生产方法同实施例1，不再详述。
表3：硅藻土质高强隔热保温耐火砖性能指标
表4：实施例中的耐火砖成分(以重量百分比计，％)
Claims (10)
1.一种硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖，其特征是：以重量百分比表示，原料为粉煤灰50～70％，硅藻土30～50％，外加占上述原料总重0.2～1.0％的发泡剂。
2.根据权利要求1所述的耐火砖，其特征是：所述粉煤灰容重为650～900kg/m3，粒度为40～60目。
3.根据权利要求1所述的耐火砖，其特征是：所述硅藻土为天然硅藻土经过加工粉碎的细粉，其中SiO2含量≥85％，粒度为120～180目。
4.根据权利要求1所述的耐火砖，其特征是：所述发泡剂为松香树脂类发泡剂、合成类发泡剂、蛋白活性物型发泡剂或复合型发泡剂。
5.根据权利要求1所述的耐火砖，其特征是：所述合成类发泡剂为阴离子表面活性剂型发泡剂、阳离子表面活性剂型发泡剂、非离子表面活性剂型发泡剂或两性离子表面活性剂型发泡剂。
6.根据权利要求5所述的耐火砖，其特征是：所述阴离子表面活性剂型发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、仲烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺盐或油酰氨基羧酸钠；所述阳离子表面活性剂型发泡剂为十二烷基二甲基溴化铵或十八烷基三甲基氯化铵；所述非离子表面活性剂型发泡剂为聚乙二醇型表面活性剂；所述两性离子表面活性剂型发泡剂为月桂基羧甲基钠型咪唑啉乙酸盐或咪唑啉磷酸盐。
7.根据权利要求4所述的耐火砖，其特征是：所述复合型发泡剂为KC-15型或HCH-9型复合型发泡剂。
8.一种权利要求1所述的硅藻土质超微孔高强隔热保温耐火砖的制造方法，其特征是：该方法包括以下步骤，
将粉煤灰、硅藻土按比例混合均匀，加入水，混合料和水的比例为4～6∶1，经搅拌调成糊状料，备用；将发泡剂与水按1∶10～15的比例混合后加入发泡机中，制得孔径为0.2～0.5mm的泡沫，将泡沫与所述糊状料混合均匀，然后注入模具中浇注成砖坯，将砖坯干燥，然后装入窑炉；从常温加热至1000～1100℃，在此温度下保温6～8h，烧成。
9.根据权利要求8所述的耐火砖的制造方法，其特征是：所述干燥分两段，第一段为脱模干燥，温度为40～60℃，第二段为强制干燥，温度为80～120℃，两段干燥后砖坯的水分质量含量控制在6％以下。
10.根据权利要求8所述的耐火砖的制造方法，其特征是：所述砖坯从加热、保温至烧成的总时间为24～28h。
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