CN101781120B - 钙长石质轻质隔热耐火材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种钙长石质轻质隔热耐火材料及其制备方法，钙长石质轻质隔热耐火材料的主晶相是钙长石，其主要化学成分为：Al2O3 34～40wt.％，SiO239～45wt.％，CaO 15～20wt.％；余量为杂质。该微孔轻质隔热耐火材料的典型性能：使用温度1250～1350℃，体积密度0.40～0.65g/cm3，800℃导热系数0.19w/m·K左右，抗压强度1.0MPa左右。
Description
(一)、技术领域 本发明涉及一种隔热耐火材料，特别涉及一种抗侵蚀的钙长石质轻质隔热耐火材料。主要用作高温窑炉内衬材料。本发明还涉及所述钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法。
(二)、背景技术 由于节能的需要，各种窑炉的内衬材料越来越轻质化。目前国内外一些耐火材料生产商相继开发了一些轻质耐火砖作为窑炉的耐火内衬材料，其中钙长石轻质耐火砖是其中比较优秀的代表。它具有耐热温度高、耐侵蚀性好、高温导热系数低的特点。如高铝轻质耐火砖体积密度最低为1.02～1.25g/cm3，导热系数(800℃)为0.44～0.51W/m·K；粘土轻质耐火砖体积密度最低为0.78～0.88g/cm3，导热系数(800℃)为0.31～0.36W/m·K；钙长石轻质隔热材料体积密度一般在0.4～0.6g/cm3，导热系数(800℃)为0.19W/m·K，比较接近硅酸铝纤维内衬的导热系数(800℃时0.14～0.16W/m·K)。
现有钙长石轻质耐火砖的成泡工艺有松香皂、骨胶打泡和聚轻球、锯末烧失，生产的耐火砖或成本高，或气孔形状不规范、气孔大，或体积密度大，或存在严重的环境污染。
另外，现有打泡法生产技术，由于制品体积密度小，在烧成之前强度很低，给后道工序的各种操作带来了很大不便，主要是劳动效率低、破损率高。
(三)、发明内容 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种钙长石质轻质隔热耐火材料及其制备方法，制备出高强度、低导热率、耐侵蚀的适于高温工业窑炉内衬使用的轻质隔热耐火材料。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种钙长石质轻质隔热耐火材料，其特征在于：钙长石质轻质隔热耐火材料的主晶相是钙长石，其主要化学成分为：Al2O3 34～40wt.％，SiO2 39～45wt.％，CaO 15～20wt.％；余量为不可避免的杂质。
一种钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于：
(一)、原料配比
(1)、基础原料：蓝晶石：加入量为10～30wt.％；
高铝水泥：加入量为25～45wt.％；
硅灰石：加入量为6～20wt.％；
石英：加入量为10～24wt.％；
煅烧高岭石：加入量为15～35wt.％；
所述的各种基础原料自身细度或经加工后的细度经0.088mm方孔径筛的筛余不大于5wt.％；
(2)、泡沫稳定剂：加入量为基础原料的0～0.3wt.％；
(3)、胶粘剂：加入量为基础原料的0～0.3wt.％；
(4)、有机纤维：干基加入量为基础原料的0～3wt.％；
(5)、成泡剂：适量；
(6)、水：加入量为基础原料的60～90wt.％，其中包括用于分散有机纤维的水；
(二)、制备工艺
(1)、按所述的比例将基础原料、泡沫稳定剂、成泡剂中的催化剂和胶粘剂配料，混合均匀；
(2)、加入水和已用水分散好的有机纤维，搅拌混合均匀；
(3)、加入成泡剂的其它组分，加入后的搅拌及注模时间不得超过10分钟，得到泥料；
(4)、得到的泥料用浇注法成形或振动浇注法成形；
(5)、养护，制成干燥坯体；
(6)、将干燥坯体装入窑中烧成，最终烧成温度1260～1450℃，将烧成出窑冷却后的坯体按要求尺寸进行切割，即得到本发明的钙长石质轻质隔热耐火材料。
本发明的积极效果在于：该微孔轻质隔热耐火材料的典型性能：使用温度1260～1350℃，体积密度0.40～0.65g/cm3，800℃导热系数0.19w/m·K左右，抗压强度1.0MPa左右。本发明的制备方法操作非常方便，生产效率高，破损率低。
(四)、具体实施方式 下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明：
本发明实施例中基础原料要求是：要求蓝晶石的Al2O3含量≥43wt.％，SiO2含量≤38wt.％；高铝水泥的Al2O3含量≥48wt.％，SiO2含量6～9wt.％，CaO含量33～38wt.％；硅灰石的SiO2含量43～53wt.％，CaO含量40～50wt.％；石英SiO2含量≥97wt.％；煅烧高岭石(焦宝石)的Al2O3含量42～50wt.％，SiO2含量≤55wt.％。所述的各种基础原料自身细度或经球磨后细度经0.088mm的孔径筛的筛余不大于5wt.％；
实施例一
原料及配比：
基础原料：蓝晶石加入量为19wt.％，高铝水泥加入量为28wt.％，硅灰石加入量14wt.％，石英加入量为11wt.％，煅烧高岭石(焦宝石)加入量为28wt.％。
泡沫稳定剂：拉开粉加入量为基础原料总量的0.1wt.％；
胶粘剂：纤维素醚加入量为基础原料总量的0.1wt.％；
有机纤维：纸浆(干基计量，用水提前分散均匀)加入量为基础原料总量的2wt.％；
成泡剂：双氧水加入量为基础原料总量的1.2wt.％，催化剂二氧化锰加入量为基础原料总量的0.1wt.％；
水的加入量为基础原料总量的65wt.％(包含分散纸浆的水在内)。
制备工艺：
(1)、按所述的比例将基础原料、泡沫稳定剂、催化剂和胶粘剂配料，混合均匀；
(2)、加入水和已用水分散好的纸纤维，搅拌混合均匀；
(3)、加入成泡剂，加入后的搅拌及注模时间不得超过10分钟，得到泥料；
(4)、得到的泥料浇注于成形模具中，用浇注法成形或振动浇注法成形；
(5)、养护，制成干燥坯体：成形后的湿坯在室温下自然干燥12小时，然后在干燥窑中于150℃干燥至生坯的含水率≤3.0％。
(6)、烧成：将干燥坯体放入炉中烧成。烧成制度为：950℃保温4小时，1250℃保温4小时，1360℃保温8小时，制品随炉子自然降温。
(7)、加工、检验：将烧成后的坯体按要求尺寸进行切割加工，即得到相应的钙长石质微孔轻质隔热耐火材料。
所得制品的主要性能指标如下：使用温度1320℃，体积密度0.53g/cm3，常温抗压强度1.21MPa，800℃导热系数0.19W/m·K。
实施例二
原料及配比：
基础原料：蓝晶石加入量为30wt.％，高铝水泥加入量为25wt.％，石英加入量为10wt.％，硅灰石加入量15wt.％，煅烧高岭石(焦宝石)加入量为20wt.％。
泡沫稳定剂拉开粉加入量为基础原料总量的0.3wt.％；
胶粘剂聚丙烯酰胺加入量为基础原料总量的0.3wt.％；
有机纤维棉纤维(干基计量，用水提前分散均匀)加入量为基础原料总量的0.2wt.％；
成泡剂：双氧水加入量为基础原料总量的3.0wt.％，催化剂高锰酸钾加入量为基础原料总量的0.3wt.％；
水加入量为基础原料总量的90wt.％(包含分散棉纤维的水在内)。
制备工艺：
(1)、按所述的比例将基础原料、泡沫稳定剂、催化剂和胶粘剂配料，混合均匀；
(2)、加入水和已用水分散好的棉纤维，搅拌混合均匀；
(3)、加入成泡剂，加入后的搅拌及注模时间不得超过10分钟，得到泥料；
(4)、得到的泥料浇注于成形模具中，用浇注法成形或振动浇注法成形；
(5)、养护，制成干燥坯体：成形后的湿坯在室温下自然干燥2小时，然后在干燥窑中于110℃干燥至生坯的含水率≤3.0％。
(6)、烧成：将干燥坯体放入电炉中烧成。烧成温度为：950℃保温4小时，1250℃保温4小时，1300℃保温8小时，制品随炉子自然降温。
(7)、加工、检验：将烧成后的坯体按要求尺寸进行切割加工，即得到相应的钙长石质微孔隔热耐火材料。
所得制品的主要性能指标如下：使用温度1280℃，体积密度0.43g/cm3，常温抗压强度0.97MPa。
实施例三
原料及配比：
基础原料：蓝晶石加入量为15wt.％，高铝水泥加入量为30wt.％，硅灰石加入量20wt.％，石英加入量为10wt.％，焦宝石加入量为25wt.％。
泡沫稳定剂拉开粉加入量为基础原料总量的0.2wt.％；
胶粘剂纤维素醚加入量为基础原料总量的0.2wt.％；
有机纤维纸浆(干基，用水提前分散均匀)加入量为基础原料总量的3wt.％；
成泡剂铝粉加入量为基础原料总量的0.3wt.％；
水加入量为基础原料总量的75wt.％(包含分散纸浆的水在内)。
制备工艺：
(1)、按所述的比例将基础原料、泡沫稳定剂和胶粘剂配料，混合均匀；
(2)、加入水和已用水分散好的纸纤维，搅拌混合均匀；
(3)、加入成泡剂，加入后的搅拌及注模时间不得超过10分钟，得到泥料；
(4)、得到的泥料浇注于成形模具中，用浇注法成形或振动浇注法成形；
(5)、养护，制成干燥坯体：成形后的湿坯送入蒸压釜中养护，通蒸汽至压力1.2MPa，压力控制在1.0MPa到1.8MPa之间，蒸养时间为6小时，停汽自然降温。将养护后的湿坯在干燥窑中于110℃干燥至含水率≤3.0％。
(6)、烧成：将干燥坯体放入电炉中烧成。烧成温度为：950℃保温4小时，1250℃保温4小时，1350℃保温8小时，制品随炉子自然降温。
(7)、加工、检验：将烧成后的坯体按要求尺寸进行切割加工，即得到相应的钙长石质微孔隔热耐火材料。
所得制品的主要性能指标如下：使用温度1300℃，体积密度0.48g/cm3，常温抗压强度1.10MPa。
实施例四
原料及配比：
基础原料：蓝晶石加入量为15wt.％，高铝水泥加入量为45wt.％，硅灰石加入量6wt.％，石英加入量为19wt.％，焦宝石加入量为15wt.％。
胶粘剂纤维素醚加入量为基础原料总量的0.2wt.％；
有机纤维纸浆(干基，用水提前分散均匀)加入量为基础原料总量的2wt.％；
成泡剂铝粉加入量为基础原料总量的0.1wt.％；
水加入量为基础原料总量的80wt.％(包含分散纸浆的水在内)。
制备工艺：
(1)、按所述的比例将基础原料和胶粘剂配料，混合均匀；
(2)、加入水和已用水分散好的纸浆，搅拌混合均匀；
(3)、加入成泡剂，加入后的搅拌及注模时间不得超过10分钟，得到泥料；
(4)、得到的泥料浇注于成形模具中，用浇注法成形或振动浇注法成形；
(5)、养护，制成干燥坯体：成形后的湿坯送入蒸压釜中，通蒸汽至压力1.6MPa，压力控制在1.0MPa到1.8MPa之间，蒸养时间为10小时，停汽自然降温。将养护后的湿坯在干燥窑中于110℃干燥至含水率≤3.0％。
(6)、烧成：将干燥坯体放入电炉中烧成。烧成温度为：950℃保温4小时，1250℃保温4小时，1450℃保温6小时，制品随炉子自然降温。
(7)、加工、检验：将烧成后的坯体按要求尺寸进行切割加工，即得到相应的钙长石质微孔隔热耐火材料。
所得制品的主要性能指标如下：使用温度1350℃，体积密度0.52g/cm3，常温抗压强度1.68MPa。
实施例五
原料及配比：
基础原料：蓝晶石加入量为10wt.％，高铝水泥加入量为25wt.％，硅灰石加入量20wt.％，石英加入量为10wt.％，焦宝石加入量为35wt.％。
泡沫稳定剂拉开粉加入量为基础原料总量的0.2wt.％；
成泡剂：双氧水加入量为基础原料总量的2.0wt.％；催化剂二氧化锰加入量为基础原料总量的0.1wt.％；
水加入量为基础原料总量的80wt.％。
制备工艺：
(1)、按所述的比例将基础原料、泡沫稳定剂、催化剂和胶粘剂配料，混合均匀；
(2)、加入水，搅拌混合均匀；
(3)、加入成泡剂，加入后的搅拌及注模时间不得超过10分钟，得到泥料；
(4)、得到的泥料浇注于成形模具中，用浇注法成形或振动浇注法成形；
(5)、养护，制成干燥坯体：成形后的湿坯送入蒸压釜中，通蒸汽至压力1.6MPa，压力控制在1.2MPa到1.8MPa之间，蒸养时间为2小时，停汽自然降温。将养护后的湿坯在干燥窑中于110℃干燥至含水率≤3.0％。
(6)、烧成：将干燥坯体放入电炉中烧成。烧成温度为：950℃保温4小时，1250℃保温4小时，1260℃保温8小时，制品随炉子自然降温。
(7)、加工、检验：将烧成后的坯体按要求尺寸进行切割加工，即得到相应的钙长石质微孔隔热耐火材料。
所得制品的主要性能指标如下：使用温度1250℃，体积密度0.60g/cm3，常温抗压强度0.95MPa。
实施例六
原料及配比：
基础原料：蓝晶石加入量为10wt.％，高铝水泥加入量为39wt.％，硅灰石加入量8wt.％，石英加入量为24wt.％，焦宝石加入量为19wt.％。
泡沫稳定剂拉开粉加入量为基础原料总量的0.2wt.％；
胶粘剂聚丙烯酰胺加入量为基础原料总量的0.2wt.％；
有机纤维棉纤维(干基，用水提前分散均匀)加入量为基础原料总量的1wt.％；
成泡剂：铝粉加入量为基础原料总量的0.1wt.％；双氧水加入量为基础原料总量的2.0wt.％，催化剂高锰酸钾加入量为基础原料总量的0.2wt.％；
水加入量为基础原料总量的80wt.％。
制备工艺：
(1)、按所述的比例将基础原料、泡沫稳定剂催化剂和胶粘剂配料，混合均匀；
(2)、加入水，搅拌混合均匀；
(3)、加入成泡剂，加入后的搅拌及注模时间不得超过10分钟，得到泥料；
(4)、得到的泥料浇注于成形模具中，用浇注法成形或振动浇注法成形；
(5)、养护，制成干燥坯体：成形后的湿坯送入蒸压釜中，通蒸汽至压力1.6MPa，压力控制在1.2MPa到1.8MPa之间，蒸养时间为24小时，停汽自然降温。将养护后的湿坯在干燥窑中于110℃干燥至含水率≤3.0％。
(6)、烧成：将干燥坯体放入电炉中烧成。烧成温度为：950℃保温4小时，1250℃保温4小时，1400℃保温8小时，制品随炉子自然降温。
(7)、加工、检验：将烧成后的坯体按要求尺寸进行切割加工，即得到相应的钙长石质微孔隔热耐火材料。
所得制品的主要性能指标如下：使用温度1350℃，体积密度0.64g/cm3，常温抗压强度1.46MPa。
Claims (6)
1.一种钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于：
钙长石质轻质隔热耐火材料的主晶相是钙长石，其主要化学成分为：Al2O3 34～40wt.％，SiO2 39～45wt.％，CaO 15～20wt.％；余量为不可避免的杂质；
(一)、原料配比
(1)、基础原料：蓝晶石：加入量为10～30wt.％；
高铝水泥：加入量为25～45wt.％；
硅灰石：加入量为6～20wt.％；
石英：加入量为10～24wt.％；
煅烧高岭石：加入量为15～35wt.％；
所述的各种基础原料自身细度或经加工后的细度经0.088mm方孔径筛的筛余不大于5wt.％；
(2)、泡沫稳定剂：加入量为基础原料的0～0.3wt.％；
(3)、胶粘剂：加入量为基础原料的0～0.3wt.％；
(4)、有机纤维：干基加入量为基础原料的0～3wt.％；
(5)、成泡剂：适量；
(6)、水：加入量为基础原料的60～90wt.％，其中包括用于分散有机纤维的水；
成泡剂为铝粉，加入量为基础原料的0.1～0.3wt.％；或者成泡剂为双氧水及其催化剂；其中双氧水加入量为基础原料的1～3wt.％；作为所述的催化剂的二氧化锰或者高锰酸钾或者二者任意比例混合，加入量为基础原料的0～0.3wt.％；或者成泡剂为铝粉和双氧水按照任意比例混合，加入总量为基础原料的0.2～3.3wt.％，并加入二氧化锰或者高锰酸钾或者二者任意比例混合作为双氧水的催化剂，催化剂加入量为基础原料的0～0.3wt.％；
(二)、制备工艺
(1)、按所述的比例将基础原料、泡沫稳定剂、成泡剂中的催化剂和胶粘剂配料，混合均匀；
(2)、加入水和已用水分散好的有机纤维，搅拌混合均匀；
(3)、加入成泡剂的其它组分，加入后的搅拌及注模时间不得超过10分钟，得到泥料；
(4)、得到的泥料用浇注法成形；
(5)、养护，制成干燥坯体；
(6)、将干燥坯体装入窑中烧成，最终烧成温度1260～1450℃，将烧成出窑冷却后的坯体按要求尺寸进行切割，即得到本发明的钙长石质轻质隔热耐火材料；
要求蓝晶石的Al2O3含量≥43wt.％，SiO2含量≤38wt.％；高铝水泥的Al2O3含量≥48wt.％，SiO2含量6～9wt.％，CaO含量33～38wt.％；硅灰石的SiO2含量43～53wt.％，CaO含量40～48wt.％；石英SiO2含量≥97wt.％；煅烧高岭石为焦宝石，其Al2O3含量42～50wt.％，SiO2含量≤55wt.％。
2.如权利要求1所述的钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于：其中制备工艺之(5)养护采用下列两种方式之一：
第一种方式：成形后的湿坯在室温下自然干燥养护2小时以上，然后在干燥窑中于200℃以下烘干；
第二种方式：成形后的湿坯在蒸压釜内养护，养护压力1.0MPa～1.8MPa，蒸压养护2小时以上，然后在干燥窑中于200℃以下烘干。
3.如权利要求2所述的钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于：第一种方式：成形后的湿坯在室温下自然干燥养护6小时以上；第二种方式：蒸压养护4～24小时。
4.如权利要求1所述的钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于：泡沫稳定剂为拉开粉：加入量为基础原料的0.1～0.3wt.％。
5.如权利要求1所述的钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于：胶粘剂为纤维素醚或者聚丙烯酰胺；加入量为基础原料的0.1～0.3wt.％。
6.如权利要求1所述的钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于：有机纤维为纸浆或者棉纤维；加入量为基础原料的0.5～3wt.％。
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- 2010-01-25 CN CN2010101003140A patent/CN101781120B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1424280A (zh) * | 2003-01-14 | 2003-06-18 | 北京科技大学 | 一种轻质耐火砖 |
| CN101417888A (zh) * | 2008-11-10 | 2009-04-29 | 中国地质大学（北京） | 一种多孔轻质隔热保温耐火材料及其制备方法 |
| CN101544503A (zh) * | 2009-04-24 | 2009-09-30 | 武汉科技大学 | 一种钙长石质材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 倪文等.利用天然原料合成钙长石轻质耐火砖的研究.《地质找矿论丛》.1998,第13卷(第2期),第1-9页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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