CN101786843A - 新型超大尺寸免烧莫来石铺底砖 - Google Patents

Abstract

一种新型超大尺寸免烧莫来石铺底砖，属于耐火材料技术领域，其特征是，所述免烧莫来石铺底砖其化学组成以氧化物计为：SiO₂≤32.07％，Fe₂O₃≤1.21％，Al₂O₃≥63.22％。本发明克服了超大尺寸耐火材料必须烧结才能达到高的强度的思维，创造性的采用各种添加剂提高了不烧砖的强度，以及使用时的抗热震性能，研制出新型超大尺寸免烧莫来石铺底砖。本发明采取高频率100～200Hz的震动成型工艺，可大幅度提高免烧莫来石铺底砖的密度和颗粒的均匀性。

Description

新型超大尺寸免烧莫来石铺底砖

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种新型超大尺寸免烧莫来石铺底砖。

背景技术

近年来，由于优质、高性能原料包括结合剂的采用，超细粉和分散技术的应用，高效添加剂的引入，粒度分布全范围的优化，引入某些非氧化物制成氧化物-非氧化物复合的材料，采用新型的先进施工方法以及基础研究的加强等，不定形耐火材料在材质、品种、性能、施工、应用等方面的发展十分活跃。60年代初，应用三氧化二铝含量的纯铝酸钙水泥使传统浇注料在各种高温设备上得到普遍应用。传统浇注料中，强度直接取决于添加的水泥量，为获得高强度，不得不增加水泥含量。尽管低温性能得到了改善，但由于用水量增加，产生了更多气孔，中温和高温性能没有什么变化。

70年代末至80年代初，出现了低水泥和超低水泥浇注料。低水泥浇注料的发展开始用部分超细原料代替水泥，尽管初始需水量减少，但干燥时间增加，否则容易造成开裂。随后，低水泥浇注料(LCC)和超低水泥浇注料(ULCC)有了长足发展。90年代初，低水泥浇注料应用了喷补技术，它结合了喷补料的方便性和LCC的优异性能，最近无定型的二氧化硅结合的泵送料与喷补料已成功应用，性能更好，这将在不同应用领域改善耐火材料的性能。但随温度升高，产生了树脂的聚合作用，其固化强度高。但随温度升高，炭素氧化，产生了高气孔率，导致密度和强度降低。添加无定形二氧化硅作为结合剂，能在整个升温过程中显著地提高材料的性能。但是采用低水泥浇注料生产大尺寸的砖材仍然是一个技术难题，一方面对高温性能的要求，需要尽量减少水泥的用量，另一方面，随水泥用量的减少，成型和烧成大尺寸的砖非常困难；由于尺寸大，采用高温长时间烧结，成本大幅度提高。

发明内容

本发明通过采用一定频率的震动成型，以及特殊的烧结工艺制成了高强优质的免烧莫来石铺底砖。由于不烧结，采用复合添加剂成型后干燥即成为产品，节约了烧结能源，从而降低了成本。

本发明具体采用如下技术方案：

一种新型超大尺寸免烧莫来石铺底砖，其特征是，所述免烧莫来石铺底砖其化学组成以氧化物计为：

SiO₂≤32.07％，Fe₂O₃≤1.21％，Al₂O₃≥63.22％；

所述免烧莫来石铺底砖由如下重量份的原料制成：

莫来石骨料  8-5mm    22％

            5-3mm    16％

            3-1mm    13％

            1-0mm    18％

α-Al₂O₃粉料＜0.088mm  21％

            水泥       2％

            硅灰       8％。

所述原料中还包括0.1％的添加剂，所述添加剂是促凝剂、分散剂、减水剂、抑制剂、早强剂、缓凝剂、防爆剂、快干剂、烧结剂、膨胀剂中的一种或组合物。所述添加剂是强化结合剂作用和提高基质相性能的材料，它是耐火骨料、耐火粉料和结合剂构成的基本组分之外的材料。添加剂能降低材料收缩和提高烧结性。结合剂能使耐火骨料和粉料胶结起来并显示一定强度的材料，它是不定形耐火材料的重要组分、可用无机、有机及其复合物等材料。其主要品种有：水泥、水玻璃、磷酸、溶胶、树脂、软质粘土和某些超微粉等。结合剂在一定的条件下，通过化学、水合、聚合和凝聚等作用，使拌和物硬化获得强度，一般结合剂含有较多的低熔点物质，价格也较贵，在保持材料的初始强度和高温性能的前提下，应尽量减少其用量。

为改善制品的抗渣性能，所述原料中还包括0.1-1％的纤维，所述纤维是熔点低与200℃的有机纤维。例如：聚丙烯、聚乙烯、PVC纤维中的一种。

新型超大尺寸免烧莫来石铺底砖的制法，其特征是，包括如下步骤：

1)配料：将按配方称好的料按顺序倒入搅拌机混合均匀，再加总重7％～13％水搅拌均匀

2)成型

将混好的料倒入三联模，放在振动台上振动300秒即可使混合料中的组分互相排列紧密和充满模型，震动成型的频率为100～200hz，然后将成型后的材料静置保养24小时，使其凝固成型。

3)脱模、干燥

在成型前应先用黄油涂抹三联模，将脱模后的材料放入烟气余热烘干箱，在温度为110℃下烘24小时进行干燥处理

4)表面加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)  本发明克服了超大尺寸耐火材料必须烧结才能达到高的强度的思维，创造性的采用各种添加剂提高了不烧砖的强度，以及使用时的抗热震性能，研制出新型超大尺寸免烧莫来石铺底砖。

2)探讨了水泥加入量对免烧莫来石铺底砖的影响。随着水泥用量的增加，试样的常温抗折强度不断的增加。但是烧结后CAH₁₀和C₂AH₈逐步转化为C₃AH₆，水泥石内析出了游离水增大了孔隙率；同时也由于C₂AH₆本身强度较低，且相互搭接较差，所以免烧莫来石铺底砖的高温强度会有所下降。

3)本发明阐述了硅灰加入量对莫来石铺底大砖的影响，随着硅灰含量的增加，加水量逐渐减少。掺加硅灰后，SiO2周围形成Si-OH基，经过脱水架桥，形成硅氧烷网状结构。在此结构中，硅与氧之间的健，随着温度的升高而不断裂，因而强度也不断提高。

4)本发明采取高频率100～200hz的震动成型工艺，可大幅度提高免烧莫来石铺底砖的密度和颗粒的均匀性。

图1不同骨料配比的制品抗折强度折线图；

图2不同硅灰与水泥配比的制品抗折强度折线图。

具体实施方式

1)骨料最佳配比确定

本实验设计了一组配方来确定骨料的最佳配比，实验的配方如表1，抗折强度见图1。

表1不同的骨料配比

通过抗折强度测定，配方A2的常温抗折强度和1200℃烧后抗折强度综合指标优于其它配方，这个配方既有一定的常温强度，1200℃的抗折强度也是很高的。所以我们决定选择第二组试样的骨料配方作为以后的骨料配比使用。

2)水泥用量与硅灰用量的确定

由于水泥用量多会造成产品在中高温下的性能下降，所以必须尽可能低的降低水泥的使用量，解决这个问题的办法就是加入一定量的超微粉。为此，本实验对水泥用量和硅灰用量进行考察，在逐步降低水泥用量的同时增加超微粉即硅灰的量，并保持粉料总量不变，即用骨料和粉料的含量为90％，水泥用量和微粉用量总和为10％，水泥用量分别为5％，4％，3％，2％，1％，同时调整硅灰使用量，以5％，6％，7％，8％，9％，做5组试样。骨料配方使用步骤1)的结论，试样配方如表2：

表2硅灰与水泥配比表

试样制成后考察其在110℃烘干后、900℃和1200℃烧3小时后的抗折强度。测试结果如图2所示：

随着水泥用量的减少，试样烘干后(即110℃)的抗折强度逐渐降低，这是由于水泥用量的不断减少，导致水泥的结合作用大大减弱，为保证足够的常温强度，水泥用量不能低于2％。由数据可以看出，900℃烧3小时后的抗折强度逐渐增加，正是由于超微粉发挥了作用。掺加硅灰后，SiO2周围形成Si-OH基，经过脱水架桥，形成硅氧烷网状结构。在此结构中，硅与氧之间的健，随着温度的升高而不断裂，因而强度也不断提高。同时，高温下SiO2网状结构还会与周围Al2O3发生反应生成莫来石，可以提高中、高温强度。与此效应相比，水泥的降低强度效应微不足道，因而免烧莫来石铺底砖的中温强度会有所提高。

在此配方的免烧莫来石砖中，当温度高于900℃之后，硅灰与粉料或水泥中的Al2O3反应，逐步莫来石化，产生体积效应，抵消耐火材料的部分体积收缩，促进了强度的提高。而在更高的温度1200℃时，材料进一步莫来石化，生成的莫来石更多，所以强度进一步提高，这对浇注料在高温下使用是有利的。随着硅灰用量的增加，试样在900℃、1200℃烧后的抗折强度不断的提高，但上升趋势逐渐平稳。

由于免烧莫来石砖中加入硅灰，硅灰有良好的黏性，加入过多会影响免烧莫来石砖成型时的流动性能。因此要使浆料有好的流动性以便于成型，既要获得良好的高温性能，又要保证免烧莫来石砖有一定的常温强度，所以选择水泥用量2％，硅灰用量为8％进行下一步实验。

3)加水比例

水的用量对超低水泥免烧莫来石铺底砖浆料有很大的影响，这就是说，配制超低水泥免烧莫来石铺底砖浆料时，水用量(或水灰比)的选用十分重要。随着低水泥免烧莫来石铺底砖浆料水用量的增加，其强度降低，显气孔率增大。加热后，水分逸出，孔隙增多，结构疏松，致使各种性能全面降低。因此，在保证其成型和易性的条件下，应尽量减少拌和物的水用量。在不掺减水剂的前提下，超低水泥免烧莫来石铺底砖浆料的适宜水用量为10％～13％。在使用合适的添加剂即减水剂后，水用量会降低到7％～9％。

超低水泥系列免烧莫来石铺底砖浆料的水用量，是在保证成型拌和料和易性的前提下，其水用量越少越好。这样，成型体硬化后.气孔少.总孔隙量降低，组织结构致密，烧后线变化小，强度提高。最新研究结果证明，低水量不但能使低水泥免烧莫来石铺底砖的总孔隙量降低，而且能加速铝酸盐水泥的早期水合作用，使水化物含有较少的结合水，同时单位胶结能力有所增强，因此有助于提高其常温、烘干和中高温强度。

应当指出，超低水泥系列免烧莫来石铺底砖的特点是低气孔、致密和高强等，这对使用是十分有利的。但是，其气孔被超微粉填塞，透气度较差，在烘烤和加热过程中，水蒸气难以顺畅的排除，易造成衬体的剥落或炸裂，这是美中不足。

超低水泥免烧莫来石铺底砖中含有超微粉和添加剂，且合理搭配、巧妙使用，因而性能优良。但是受环境和作业等因素的影响，易发生时效变化，即瞬时凝结、流动性降低或硬化延迟等。这都需要在制备过程中注意水的用量。

Claims (5)

1.一种新型超大尺寸免烧莫来石铺底砖，其特征是，所述免烧莫来石铺底砖其化学组成以氧化物计为：

SiO₂≤32.07％，Fe₂O₃≤1.21％，Al₂O₃≥63.22％；

所述免烧莫来石铺底砖由如下重量份的原料制成：

莫来石骨料    8-5mm      22％

              5-3mm      16％

              3-1mm      13％

              1-0mm      18％

α-Al₂O₃粉料  ＜0.088mm  21％

水泥                     2％

硅灰                     8％。

2.根据权利要求1所述的免烧莫来石铺底砖，其特征是，所述原料中还包括0.1％的添加剂，所述添加剂是水玻璃、磷酸、溶胶、树脂、软质粘土中的一种或任意组合。

3.根据权利要求1所述的免烧莫来石铺底砖，其特征是，所述原料中还包括0.1-1％的纤维，所述纤维是熔点低与200℃的有机纤维。

4.根据权利要求3所述的免烧莫来石铺底砖，其特征是，所述纤维是聚丙烯、聚乙烯、PVC纤维中的一种。

5.权利要求1的新型超大尺寸免烧莫来石铺底砖的制法，其特征是，包括如下步骤：

1)配料：将按配方称好的料按顺序倒入搅拌机混合均匀，再加总重7％～13％水搅拌均匀

2)成型

将混好的料倒入三联模，放在振动台上振动300秒即可使混合料中的组分互相排列紧密和充满模型，震动成型的频率为100~200hz，然后将成型后的材料静置保养24小时，使其凝固成型。

3)脱模、干燥

在成型前应先用黄油涂抹三联模，将脱模后的材料放入烟气余热烘干箱，在温度为110℃下烘24小时进行干燥处理

4)表面加工。

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