CN101792328A - 多孔性料浆坯体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多孔性料浆坯体的制备方法，属于陶瓷和耐火材料技术领域。分为泡沫制备、料浆调制、泡沫与料浆混合、坯体浇铸和坯体养护五个步骤。本发明采用物理发泡剂，经发泡装置在压缩空气作用下先行预制气泡，以提供细小均匀和稳定的气泡；由高铝水泥、苏州土、叶蜡石、石灰和碳酸钙按要求的比例混合，再加水配合预制料浆料；料浆中采用高铝水泥作为配料组分之一，提供氧化铝和氧化钙，同时借助于其快凝快硬特性加速浇生坯浇铸体的凝固和硬化，一方面尽早固定气泡减少气泡损失，另一方面增强坯体减少生坯变形。本发明可以容易地制备出烘干密度0.34-0.45kg/m3的生坯，相应的干燥坯体耐压强度0.15-0.50MPa。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于高温环境下的轻质隔热砖的前驱体低密度多孔性料浆坯体(以下简称“生坯”)的制备方法，属于陶瓷和耐火材料技术领域。
背景技术
在工业生产和科研活动中经常需要使用高温窑炉，为了保障窑炉的正常运行和提高能量利用效率，通常在窑炉内层采用耐火砖的基础上需要在外层采用轻质隔热砖。对于使用温度在1230℃-1500℃之间的轻质隔热砖绝大多数是一类陶瓷质的多孔性烧结体，对应的密度波动在0.50-1.50kg/m3之间，相应的导热系数波动在0.25-0.50w/mK。轻质隔热砖的核心生产工序主要包括生坯的制备和砖块的烧制两道。其中，最终产品轻质隔热砖的质量在很大程度上取决于生坯的质量，尤其是生坯的密度、孔隙率、孔分布、强度等因素。因此，生坯的制备技术成为轻质隔热砖制备的关键技术。目前，对于密度大于0.60kg/m3的轻质隔热砖，通常采用可燃性颗粒物预填充料浆挤压成型方法制备生坯，再经高温烧结的方法组织生产，技术相对比较成熟。但是，对于密度小于0.55kg/m3的低密度轻质隔热砖，对应的生坯烘干密度至少必须低于0.45kg/m3，采用可燃性颗粒物预填充方法难以制得性能理想的生坯，主要表现为孔隙分布不均匀，干燥过程中变形开裂严重，坯体耐压强度低等缺陷，因而，难以烧制出性能优良的轻质隔热砖。而且对于有些聚合物类填充物，尽管可以通过增加填充物用量来提高最终烧结物的孔隙率，但是由于过多聚合物颗粒的引入导致制造成本大幅度增加，而且由于聚合物颗粒燃烧时产生有害气体挥发，不仅对窑炉内部耐火材料产生腐蚀而且对大气环境造成污染。所以，需要有一种更可靠、更高效、更环保的低密度多孔性轻质隔热砖生坯制备方法来替代现有制备方法。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：为了解决可燃性颗粒物预填充料浆挤压成型方法制备低密度多孔性生坯过程中遇到的孔隙分布不均匀，坯体变形、开裂、耐压强度低的问题和高成本、环境污染等问题，而提出一种物理发泡-浇铸成型多孔性料浆坯体的制备方法，可以很好地解决上述技术问题。
本发明的技术方案为：针对上述技术问题，本发明提出物理气力预发泡再与料浆料混合后浇铸成型方法替代原来的可燃性颗粒物预填充料浆挤压成型方法，制备低密度多孔性轻质隔热砖生坯。本发明借助于泡沫混凝土浇铸成型原理和方法，结合本体系料浆料的特性，经必要改进之后建立轻质隔热砖生坯制备方法。整个制备过程分为泡沫制备、料浆调制、泡沫与料浆混合、坯体浇铸和坯体养护五个步骤。本发明采用物理发泡剂，经发泡装置在压缩空气作用下先行预制气泡，以提供细小均匀和稳定的气泡；由高铝水泥、苏州土、叶腊石、石灰和碳酸钙按要求的比例(具体配合比视制品用途而定)混合，再加水配合预制料浆料；料浆中采用高铝水泥作为配料组分之一，提供氧化铝和氧化钙，同时借助于其快凝快硬特性加速浇生坯浇铸体的凝固和硬化，一方面尽早固定气泡减少气泡损失，另一方面增强坯体减少生坯变形。
本发明的具体技术方案为：一种多孔性料浆坯体的制备方法，其具体步骤为：
A：原料配合和料浆调制：将原料高铝水泥15-30质量份，苏州土5-23份，叶腊石38-50份，石灰1.5-5份，石灰石3-8份和废砖料8-13份，按照水固质量比0.40-0.70加水，调制成质地均匀的料浆；
B：泡沫制备：采用物理发泡剂与水按质量比为1∶10-20比例稀释，用发泡装置进行物理发泡，得到预制好的泡沫；
C：泡沫料浆制备：将预制好的泡沫与料浆按比例混合，搅拌；控制泡沫料浆的体积密度为0.55-0.70kg/m3，得到调制好的泡沫料浆；
D：生坯浇铸：将调制好的泡沫料浆倒入模具之中，静止摆放；
E：生坯养护：浇铸后的泡沫料浆带模自然养护，脱模后再加热烘干，得到干燥多孔性料浆坯体(生坯)。
由于CaO含量过高不利于最终产品隔热砖的耐火性，过低不利于生坯的后续烧结；SiO2含量过高不利于烧结，过低不利于隔热砖的耐火性；Al2O3含量过高不利于烧结，过低不利于隔热砖的耐火性；Fe2O3对隔热砖耐火性有害，因此优选本发明配合料对应的化学成分质量百分含量为：CaO：10-15％，SiO2：44-54％，Al2O3：35-45％，Fe2O3：0.1-1％，其他0.5-5％。
其中所述的物理发泡剂为松香类发泡剂或蛋白质类发泡剂；所述的发泡装置为高速机械搅拌装置或气力发泡装置，市场有售。
优选步骤C中的搅拌时间为5-10分钟；步骤E所述的养护温度为10-30℃，养护时间为24-36小时；所述的烘干温度为60-90℃；所制备得到的多孔性料浆坯体(生坯)的干燥密度为0.30-0.45kg/m3，耐压强度为0.15-0.50MPa。
料浆水固比主要用来控制其流动性，水固比过低料浆呈粘稠状不利于后续泡沫混入；水固比过高，虽然料浆稀疏易于引入泡沫，但是过多水分引入导致坯体烘干能耗增加，干燥坯体耐压强度降低。
根据料浆流动性情况，料浆中也可以添加适量分散剂，根据配料在后续烧成工序中预期烧结难易性，料浆中也可以添加适量烧结助剂。
有益效果：
1)借助于物理气力发泡方法可以容易地制备出烘干密度0.34-0.45kg/m3的生坯，相应的干燥坯体耐压强度0.15-0.50MPa，有利于搬运和码垛；
2)由本发明提供的方法制备的生坯内部孔隙尺寸细小，分布均匀，多为独立圆形孔，有利于后续产品隔热砖的机械强度和保温性；
3)本发明提供的方法不再使用聚合物小球填充物，从而消除了由此产生的对窑炉内部耐火砖的腐蚀和对大气环境的污染；
4)本发明提供的方法制备的生坯强度高，外形规整，体积变形小，而且可以实现大体积浇铸之后再切割的生产工艺，生产效率大幅度高；
具体实施方式
以下按照上文所述的低密度多孔性轻质隔热砖生坯的制备方法，以实施例形式具体说明本发明的实施方式：
实施例1：
1)高铝水泥239.3g，苏州土105.3g，叶腊石471.4g，石灰28.2g，石灰石45.3g，废砖料110.5g，按比例配合，搅拌10分钟，使其充分均化；配合料对应的化学成分(质量)范围为：CaO：12.89％，SiO2：48.10％，Al2O3：35.26％，Fe2O3：0.55％，其他(杂质)3.20％。
2)向混合料中加适量水，控制料浆水固质量比0.67，机械搅拌，调制成均匀和流动性良好的料浆；
3)松香类发泡剂(NJFA)用水稀释，稀释质量比例为1∶11，装入气力发泡装置，打开压缩空气，发泡；
4)将适量泡沫直接加至步骤2)制备好的流动状的混合料料浆中，搅拌5分钟，使泡沫均匀分布于料浆之中；
5)测定泡沫料浆湿容重为0.58kg/m3；
6)将泡沫料浆注入模具之中，浇铸生坯；
7)将浇铸后的泡沫料浆带模放置于25℃环境，养护24小时；
8)脱模，置于70℃环境下加热烘干；
由此制备的生坯经检测主要技术性能指标如下：
生坯干燥密度：0.38kg/m3；
生坏耐压强度：0.25MPa；
生坯表面开裂：没有；
生坯扭曲变形：没有。
实施例2：
1)高铝水泥192.2g，苏州土223.9g，叶腊石387.5g，石灰21.4g，石灰石56.7g，废砖料118.2g，按比例配合，搅拌10分钟，使其充分均化；配合料对应的化学成分(质量)范围为：CaO：13.66％，SiO2：46.01％，Al2O3：37.22％，Fe2O3：0.57％，其他2.54％。
2)向混合料中加适量水，控制料浆水固质量比0.65，机械搅拌，调制成均匀和流动性良好的料浆；
3)蛋白质类(EAB)发泡剂用水稀释，稀释质量比例为1∶16，装入气力发泡装置，打开压缩空气，发泡；
4)将适量泡沫直接加至步骤2)制备好的流动状的混合料料浆中，搅拌10分钟，使泡沫均匀分布于料浆之中；
5)测定泡沫料浆湿容重为0.63kg/m3；
6)将泡沫料浆注入模具之中，浇铸生坯；
7)将浇铸后的泡沫料浆带模放置于20℃环境，养护30小时；
8)脱模，置于75℃环境下加热烘干；
由此制备的生坯经检测主要技术性能指标如下：
生坯烘干密度：0.40kg/m3；
生坯耐压强度：0.27MPa；
生坯表面开裂：没有；
生坯扭曲变形：没有。
Claims (5)
1.一种多孔性料浆坯体的制备方法，其具体步骤为：
A：原料配合和料浆调制：将高铝水泥15-30质量份，苏州土5-23质量份，叶腊石38-50质量份，石灰1.5-5质量份，石灰石3-8质量份和废砖料8-13质量份配合，再按照水固质量比为0.40-0.70加水，调制成质地均匀的料浆；
B：泡沫制备：采用物理发泡剂与水按质量比为1∶10-20比例稀释，用发泡装置进行物理发泡，得到预制好的泡沫；
C：泡沫料浆制备：将预制好的泡沫与料浆按比例混合，搅拌；控制泡沫料浆的体积密度为0.55-0.70kg/m3，得到调制好的泡沫料浆；
D：生坯浇铸：将调制好的泡沫料浆倒入模具之中，静止摆放；
E：生坯养护：浇铸后的泡沫料浆带模自然养护，脱模后再加热烘干，得到干燥多孔性料浆坯体。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于原料对应的化学成分质量百分含量为：CaO：10-15％，SiO2：44-54％，Al2O3：35-45％，Fe2O3：0.1-1％，其他0.5-5％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的物理发泡剂为松香类发泡剂或蛋白质类发泡剂；所述的发泡装置为高速机械搅拌装置或气力发泡装置。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤C中所述的搅拌时间为5-10分钟；步骤E中所述的养护温度为10-30℃，养护时间为24-36小时；所述的烘干温度为60-90℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所制备得到的多孔性料浆坯体的干燥密度为0.30-0.45kg/m3，耐压强度为0.15-0.50MPa。
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