CN101905969A - 一种矾土基低蠕变莫来石制品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种矾土基低蠕变制品，属于耐火材料领域。其制备以高铝矾土为基础，加入石英砂、硅线石族矿物、刚玉、工业氧化铝、高岭土等，经配料、均化、混和、成型、干燥后，在1650℃下进行常压烧结即可制得成本低廉、优质高档的矾土基低蠕变莫来石耐火制品。本发明采用复合技术路线，优化矿物组成，有效控制生产和使用过程中的莫来石化行为，不仅能获得优质高档的耐火材料制品，使其充分发挥莫来石的高温优异性能且产品使用过程中蠕变小，微膨胀；而且本发明的制备可以有效利用我国现有资源，提高资源综合利用价值，优化产品结构。本发明产品可广泛应用于玻璃熔窑及其它高温工业窑炉的蓄热室、小炉、加料口、料道系统等部位。
Description
技术领域
本发明涉及一种优质矾土基低蠕变莫来石制品，属于耐火材料领域。
背景技术
在硅酸铝系耐火材料中，莫来石因其特殊的晶体结构，具有特殊的高温性质。此外，它还具有热膨胀系数低、抗热震性好、高温体积稳定、耐玻璃侵蚀、污染玻璃倾向小等优异性能。所以，莫来石作为一种重要的高档高效耐火材料引起人们的高度重视，国内外以高纯电熔或烧结莫来石原料生产莫来石质耐火材料得到迅速发展。但是，在合成莫来石方面大都走的是采用高纯原料的路子，成本高，价格昂贵，从而为莫来石制品广泛应用设置了障碍，限制了其在高温领域中的推广应用。
山西是我国的资源大省，高铝矾土储量最多，而且多为耐火级铝矾土，尤其是阳泉、孝义两地的高铝矾土，质优且耐火品级齐全。但长期以来，大量优质矾土都是以低品位原料销往国外，价格低廉。以高铝矾土资源为基础，开发研制高档高效的莫来石制品，无疑是提高高铝矾土附加值的有效手段。但是，根据已知技术文献查询结果，目前莫来石制品的生产多采用合成莫来石材料作原料，仅有一项中国专利(99123977.6，一种刚玉莫来石制品)报道，以人工合成铝硅系原料作骨料，以高岭土、氧化铝粉(也可以加入部分合成料)作基质料，加入适当的结合剂制备刚玉莫来石制品。这些方法多依赖人工合成料，生产成本高，价格昂贵，其应用受到限制而难以推广和大范围应用。
发明内容
本发明的目的在于结合我国现有资源的充分利用，以高铝矾土为基础，采用复合技术路线，有效提高和控制制品的矿物组成、显微结构和性能指标，合理控制生产工艺中的莫来石化进程，制成优质高档、成本低廉的矾土基低蠕变莫来石制品，使其广泛应用于玻璃熔窑及其它高温工业窑炉的蓄热室、小炉、加料口、料道系统等部位。
为达到上述目的，本发明提供一种矾土基低蠕变莫来石制品，制备莫来石制品的主料重量百分比为：1-5％的石英砂，10-20％硅线石族矿物粉体，5-10％的工业氧化铝、优质高岭石微粉，5-40％的刚玉，25-60％的煅烧高铝矾土。主料外另加占主料重量2-5％的结合剂。
所述主料中，各组成物中基本上没有尺寸大于4mm的颗粒，最好其组成包括60-70％尺寸为0.088-3mm的颗粒作为骨料和30-40％尺寸小于0.088mm的粉体作为基质料。
所述高铝矾土熟料分为两种，一种为用作制备骨料的精选特级或一级煅烧矾土，其体积密度不低于3.20g/cm3，Al2O3含量不低于85％；一种为用作制备基质料的二级煅烧矾土，其体积密度不低于2.70g/cm3，Al2O3含量为65％～78％。因为二级煅烧矾土不仅价格便宜，而且含有很高的发育良好的莫来石相(65-85％)，而玻璃相含量最少，莫来石晶体间可形成交叉网络结构，又可使晶体间结合程度增加，最适于作基质料，因此，上述25-60％的煅烧高铝矾土中最好包含6-12％的二级煅烧矾土粉料。
所述刚玉包括电熔白刚玉、亚白刚玉、棕刚玉，板状刚玉，致密刚玉等，大部分都可以用高铝矾土加工制得。Al2O3含量不低于98％，体积密度大低于3.8g/cm3。
所述石英砂要求SiO2含量不低于98.5％，粒度：0.1-0.5mm。
所述硅线石族矿物包括硅线石、兰晶石等矿物，其理论化学成分为：Al2O3，62.93％，SiO2，37.0％。在制品烧结过程中，由于高温加热，硅线石族矿物分解生成莫来石及SiO2。在烧成温度下，剩余未反应的硅线石可在使用条件下进行莫来石化反应，产生的体积效应可提高制品的抗蠕变性。
所述工业氧化铝(γ-Al2O3)及优质高岭石平均颗粒尺寸低于4μm，以微粉形式引入，纯度高，分散度大，化学活性高，可在较低温度下发生固相反应形成莫来石。工业氧化铝结构与尖晶石结构相近，在煅烧过程中转变为稳定的α-Al2O3，伴随13％的体积收缩，可抑制二次莫来石化产生的体积膨胀，利于烧结。
所述结合剂可以是木质素磺酸盐、纸浆废液等。使用的木质素磺酸盐如果是粉体，应先将其溶解制成溶液。
将选定的上述原料制备、称量，将配好的基质料置于球磨机中共磨20分钟，以达到均化的目的，然后将骨料、基质料、结合剂倒入湿碾机中充分混合后，按设计的规格尺寸在压砖机上成型，干燥后放入倒焰窑或隧道窑内进行1650℃常压烧结，即可制成矾土基低蠕变莫来石制品。
本发明的特点在于，采用复合技术路线，在高铝矾土中加入硅线石族矿物，生成莫来石以及交错网络结构，同时降低玻璃相的含量，有效提高和改善制品的抗蠕变性能。硅线石游离出的SiO2与物料中的Al2O3进一步反应生成二次莫来石，产生体积膨胀弥补了制品在高温下产生的收缩。除硅线石族矿物外，还加入工业氧化铝、刚玉、优质高岭石等组分，可达到优选化学矿物组成，又可控制显微结构和莫来石化行为，从而达到优质高效的目的。
使用本发明制备的矾土基低蠕变莫来石制品可达到如下指标：
由上表可以看出，本发明产品不仅具有优良的的耐高温性能及高温体积稳定性，而且高温高温蠕变持续微膨胀，避免了一般制品在长时间使用过程中的收缩问题，在实际使用方面具有特殊意义。因此，以煅烧高铝矾土资源为基础，制备矾土基莫来石制品，不仅可以制成优质高档的耐火材料制品，提高耐火材料的使用效果和档次，推动耐火材料的技术进步，而且可以充分利用我国现有矾土资源，提高资源综合利用价值，优化产品结构。
下列实施例用来说明本发明，同时指出本发明并不限于其中所说的特定的成分、比例、参数和工艺。
实施例1：
制备矾土基低蠕变莫来石制品：先按表一准备物料：
将原料拣选、破碎加工至合格粒度后，按上表所列比例配料。将基质料置于球磨机中共磨20分钟，以达到均化的目的，然后将骨料、基质料、结合剂倒入湿碾机中充分混合后(结合剂最后加入)，按设计的规格尺寸在压砖机上成型，干燥后放入倒焰窑内进行1650℃常压烧结，即可制成矾土基低蠕变莫来石制品。
实施例2：
制备矾土基低蠕变莫来石制品：先按表一准备物料：
将原料拣选、破碎加工至合格粒度后，按上表所列比例配料。将基质料置于球磨机中共磨20分钟，以达到均化的目的，然后将骨料、基质料、结合剂倒入湿碾机中充分混合后(结合剂最后加入)，按设计的规格尺寸在压砖机上成型，干燥后放入隧道窑内进行1650℃常压烧结，冷却后即可制成矾土基低蠕变莫来石制品。
实施例3：
制备矾土基低蠕变莫来石制品：先按表一准备物料：
将原料拣选、破碎加工至合格粒度后，按上表所列比例配料。将基质料置于球磨机中共磨20分钟，以达到均化的目的，然后将骨料、基质料、结合剂倒入湿碾机中充分混合后(结合剂最后加入)，按设计的规格尺寸在压砖机上成型，干燥后放入倒焰窑内进行1650℃常压烧结，即可制成矾土基低蠕变莫来石制品。
Claims (9)
1.一种矾土基低蠕变莫来石制品，其特征在于制备莫来石制品的主料重量百分比为：1-5％的石英砂，10-20％硅线石族矿物粉体，5-10％的工业氧化铝、优质高岭石微粉，5-40％的刚玉，25-60％的煅烧高铝矾土；主料外另加占主料重量2-5％的结合剂。
2.根据权利要求1所述的矾土基低蠕变莫来石制品，其特征在于，主料各组成物中基本上没有尺寸大于4mm的颗粒，组成包括60-70％尺寸为0.088-3mm的颗粒作为骨料和30-40％尺寸小于0.088mm的粉体作为基质料。
3.根据权利要求1所述的矾土基低蠕变莫来石制品，其特征在于，高铝矾土熟料分为两种，一种为用作制备颗粒料的精选特级或一级煅烧矾土，其体积密度不低于3.20g/cm3，Al2O3含量不低于85％；一种为用作制备基质料的二级煅烧矾土，其体积密度不低于2.70g/cm3，Al2O3含量为65％～78％。
4.根据权利要求1所述的矾土基低蠕变莫来石制品，其特征在于，刚玉包括电熔白刚玉、亚白刚玉、棕刚玉，板状刚玉，致密刚玉等，大部分都可以用高铝矾土加工制得；Al2O3含量不低于98％，体积密度大低于3.8g/cm3。
5.根据权利要求1所述的矾土基低蠕变莫来石制品，其特征在于，石英砂要求SiO2含量不低于98.5％，粒度：0.1-0.5mm。
6.根据权利要求1所述的矾土基低蠕变莫来石制品，其特征在于，硅线石族矿物包括硅线石、兰晶石等矿物，其理论化学成分为：Al2O3，62.93％，SiO2，37.0％。
7.根据权利要求1所述的矾土基低蠕变莫来石制品，其特征在于，工业氧化铝(γ-Al2O3)及优质高岭石平均颗粒尺寸低于4μm，以微粉形式引入。
8.根据权利要求1所述的矾土基低蠕变莫来石制品，其特征在于，结合剂包括木质素磺酸盐、纸浆废液等。
9.如权利要求1所述制备低蠕变莫来石制品的方法，其特征在于，将原料拣选、破碎加工至合格粒度，按比例称量配料后，将基质料置于球磨机中共磨20分钟，以达到均化的目的，然后将骨料、基质料、结合剂倒入湿碾机中充分混合后(结合剂最后加入)，按设计的规格尺寸在压砖机上成型，干燥后放入窑内进行1650℃常压烧结即可。
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