CN101948329A - 多孔性泥浆坯体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多孔性轻质隔热砖坯体的制备方法;坯体养护和干燥五个步骤；由苏州土、叶腊石、矾土、石灰和废砖料按要求的比例混合，再加水与碱性物质配合预制料浆；预制好的料浆料与泡沫按比例混合，经搅拌机充分搅拌成泡沫分布均匀的泡沫料浆；将调制好的泡沫料浆倒入预先准备好的模具之中，浇注成型；养护后烘干；所制备得到的生坯的干燥密度为350-450kg/m3，耐压强度为0.10-0.30MPa。本发明大幅度降低坯体制备成本；生坯强度高，外形规整，体积变形小，而且可以实现大体积浇注之后再切割的生产工艺，生产效率大幅度提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于高温环境下使用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，通常在窑炉内层耐火砖与外筒体之间引入轻质隔热砖。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500-1500kg/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生坯的烧制。其中，最终产品轻质隔热砖的质量很大程度上取决于生坯质量的好坏，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之一。目前，轻质砖中气孔的引入方式最常见的有以下3种：燃尽预填物法、泡沫法、气体发生法，其中燃尽预填物法制得的坯体存在孔隙分布不均匀，干燥过程中易变形开裂，生坯耐压强度低等缺陷；气体发生法反应过程不易控制；泡沫法是一种加入物理泡沫的方法，可以较好的解决以上两种方法的缺陷。然而，生坯浇注后的凝固和强度发展速度在很大程度上影响生坯质量。CN 101792328 A公开了一种引入高铝水泥并借助于泡沫法制备轻质隔热砖多孔坯体的方法，较好地解决了低密度情况下浇注坯体内部孔隙分布均匀性问题和坯体凝固时间偏长的问题。但是，由于高铝水泥价格昂贵，配比中用量高达23%，导致轻质隔热砖成本大幅度增加。如何在基本工艺过程变化不大的前提下降低坯体制备成本成为一个实际生产中十分关注的和急需解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：本发明为了降低坯体制备成本而提供了一种多孔性泥浆坯体的制备方法。
本发明的技术方案：
针对上述技术问题，本发明提出引入碱性物质（NaOH，或KOH，或水玻璃），利用其与配料体系中铝硅酸盐物质之间反应产生的胶凝作用促使料浆坯体的快速凝固和硬化，替代高铝水泥的使用，从而达到降低坯体制备成本的目的。整个制备过程分为原料预处理、原料配合和料浆调制、泡沫与料浆混合、坯体浇注、坯体养护和烘干五个步骤。本发明采用物理发泡剂，经气力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；由石灰、苏州土、叶腊石、矾土和废砖料按要求的比例（具体配合比按制品用途而定）配合，再加水配合预制料浆；料浆中添加适量的碱性物质以提高坯体强度；再蒸气养护以缩短坯体产生强度所需时间，同时也能尽早地固定气泡。
本发明的具体技术方案：一种多孔性泥浆坯体的制备方法，其具体步骤如下：
A：原料预处理：先将苏州土、叶腊石和矾土分别预烧1-2.5小时；然后将原料过筛备用；其中预烧温度分别为：苏州土 600-900℃，叶腊石 600-1000℃，矾土 600-1000℃；
C：原料配合和料浆调制：原料按以下质量份称量配合混匀，其中石灰10-20份，苏州土15-30份，叶腊石20-30份，矾土15-25份，废砖料8-13份；再按照质量水固比0.50-0.70加水，并且按照原料总质量1.5-2.8%的比例添加碱性物质，用搅拌机混合调制成质地均匀的料浆；
D：泡沫料浆制备：用物理发泡方法制备泡沫，再与调制好的料浆按比例混合，搅拌均匀；控制泡沫料浆的体积密度为580-700kg/m3，得到调制好的泡沫料浆；
E：生坯浇注：将调制好的泡沫料浆倒入模具之中，用直尺刮去顶部多余部分料浆，静止摆放；
F：生坯养护和烘干：浇注后的泡沫料浆带模蒸气养护，脱模后再加热烘干，得到多孔性料浆坯体。
其中原料配合料中对应的化学成分的质量百分数范围为：CaO：12-20%，SiO2：40-46%，Al2O3：32-38%，Fe2O3：0.1-1%，其他0.05-3%。
优选所述的碱性物质为是NaOH，或KOH或水玻璃。
优选原料使用190目标准筛，筛余量分别为，苏州土：6-8%，叶腊石：6-10%，矾土：2-4%，石灰：0.1-0.5%，废砖料：16-20%。
优选步骤F中所述的蒸气养护温度为40-80℃，养护时间为4-8小时；烘干温度为60-100℃，烘干时间为6-10小时；制得的生坯的干燥密度为350-450kg/m3，耐压强度为0.10-0.30MPa。
有益效果：
1）本发明提供的方法借助于碱性物质的引入可以促进料浆的快速凝固和硬化，从而免除使用价格昂贵的高铝水泥，大幅度降低坯体制备成本；
2）借助于本发明所提供的方法可以容易地制备出干燥密度为350-450kg/m3耐压强度0.10-0.30MPa的生坯，有利于搬运和码垛；
3）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注之后再切割的生产工艺，生产效率大幅度提高；
4）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，有利于成品隔热砖的机械强度和保温性。
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）原料预烧条件分别为，苏州土：800℃保温1.5h，叶腊石：950℃保温1.5h，矾土：800℃保温1.5h。
2）原料筛余量分别为，苏州土：6%，叶腊石：7.2%，矾土：2.2%，石灰：0.2%，废砖料：17.8%。其中使用190目标准筛。
3）石灰87.64g，苏州土163.03g，叶腊石208.25g，矾土157.85g，废砖料82.23g，NaOH11.36g，按比例配合，搅拌5分钟，使其充分均化；配合料对应的化学成分范围为：CaO：12.29%，SiO2：43.45%，Al2O3：34.60%，Fe2O3：0.69%，其他2.13%。
4）按照料浆水固比0.65加水，机械搅拌，调制成均匀和流动性良好的料浆；
5）用物理发泡方法制备泡沫，再与调制好的料浆按比例混合，搅拌3分钟，调成泡沫分布均匀的泡沫料浆；
6）测定泡沫料浆湿容重为625kg/m3；
7）将泡沫料浆注入模具之中，浇注生坯，用直尺刮平磨具顶部，静置摆放；
8）将浇注后的泡沫料浆带模放置于温度为55℃蒸气养护箱内，养护为5小时；
9）脱模后，置于60℃烘箱加热烘干8小时；
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：430kg/m3；
生坯耐压强度：0.17MPa；
生坯表面开裂：没有；
生坯扭曲变形：没有。
实施例2：
1）原料预烧条件分别为，苏州土：750℃保温2.5h，叶腊石：900℃保温2.5h，矾土：750℃保温2.5h。
2）原料筛余量分别为，苏州土：7%，叶腊石：7.8%，矾土：2.6%，石灰：0.3%，废砖料：16.7%。其中使用190目标准筛。
3）石灰105.7g，苏州土162.26g，叶腊石191.24g，矾土157.99g，废砖料82.81g，KOH14.52g按比例配合，搅拌5分钟，使其充分均化；配合料对应的化学成分范围为：CaO：14.29%，SiO2：41.45%，Al2O3：37.60%，Fe2O3：0.69%，其他2.13%。
4）按照料浆水固比0.70加水，机械搅拌，调制成均匀和流动性良好的料浆；
5）用物理发泡方法制备泡沫，再与调制好的料浆按比例混合，搅拌3分钟，调成泡沫分布均匀的泡沫料浆；
6）测定泡沫料浆湿容重为665kg/m3；
7）将泡沫料浆注入模具之中，浇注生坯，用直尺刮平磨具顶部，静置摆放；
8）将浇注后的泡沫料浆带模放置于温度为60℃蒸气养护箱内，养护为6小时；
9）脱模后，置于60℃烘箱加热烘干9小时；
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：428kg/m3；
生坯耐压强度：0.13MPa；
生坯表面开裂：没有；
生坯扭曲变形：没有。
实施例3：
1）原料预烧条件分别为，苏州土：850℃保温2h，叶腊石：1000℃保温2h，矾土：850℃保温2h。
2）原料筛余量分别为，苏州土：8%，叶腊石：8.5%，矾土：3.7%，石灰：0.4%，废砖料：19.1%。其中使用190目标准筛。
3）石灰118.93g，苏州土193.48g，叶腊石160.44g，矾土144.69g，废砖料82.39g，水玻璃18.27g，按比例配合，搅拌5分钟，使其充分均化；配合料对应的化学成分范围为：CaO：15.56%，SiO2：43.86%，Al2O3：36.26%，Fe2O3：0.43%，其他2.89%。
4）按照料浆水固比0.68加水，机械搅拌，调制成均匀和流动性良好的料浆；
5）用物理发泡方法制备泡沫，再与调制好的料浆按比例混合，搅拌3分钟，调成泡沫分布均匀的泡沫料浆；
6）测定泡沫料浆湿容重为680kg/m3；
7）将泡沫料浆注入模具之中，浇注生坯，用直尺刮平磨具顶部，静置摆放；
8）将浇注后的泡沫料浆带模放置于温度为50℃蒸气养护箱内，养护为6小时；
9）脱模后，置于60℃烘箱加热烘干10小时；
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：410kg/m3；
生坯耐压强度：0.20MPa；
生坯表面开裂：没有；
生坯扭曲变形没有。
Claims (5)
1.一种多孔性泥浆坯体的制备方法，其具体步骤如下：
A：原料预处理：先将苏州土、叶腊石和矾土分别预烧1-2.5小时；然后将原料过筛备用；其中预烧温度分别为：苏州土 600-900℃，叶腊石 600-1000℃，矾土 600-1000℃；
C：原料配合和料浆调制：原料按以下质量份称量配合混匀，其中石灰10-20份，苏州土15-30份，叶腊石20-30份，矾土15-25份，废砖料8-13份；再按照质量水固比0.50-0.70加水，并且按照原料总质量1.5-2.8%的比例添加碱性物质，用搅拌机混合调制成质地均匀的料浆；
D：泡沫料浆制备：用物理发泡方法制备泡沫，再与调制好的料浆按比例混合，搅拌均匀；控制泡沫料浆的体积密度为580-700kg/m3，得到调制好的泡沫料浆；
E：生坯浇注：将调制好的泡沫料浆倒入模具之中，用直尺刮去顶部多余部分料浆，静止摆放；
F：生坯养护和烘干：浇注后的泡沫料浆带模蒸气养护，脱模后再加热烘干，得到多孔性料浆坯体。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于配合料对应的化学成分的质量百分数范围为：CaO：12-20%，SiO2：40-46%，Al2O3：32-38%，Fe2O3：0.1-1%，其他0.05-3%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的碱性物质为是NaOH，或KOH或水玻璃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于原料使用190目标准筛，筛余量分别为，苏州土：6-8%，叶腊石：6-10%，矾土：2-4%，石灰：0.1-0.5%，废砖料：16-20%。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤F中所述的蒸气养护温度为40-80℃，养护时间为4-8小时；烘干温度为60-100℃，烘干时间为6-10小时；制得的生坯的干燥密度为350-450kg/m3，耐压强度为0.10-0.30MPa。
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