CN102491766A - 钙长石轻质隔热耐火材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐火材料，具体涉及一种钙长石轻质隔热耐火材料及其制备方法，其特征在于由以下质量百分数的原料配制而成：蓝晶石15～25％、山西莫来石50～60％、硅灰石5～10％、铝酸盐水泥5～10％和石膏5～15％，外加活性硅酸钙浆料200～400％，经配料、成型和煅烧后制得。本发明的制备方法操作简单，生产效率高，制品气孔均匀，强度高，导热系数小。

Description

钙长石轻质隔热耐火材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐火材料，具体涉及一种钙长石轻质隔热耐火材料及其制备方法。
背景技术
由于节能减排的需要，各种窑炉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。钙长石是自然界发布最广的矿物之一，其化学式为CaO·Al2O3·2SiO2，熔点为1550℃。由于钙长石与钠长石呈完全类质同象存在，纯净的钙长石却很少富集成矿。即使在钙长石比较富集的矿藏中，由于钙长石与其它伴生矿物的物理性质比较接近，也给选矿带来很大困难，因此工业上所采用的钙长石都为人工合成。
钙长石材料具有很低的导热系数、低的热膨胀系数和较强的抗碱性蒸汽侵蚀的能力，钙长石质材料通常用作制备钙长石质轻质耐火材料的原料。其体积密度一般在0.4～0.6g/cm3，导热系数为0.19W/m.k(800℃)，比较接近硅酸铝纤维内衬的导热系数0.14～0.16W/mk(800℃)。
现有钙长石轻质耐火砖的生产工艺主要是发泡法，如松香发泡，双氧水发泡，或者有机物烧失法，聚轻球，锯末等烧失，生产的成本高，气孔形状不规则，大小不均，或者体积密度很难控制，或存在严重的环境污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种钙长石轻质隔热耐火材料及其制备方法，能够通过简便易行的生产工艺，制备得到钙长石轻质隔热耐火材料，既具有钙长石的容重小，导热低，强度高，抗剥落性能强的特点，又具有耐火材料使用温度高，抗热震性能强的优点。
本发明所述的一种钙长石轻质隔热耐火材料，由以下质量百分数的原料配制而成：蓝晶石15～25％、山西莫来石50～60％、硅灰石5～10％、铝酸盐水泥5～10％和石膏5～15％，外加活性硅酸钙浆料200～400％。
活性硅酸钙是一种高分散硅酸钙，是一种新的硅酸盐产品，分子式可表示为：CaO·mSiO2·nH2O，由于其内部形貌是一种纤维状的蓬松结构，容重低，其次含有的大量的结构水，在煅烧过程中挥发后，会在制品结构中留下大量非常小的微孔，降低制品的容重，又不影响制品强度。
其中，钙长石轻质隔热耐火材料的主晶相是钙长石，其主要化学成分为：Al2O335～40％、SiO239～45％和CaO 13～18％，余量为不可避免的常规杂质。
原料在选取时优选按照以下要求：蓝晶石的Al2O3质量含量≥43％，SiO2质量含量≤38％；山西莫来石的Al2O3质量含量42～50％，SiO2质量含量≤55％；石膏的CaO质量含量≥30％；硅灰石CaO质量含量≥47％，SiO2≤质量含量48％；铝酸盐水泥的Al2O3质量含量≥55％；活性硅酸钙浆料固含量为9～11％。
本发明所述的钙长石轻质隔热耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将蓝晶石、山西莫来石、硅灰石和石膏磨成细粉料至325目，得到细磨混合料；
(2)细磨混合料再与铝酸盐水泥混合，搅拌均匀得到基础料；
(3)将基础料与活性硅酸钙浆料混合搅拌均匀，搅拌好后浇注于模具中，用浇注法或振动浇注法成型，20～25min后脱模制成干燥坯体，在室温下自然干燥12～24h，再在110℃条件下干燥，至含水率在2％以下；
(4)将干燥后的坯体放入煅烧炉中烧成，烧成温度为950℃～1450℃，得到钙长石轻质隔热耐火材料。
其中，基础料与活性硅酸钙浆料的混合时间和浇注于模具中的时间最好控制在总和小于15min。
本发明的优点在于：本发明制得的钙长石轻质隔热耐火材料的使用性能在1260～1350℃，体积密度在0.4～0.55g/cm3，800℃的导热系数为0.17w/m.k，抗压强度为1.5Mpa左右。本发明的制备方法操作简单，生产效率高，制品气孔均匀，强度高，导热系数小。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1：
蓝晶石20wt％，山西莫来石55wt％，铝酸盐水泥5wt％，石膏10wt％，硅灰石10wt％，外加活性硅酸钙浆料300wt％。
将基础料和活性硅酸钙浆料搅拌均匀，浇注于模具中，基础料与活性硅酸钙浆料的混合时间和浇注于模具中的时间控制在总和小于15min，用浇注法成型，20min后脱模制成干燥坯体，在室温下自然干燥12h，再在110℃条件下干燥，至含水率在2％以下。
将干燥后的坯体放入煅烧炉中烧成，烧成制度：15℃/min的升温速度至950℃，保温3h，10℃/min至1300℃，保温3h℃，自然降温。
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轻质隔热耐火材料。性能指标如下：使用温度1300℃，体积密度0.49g/cm3，常温耐压强度1.4Mpa，800℃的导热系数为0.16W/m.k。
实施例2：
蓝晶石15wt％，山西莫来石60wt％，铝酸盐水泥5wt％，石膏10wt％，硅灰石10wt％，外加活性硅酸钙浆料250wt％。
将基础料和活性硅酸钙浆料搅拌均匀，浇注于模具中，基础料与活性硅酸钙浆料的混合时间和浇注于模具中的时间控制在总和小于15min，用振动浇注法成型，25min后脱模制成干燥坯体，在室温下自然干燥12h，再在110℃条件下干燥，至含水率在2％以下。
将干燥后的坯体放入煅烧炉中烧成，烧成制度：15℃/min的升温速度至950℃，保温3h，10℃/min至1350℃，保温3h℃，自然降温。
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轻质隔热耐火材料。性能指标如下：使用温度1320℃，体积密度0.47g/cm3，常温耐压强度1.2Mpa，800℃的导热系数为0.17W/m.k。
实施例3：
蓝晶石25wt％，山西莫来石60wt％，铝酸盐水泥5wt％，石膏5wt％，硅灰石5wt％，外加活性硅酸钙浆料350wt％。
将基础料和活性硅酸钙浆料搅拌均匀，浇注于模具中，基础料与活性硅酸钙浆料的混合时间和浇注于模具中的时间控制在总和小于15min，用浇注法成型，25min后脱模制成干燥坯体，在室温下自然干燥24h，再在110℃条件下干燥，至含水率在2％以下。
将干燥后的坯体放入煅烧炉中烧成，烧成制度：15℃/min的升温速度至950℃，保温3h，10℃/min至1400℃，保温3h℃，自然降温。
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轻质隔热耐火材料。性能指标如下：使用温度1320℃，体积密度0.50g/cm3，常温耐压强度1.5Mpa，800℃的导热系数为0.19W/m.k。
实施例4：
蓝晶石18wt％，山西莫来石58wt％，铝酸盐水泥6wt％，石膏8wt％，硅灰石10wt％，外加活性硅酸钙浆料320wt％。
将基础料和活性硅酸钙浆料搅拌均匀，浇注于模具中，基础料与活性硅酸钙浆料的混合时间和浇注于模具中的时间控制在总和小于15min，用浇注法成型，20min后脱模制成干燥坯体，在室温下自然干燥20h，再在110℃条件下干燥，至含水率在2％以下。
将干燥后的坯体放入煅烧炉中烧成，烧成制度：15℃/min的升温速度至950℃，保温3h，10℃/min至1450℃，保温3h℃，自然降温。
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轻质隔热耐火材料。性能指标如下：使用温度1350℃，体积密度0.48g/cm3，常温耐压强度1.3Mpa，800℃的导热系数为0.18W/m.k。

Claims (5)

1.一种钙长石轻质隔热耐火材料，其特征在于由以下质量百分数的原料配制而成：蓝晶石15～25％、山西莫来石50～60％、硅灰石5～10％、铝酸盐水泥5～10％和石膏5～15％，外加活性硅酸钙浆料200～400％。
2.根据权利要求1所述的钙长石轻质隔热耐火材料，其特征在于钙长石轻质隔热耐火材料的主晶相是钙长石，其主要化学成分为：Al2O335～40％、SiO239～45％和CaO13～18％。
3.根据权利要求1所述的钙长石轻质隔热耐火材料，其特征在于原料中的化学组分要求如下：蓝晶石的Al2O3质量含量≥43％，SiO2质量含量≤38％；山西莫来石的Al2O3质量含量42～50％，SiO2质量含量≤55％；石膏的CaO质量含量≥30％；硅灰石CaO质量含量≥47％，SiO2≤质量含量48％；铝酸盐水泥的Al2O3质量含量≥55％；活性硅酸钙浆料固含量为9～11％。
4.一种权利要求1所述的钙长石轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将蓝晶石、山西莫来石、硅灰石和石膏磨成细粉料至325目，得到细磨混合料；
(2)细磨混合料再与铝酸盐水泥混合，搅拌均匀得到基础料；
(3)将基础料与活性硅酸钙浆料混合搅拌均匀，搅拌好后浇注于模具中，用浇注法或振动浇注法成型，20～25min后脱模制成干燥坯体，在室温下自然干燥12～24h，再在110℃条件下干燥，至含水率在2％以下；
(4)将干燥后的坯体放入煅烧炉中烧成，烧成温度为950℃～1450℃，得到钙长石轻质隔热耐火材料。
5.根据权利要求4所述的钙长石轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于基础料与活性硅酸钙浆料的混合时间和浇注于模具中的时间总和小于15min。
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