CN102659449A

CN102659449A - 一种微孔轻质莫来石耐火骨料及制备方法

Info

Publication number: CN102659449A
Application number: CN2012101732597A
Authority: CN
Inventors: 山国强; 周宁生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2012-09-12

Abstract

本发明公开了一种微孔轻质莫来石骨料及制备方法。这种骨料以硅石粉和氢氧化铝为起始物料，外加结合剂、添加剂和可烧失物，通过湿法共磨，真空压滤成形，坯体干燥后进行煅烧，烧后产物经过破碎后得到这种微孔轻质莫来石骨料。起始料的重量百分比为：硅石粉30-40、氢氧化铝60-70%；外加结合剂、添加剂和烧失物的加入量占起始物料总重量的百分比为：结合剂2-4%、添加剂为0.3-0.6%和烧失物20-30%。这种微孔轻质莫来石骨料具有莫来石转化率高、体积稳定性好、强度高等性能。

Description

一种微孔轻质莫来石耐火骨料及制备方法

技术领域

本发明涉及耐火材料领域所用的一种耐火骨料，尤其涉及一种轻质耐火材料用的微孔轻质莫来石耐火骨料及制备方法。

背景技术

提高窑炉的工作效率和降低热耗及减轻自身重量的重要措施之一就是采用轻质耐火材料代替重质耐火材料构筑窑炉内衬。要求隔热耐火材料的使用温度越来越高。而传统的轻质合成料存在杂质高、气孔大、隔热效果欠佳、使用温度低，其通常低于1200℃；另一类为高级隔热耐火材料，使用温度高于1500℃.，但价格高，强度低，难于推广应用；而使用温度在1200℃-1500℃之间的工业窑炉和热工设备的衬体大都是定型制品，存在整体性不好、强度低、施工效率不够高等不足。因此开发使用温度在1200℃-1500℃的轻质隔热不定形耐火材料十分必要。因此，能开发出满足不定形耐火材料的原料成为关键。轻质骨料是组成轻质不定形耐火材料的重要组成部分，然而，现在所用的骨料存在着引入杂质多，高温体积稳定性差，隔热性能与强度不能兼顾等一些缺点，从而不能满足高性能轻质不定形耐火材料的要求。

在国内专利文献CN201010159664.4中表述了具有类似本发明的莫来石微孔轻质骨料，但本发明与其有显著的不同。使用的原料不同，热处理工艺不同，使得合成莫来石的转化率更高，轻质骨料容重更小，从而导致最终的产品性能也有截然差异。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题的不足，提供一种纯度高、高温体积稳定性好、隔热性好、强度高的微孔轻质莫来石骨料及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：一种微孔轻质莫来石耐火骨料，选用硅石粉和氢氧化铝为起始物料，外加结合剂、添加剂和烧失物，起始料的重量百分比为：硅石粉30-40、氢氧化铝60-70%；外加结合剂、添加剂和烧失物的加入量占起始物料总重量的百分比为：结合剂2-4%、添加剂为0.3-0.6%和烧失物20-30%。

原料中所用的硅石粉，二氧化硅含量大于98%；氢氧化铝的含量大于98%；所用结合剂为黄糊精；烧失物为焦炭细粉；添加剂为木质素磺酸钙。起始物料经破粉碎后放入球磨机内湿法磨细混匀，混后的物料经过真空滤泥，通过练泥机和挤泥机形成尺寸为230×114×65毫米的坯体，坯体在室温条件下自然干燥24小时后，将坯体在干燥器内100-150℃的温度下干燥20-35小时，然后将干燥后的坯体于高温窑内在1350-1450℃下煅烧，将煅烧后的块状莫来石经破碎机破碎就得到这种微孔轻质莫来石骨料。

本发明的原理在于利用氢氧化铝在高温下分解形成高活性的氧化铝与二氧化硅细粉在较高的温度下反应，生成一种性质稳定，性能优越的莫来石相，莫来石本身具有较低的热膨胀系数，较高的热震稳定性以及优良的高温性能。采用氢氧化铝与硅石粉合成轻质莫来石材料，非常适合。氢氧化铝分解形成高活性氧化铝，物料分解不仅可以使材料产生气孔轻质化，同时高活性的氧化铝又能提高莫来石的转化率。此外，在所采用的起始物料中，加入了一定量的可烧掉的焦炭细粉，从而可在材料内部形成大量微气孔。根据传热学原理，在气孔率一定的情况下，气孔越小，导热系数越小，同时强度越高。因此本发明制备的微孔轻质莫来石骨料具有较高的莫来石生成率，较高的强度，较低的导热系数。

本发明，微孔轻质莫来石骨料的制备方法为：

步骤一、原料准备，把硅石粉、氢氧化铝、焦炭分别破碎，粒度要小于325目。

步骤二，配制混合料，将按一定配比的硅石粉、氢氧化铝、焦炭细粉及外加剂黄糊精、添加剂木质素加入球磨机内，再向球磨机内加入占全部料重100%的水，用氧化锆球作研磨介质进行球磨，全部物料在球磨机内磨12-24小时得到500-800目的混合物料料浆。

步骤三、真空滤泥、炼泥与挤泥，在真空滤泥机内将混合料浆压滤成饼状，将滤好的料饼放在练泥机内处理，然后经挤泥机挤成尺寸为230×114×65毫米的坯体。

步骤四、自然干燥和烘干，坯体在室温条件下自然干燥24小时后，将坯体在干燥器内100-150℃的温度下干燥20-35小时。

步骤五、煅烧和破碎，将干燥后的坯体于高温窑内在1350-1450℃下煅烧，1100℃下升温速率为5℃/min，在1100℃-1450℃升温速率为3℃/min，烧20-30小时后得到块状微孔莫来石制品；将煅烧后的块状莫来石经破碎机破碎就得到这种微孔轻质莫来石骨料。

所得到的骨料体积密度介于0.7-1.0g/cm³之间，气孔率在60-85%；经过衍射分析，表明骨料中的莫来石含量高于85%，骨料内部的气孔主要处于10微米以下，集中分布在2微米以下。通过扫描电镜分析，骨料内部气孔分布均匀。

本发明的有益结果在于：与同类产品比，内部孔为微米级，莫来石转化率高可以达到85%以上，使得本发明制得的莫来石骨料体积密度更小，保温效果更好；由于本产品为轻质固相材料，内部主要为点接触，对固相传质不敏感，因此该产品在高温下收缩下，体积稳定性好；骨料内部气孔多为封闭的球形结构，因此产品热导系数小，强度高。

具体实施方式

以下实施例详细地说明了本发明。

实施例1

[0018] 将硅石粉与98%的氢氧化铝按34:66的比例配制，外加焦炭细粉25%、黄糊精3%、木质素磺酸钙0.5%（均为占起始物料总重量的百分比）。将上述原料称量好后，与研磨介质氧化锆球、水一起放入球磨机内。三者重量比为原料：研磨球：水=1:1:1。球磨机转速设定为25转每分钟。共磨时间为18小时。

将共磨好的物料引入真空滤泥机内进行压滤，压滤后的料浆经练泥后投入挤泥机内，挤出后切割得到坯体。坯体在室温条件下自然干燥24小时后，将坯体在干燥器内120℃的温度下干燥20小时，将干燥后的坯体于高温窑内在1450℃下煅烧，1100℃下升温速率为5℃/min，在1100℃-1450℃升温速率为3℃/min，1450℃保温20小时。产品出窑后，将煅烧后的莫来石经破碎机破碎就得到这种微孔轻质莫来石骨料。

实施例2

[0021] 将硅石粉与98%的氢氧化铝按30:70的比例配制，外加焦炭细粉20%、黄糊精2%、木质素磺酸钙0.6%（均为占起始物料总重量的百分比）。将上述原料称量好后，与研磨介质氧化锆球、水一起放入球磨机内。三者重量比为原料：研磨球：水=1:1:1。球磨机转速设定为25转每分钟。共磨时间为24小时。

将共磨好的物料引入真空滤泥机内进行压滤，压滤后的料浆经练泥后投入挤泥机内，挤出后切割得到坯体。坯体在室温条件下自然干燥24小时后，将坯体在干燥器内150℃的温度下干燥25小时，将干燥后的坯体于高温窑内在1400℃下煅烧，1100℃下升温速率为5℃/min，在1100℃-1400℃升温速率为3℃/min，1400℃保温25小时。产品出窑后，将煅烧后的莫来石经破碎机破碎就得到这种微孔轻质莫来石骨料。

实施例3

[0024] 将硅石粉与98%的氢氧化铝按40:60的比例配制，外加焦炭细粉30%、黄糊精4%、木质素磺酸钙0.3%（均为占起始物料总重量的百分比）。将上述原料称量好后，与研磨介质氧化锆球、水一起放入球磨机内。三者重量比为原料：研磨球：水=1:1:1。球磨机转速设定为25转每分钟。共磨时间为24小时。

将共磨好的物料引入真空滤泥机内进行压滤，压滤后的料浆经练泥后投入挤泥机内，挤出后切割得到坯体。坯体在室温条件下自然干燥24小时后，将坯体在干燥器内150℃的温度下干燥30小时，将干燥后的坯体于高温窑内在1350℃下煅烧，1100℃下升温速率为5℃/min，在1100℃-1350℃升温速率为3℃/min，1350℃保温30小时。产品出窑后，将煅烧后的莫来石经破碎机破碎就得到这种微孔轻质莫来石骨料。

Claims

1.一种微孔轻质莫来石耐火骨料，其特征在于：选用硅石粉和氢氧化铝为起始物料，外加结合剂、添加剂和烧失物，起始料的重量百分比为：硅石粉30-40、氢氧化铝60-70%；外加结合剂、添加剂和烧失物的加入量占起始物料总重量的百分比为：结合剂2-4%、添加剂为0.3-0.6%和烧失物20-30%。

2.根据权利要求1所述的一种微孔轻质莫来石耐火骨料，其特征在于：结合剂为黄糊精，烧失物为焦炭细粉，添加剂为木质素磺酸钙。

3. 根据权利要求1所述的一种微孔轻质莫来石耐火骨料，其特征在于：硅石粉中的二氧化硅含量大于98%，氢氧化铝中的氢氧化铝含量大于98%。

4. 据权利要求1所述的微孔轻质莫来石耐火骨料的制备方法，其特征在于：步骤一、原料准备，把硅石粉、氢氧化铝、焦炭分别破碎，粒度要小于325目；步骤二，配制混合料，将按一定配比的硅石粉、氢氧化铝、焦炭细粉及外加剂黄糊精、添加剂木质素磺酸钙加入球磨机内，再向球磨机内加入占全部料重100%的水，用氧化锆球作研磨介质进行球磨，全部物料在球磨机内研磨12-24小时得到500-800目的混合物料料浆；步骤三、真空滤泥、练泥与挤泥，在真空滤泥机内将混合料浆压滤成饼状，将滤好的料饼放在练泥机内处理，然后经挤泥机挤成尺寸为230×114×65毫米的坯体；步骤四、自然干燥和烘干，坯体在室温条件下自然干燥24小时后，将坯体在干燥器内100-150℃的温度下干燥20-35小时；步骤五、煅烧和破碎，将干燥后的坯体于高温窑内在1350-1450℃下煅烧，1100℃下升温速率为5℃/min，在1100℃-1450℃升温速率为3℃/min，烧20-30小时后得到块状微孔莫来石制品；将煅烧后的莫来石经破碎机破碎就得到这种微孔轻质莫来石骨料。