CN103130524B

CN103130524B - 节能型轻质堇青石－莫来石窑具材料、窑具及其制备方法

Info

Publication number: CN103130524B
Application number: CN201310106546.0A
Authority: CN
Inventors: 夏霞云; 郭海珠; 张勇; 郭海良; 尹武明; 汪崇富
Original assignee: BEIJING TREND INDUSTRIAL CERAMICS Co Ltd
Current assignee: Tianjin creation heat conduction material Co., Ltd.
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2033-03-22
Also published as: CN103130524A

Abstract

本发明涉及“节能型轻质堇青石-莫来石窑具材料、窑具及其制备方法”，属于窑具材料领域。本发明窑具材料以漂珠、蓝晶石、莫来石作为骨料，以镁粉、滑石、氧化铝、粘土质为基质料和外加剂黄糊精、木粉一起配成了本发明的窑具材料的固体物，加水搅拌成混合物，其中漂珠，体密很小，是轻质材料，本身中空，使产品中孔隙率高，体密小，另外，木粉经过高温烧制后会挥发掉，形成更多的空隙结构，使产品的体密进一步下降，实现轻质节能。整个配比中，实现了最终配料组成与市场上堇青石-莫来石窑具材料一致的要求，烧成温度也保持了一致，产品性能保持优良，不低于现有市场上的堇青石-莫来石原料。

Description

节能型轻质堇青石-莫来石窑具材料、窑具及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种窑具材料，特别是涉及一种节能型轻质堇青石－莫来石窑具材料，以及该材料制备的窑具和窑具制备方法。

背景技术

作为用于支承烧成制品的窑具，要求能不断经受急冷急热，亦即抗热震性要好，还要有能耗低的特点。经过众多厂家的不断试用，堇青石质窑具逐渐显示出其独特的优势。堇青石是现在己知的硅酸盐矿物中热膨胀系数最低的矿物，因而以堇青石为主晶相的制品都具有很好的耐急冷急热的性能。

但是，现在市面上的堇青石质窑具由于生产厂家不同而使用效果又似乎各不相同。具有较低热膨胀系数的堇青石－莫来石轻质耐火材料用于频繁升温、降温的间歇式窑炉或是窑具将会使炉衬或窑具有较长的使用寿命。但目前普遍存在的堇青石-莫来石窑具材料的体密为1.75-2.15g/cm³，产品重量大，吸热就多，原料和燃料的消耗就大。而有些其他材质的轻质材料，其膨胀系数高，热震稳定性差，强度低，不适应用做窑具材料。

发明内容

针对上述领域中的不足，本发明提供一种节能型轻质堇青石－莫来石窑具材料，该材料体积密度轻，非常节能，适用作为窑具材料。

该材料用于制作窑具，易成型，生坯强度较高，窑具的其它性能与现有市面上的堇青石－莫来石窑具性能相差无异。

节能型轻质堇青石-莫来石窑具材料，其固体物组成及百分含量为：漂珠30-40%，蓝晶石4-10%，镁粉5-10%，滑石10-20%，氧化铝4-8%，粘土21-30%，莫来石10-15%，黄糊精0.2-0.4%，木粉2-5%，加水搅拌成混合料。

所述水含量为固体物重量的7－8.5%。

优选：漂珠32%，蓝晶石5%，镁粉5%，滑石13%，氧化铝7%，粘土25%，莫来石10%，黄糊精0.3%，木粉2.7%，水含量为固体物含量的7.5%。

所述漂珠体密小于0.4g/cm₃，烧失小于0.5%，其Al₂O₃含量大于30%。

该材料制备成窑具的工艺：

1）混料：包括骨料（漂珠、蓝晶石、莫来石）和基质料（镁粉、滑石、氧化铝、粘土）和外加剂（黄糊精、木粉）一起干混3-5分钟后加水湿混5-8分钟，先在高速混合机中混合，再经过混碾机混碾；

2）困料：混合好的原料装入料箱常温保存，经过困料时间不小于24小时后才能使用；

3）成型：成型工艺：单面或双面液压成型，依据所需的制品尺寸大小，依据该材料约1%的收缩率来计算模具的尺寸，成型压力为70—160kgf/cm²；

4）干燥：密封保护干燥，于密封室湿度为60-95%，温度40-70℃下干燥16-24小时，再在湿度为30-60%，温度为110℃-150℃下干燥24-36小时；

5）烧制：坯体经过1360-1400℃的高温烧制，保温6-12小时即可。

所述保护干燥采用干燥托支撑，所述干燥托为栅栏式封闭板面，所述板面大于坯体表面。

所述栅栏间距为70-120mm。

上述方法得到性能优良的轻质堇青石-莫来石窑具制品。

本发明以漂珠、蓝晶石、莫来石作为骨料，以镁粉、滑石、氧化铝、粘土质为基质料和外加剂黄糊精、木粉一起配成了本发明的窑具材料的固体物，加水搅拌成混合物，其中漂珠，体密很小，是轻质材料，本身中空，使产品中孔隙率高，体密小，另外，木粉经过高温烧制后会挥发掉，形成更多的空隙结构，使产品的体密进一步下降，实现轻质节能。整个配比中，实现了最终配料组成与市场上堇青石-莫来石窑具材料一致的要求，烧成温度也保持了一致，产品性能保持优良，不低于现有市场上的堇青石-莫来石原料。

漂珠是一种能浮于水面的粉煤灰空心球，呈灰白色，壁薄中空，重量很轻，热导率小，耐火度≥1610℃，是优良的保温耐火材料，广泛用于轻质浇注料的生产和石油钻井方面。漂珠的化学成份以二氧化硅和三氧化二铝为主，具有颗粒细、中空、质轻、高强、耐磨、耐高温、保温绝缘、绝缘阻燃等多种功能，现已广泛应用于耐火材料原料之一，本配方中为重要骨料组成，具有轻质优点。

蓝晶石，又名二硬石，属硅酸盐类矿物，是一种耐火度高、高温体积膨胀大的天然耐火原料矿物，其成分为Al₂SiO₄，本配方中起到膨胀作用，减少产品的烧成收缩率作用。

黄糊精广泛应用于磨具磨料、翻砂铸造、耐火材料及橡胶制品等行业，尤其在磨具磨料和耐火材料、耐火炉料、轻质砖、异形砖等使用，对其产品的初期定形有极佳效果，按适当配比，兑入，搅拌均匀，造型中，对防止塌陷，保角保楞有极好的作用，本配方中起连结剂的作用，成型性能更好，生坯强度更高，不易破损，便于工人操作。

木材打成的粉末叫木粉，一般是指家具厂、密度板厂、多层板厂木材加工剩余的边角废料。木粉用途广泛，是新型节能环保原料。可作为蚊香、皮革、服装、造纸、电器、生活用品、涂料、猫砂、化工、绝缘材料、室外装饰材料、建筑材料等多种产品的原料，一般来说，木粉均用作填充剂，木粉在高温烧制的过程中会可燃并挥发掉，形成更多的空隙结构，使产品体密下降，实现轻质。

在制备制品的过程中，混料后需经过困料的过程才能使用，困料是一个陈腐均化的过程，使整体混合料更加均匀，料的密实性和可塑性更好，更易于压制成型，提高生坯的强度。

由于烧制过程中，原料有收缩性，因此需要计算好用量，例如成型时制品需要长度为400mm,则模具尺寸为400/(1-1%)=404mm.成型压力按照70—160kgf/cm²进行压制成型，得到体密为0.9--1.3g/cm³的产品，依据需求而定。成型过程中，布料要均匀一致，不能局部有料多或料少的现象，造成整个制品的局部体密不一致，产品在使用过程中容易出现局部薄弱环节而破损。

由于坯体在进窑烧制之前，必须经过保护干燥，如保护干燥条件不合适，易造成该轻质窑具产品发生变形、开裂。如干燥过快，失水过快，易使坯体出现裂纹，如干燥过慢，影响工作效率，如果干燥不彻底，烧制时坯料水分含量大，烧制过程中棚板易开裂。如果在保护干燥时未检测出板面弯曲，又由于各薄板的弯曲度不同，弯曲位置不同，夹制立码时很容易造成薄板弯曲处开裂，因此保护干燥的条件非常重要。

保护干燥时是将坯体置于干燥托上支撑，其板面应大于坯体，平整度好，否则易造成坯体的周边不平整，干燥托为栅栏式封闭板面，利于水分散失，栅条间距优选70-120mm。太宽的话，坯体在栅栏间隙处易发生凹陷，间距太小，不利于水分散失。

高温烧制时，坯体经过1360-1400℃的高温，保温6-12小时得到性能优良的轻质堇青石-莫来石窑具制品，可以采用夹制立码和平码两种方式来进行码窑烧成。

夹制立码是用夹板条将一摞产品夹住，以立码的方式放入窑内烧制，防止了在烧制过程产品发生变形。一摞产品的厚度优选100-200mm，太薄的话，坯体张数少，操作效率低，变形几率大，太厚的话，易造成生烧。夹制立码时用铅锤和水平尺检测其平整度。成型后的坯体需检测其密实度的均匀性，密实度不好的地方，也就是板面的薄弱环节，在后续的干燥、烧制过程中易开裂，变形。所有这些检测手段均是防止不合格的产品流入下个程序，以免产生资源浪费。

平码烧成，需要有平整度很高的垫板来支撑，垫板板面不能小于烧成制品的板面大小，平码产品的高度不能高于100mm.

该轻质窑具材料，其成型过程中，生坯强度较高，适应搬卸，一般轻质材料，机压成型困难，生坯强度低，不能搬卸。

上述方法制备得到的窑具产品性能：体密：0.9--1.3g/cm³；常温强度:7-13Mpa；膨胀系数（1000℃）：2.0--3.0(x10-6K^-1)；耐火度：1400℃。该材料体积密度轻，非常节能，适用作为窑具材料。

该节能型轻质堇青石-莫来石窑具材料的主晶项为堇青石和莫来石，最终产品的组成为：Al₂O₃：34－48％；SiO₂：43－56％；MgO：5.5－9.5％。

附图说明

图1.晶项图片

图2.X-光衍射分析图谱。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

配方：漂珠32%，蓝晶石5%，镁粉5%，滑石13%，氧化铝7%，粘土25%，莫来石10%，黄糊精0.3%，木粉2.7%。

漂珠体密小于0.4g/cm³，烧失小于0.5%，其Al₂O₃含量大于30%。

混料：按以上提到的工艺，按7.5%（固体物含量为基准）的比例外加水，制得混合料，密封困料24小时。

成型：单面液压成型，用85KGF/CM²的压力来成型，得到404*455*20.2mm的实心棚板生坯，生坯手可以搬动，很结实。

干燥:按以上提到的工艺进行干燥。

烧成:在隧道窑中5块一摞竖码，在1370℃，保温8小时来烧成得到400*450*20mm的棚板窑具。

内部结构分析：

图1晶项图片显示，针状莫来石晶项和云片状堇青石晶项结合良好.

图2为X-光衍射分析图谱，主要晶项是堇青石和莫来石晶项。

表明本发明制得的产品为堇青石－莫来石材料。

检测性能：

上述数据表明，本发明制得的堇青石－莫来石制品体积密度非度小，节能轻质，该材料很适于作为窑具使用。

Claims

1. 节能型轻质堇青石-莫来石窑具材料，以漂珠、蓝晶石、莫来石作为骨料，以镁粉、滑石、氧化铝、粘土为基质料和外加剂黄糊精、木粉一起配成窑具材料的固体物，所述固体物组成及百分含量为：漂珠30-40%，蓝晶石 4-10%，镁粉 5-10%，滑石 10-20%，氧化铝 4-8% ，粘土 21-30%，莫来石10-15%，黄糊精0.2-0.4%，木粉2-5%；加水搅拌成混合料。

2. 根据权利要求1所述的节能型轻质堇青石-莫来石窑具材料，其中水含量为固体物含量的7－8.5%。

3.根据权利要求2所述的节能型轻质堇青石-莫来石窑具材料，其中漂珠32%，蓝晶石 5%，镁粉 5%，滑石 13%，氧化铝 7% ，粘土 25%，莫来石10%，黄糊精0.3%，木粉2.7%，水含量为固体物含量的7.5%。

4.权利要求1－3任一所述的节能型轻质堇青石-莫来石窑具材料，所述漂珠体密小于0.4g/cm³，烧失小于0.5%，其Al₂O₃含量大于30%。

5.权利要求1－4任一所述的节能型轻质堇青石-莫来石窑具材料制备成窑具的方法，包括如下步骤：

1）混料：将固体物一起干混3-5分钟后加水湿混5-8分钟，先在高速混合机中混合，再经过混碾机混碾；

3）成型：成型工艺：单面或双面液压成型，依据所需的制品尺寸大小，依据该材料1%的收缩率来计算模具的尺寸；

6. 根据权利要求5所述的方法，所述成型压力为70—160kgf/cm²。

7.根据权利要求5所述的方法，所述保护干燥采用干燥托支撑，所述干燥托为栅栏式封闭板面，所述板面大于坯体表面。

8.根据权利要求7所述的方法，所述栅栏间距为70-120mm。

9.根据权利要求5－8任一所述的方法得到的轻质堇青石-莫来石窑具制品。