CN103145434A - 一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法 - Google Patents

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CN103145434A CN2013101147028A CN201310114702A CN103145434A CN 103145434 A CN103145434 A CN 103145434A CN 2013101147028 A CN2013101147028 A CN 2013101147028A CN 201310114702 A CN201310114702 A CN 201310114702A CN 103145434 A CN103145434 A CN 103145434A
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Abstract

本发明涉及一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法。其技术方案是：以45~75wt%刚玉颗粒、15~30wt%氧化铝细粉和10~25wt%α-Al2O3微粉为骨料原料，外加骨料原料40~60wt%造孔剂和0.5~5.0wt%结合剂，混匀，造粒，干燥，于120~210℃烘烤24h，制得氧化铝轻质骨料。再以15~25wt%的一级骨料、25~35wt%的二级骨料、15~25wt%的三级骨料、15~25wt%的α-Al2O3细粉和5~15wt%的“三石”为制品原料，外加制品原料1.0~5.0wt%的酚醛树脂，混匀，成型，干燥，在1550~1750℃保温3~12小时，制得氧化铝轻质隔热耐火制品。本发明具有只需一次烧结、工艺简单和节约能源的优点，其制品具有良好的耐压强度、较低的体积密度和线变化率。

Description

一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法
技术领域
本发明属于轻质隔热耐火材料技术领域，具体涉及一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法。
背景技术
新世纪整个世界所面对的最严峻挑战之一就是能源匮乏问题，通过节约能源来实现经济可持续发展自然而然成为各个国家最为重视的议题，而保温隔热是节能的重要措施之一，因此对轻质隔热保温材料的研究也就具备重大的经济和社会意义。目前，在现有的各种隔热材料中，氧化铝隔热材料品种最多，使用温度高、隔热节能效果好，是当今重点发展的隔热材料。
氧化铝空心球制品是一种优质的氧化铝隔热材料，由于它强度高和抗蠕变性能好，可用于1600℃以上的工业窑炉中，直接作为工作衬。如“一种氧化铝空心球隔热制品”（CN102276276 A）的专利技术，该技术方案是：以废弃刚玉转、废弃刚玉-莫来石砖、废弃氧化铝空心球砖和废弃刚玉陶瓷制品中的一种或者两者以上为原材料完全或部分代替工业氧化铝，经三相电弧炉融融吹制成氧化铝空心球做为骨料，降低成本废弃废弃刚玉转、废弃刚玉-莫来石砖、废弃氧化铝空心球砖和废弃刚玉陶瓷制品中的一种或者两者以上破碎成细粉，部分或完全代替烧结氧化铝细粉或电熔Al2O3，经成型、干燥和烧成后制备获得氧化铝空心球隔热制品。但该技术存在如下缺点：（1）在将废弃原料电熔吹制成氧化铝空心球的时候会消耗大量的电能；（2）由于以废弃砖为主要原料，无法得到高氧化铝含量的制品，制品无法在1700℃以上高温使用。
发明内容
本发明旨在克服已有技术的缺陷，目的是提供一种只需一次烧结、工艺简单和节约能源的氧化铝轻质隔热耐火制品的制备方法，所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品具有良好的耐压强度、较低的体积密度和线变化率。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：以45~75wt%的刚玉颗粒、15~30wt%的氧化铝细粉和10~25wt%的α-Al2O3微粉为骨料原料，再外加所述骨料原料40~60wt%的造孔剂和0.5~3wt%的结合剂，混合均匀，造粒成型，自然干燥，然后在120~700℃温度下烘烤24h，制得氧化铝轻质骨料。 
将制得的氧化铝轻质骨料按下述粒径筛选分级：粒径小于等于5mm且大于3mm为一级骨料，粒径小于等于3mm且大于1mm为二级骨料，粒径小于等于1mm且大于0.2mm为三级骨料。
以15~25wt%的一级骨料、25~35wt%的二级骨料、15~25wt%的三级骨料、15~25wt%的α-Al2O3细粉和5~15wt%的“三石”为制品原料，再外加制品原料1.0~5.0wt%的酚醛树脂，混合均匀，成型，干燥，在1550~1750℃条件下保温3~12小时，制得氧化铝轻质隔热耐火制品。
所述刚玉为白刚玉、棕刚玉、板状刚玉和致密刚玉中的一种，所述刚玉的粒径小于0.5mm。
所述氧化铝细粉为白刚玉细粉、α-Al2O3细粉、烧结刚玉细粉和工业氧化铝细粉中的一种，所述氧化铝细粉的粒径小于0.09mm。
所述α-Al-2O3微粉的粒径小于2um。
所述结合剂为磷酸二氢铝、聚合氯化铝、铝溶胶、ρ-Al2O3微粉、木质素磺酸钠和糊精中的一种。
所述造孔剂为聚苯乙烯球或为锯末。
所述α-Al2O3细粉的粒径小于0.076mm。
所述“三石”为蓝晶石、红柱石和硅线石中的一种，所述“三石”的粒径小于0.147mm。
所述造粒成型采用圆盘造粒成型。
由于采用上述技术方案，本发明制备的氧化铝轻质骨料无需高温烧成，用氧化铝轻质骨料代替氧化铝空心球，能节约大量电能。本发明通过不同粒度的氧化铝轻质骨料颗粒级配和造孔剂加入量的改变，使所制得的氧化铝轻质隔热耐火制品体积密度较低；本发明通过改变结合剂的种类和加入量，得到强度较高的氧化铝轻质隔热耐火制品；本发明通过加入“三石”，减小了氧化铝轻质隔热耐火制品的线变化率。
本发明所用的主要原料为耐火材料常用的氧化铝原料，来源广泛；采用圆盘造粒工艺制备轻质骨料，工艺简单，能大规模生产；所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品无需二次高温烧成，大大地节省了工艺成本和能源，实现了节能环保。所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品的
体积密度1.0~2.2g/cm3，耐压强度15~25MPa，烧后线变化率-3.5~-1.0%，重烧线变化率-0.15~-0.40。很好地满足了目前热工工业生产要求。
因此，本发明具有只需一次烧成、工艺简单和节约能源的优点，制得的氧化铝轻质隔热耐火制品具有良好的耐压强度、较低的体积密度和线变化率的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式将所涉及的技术参数统一描述如下，实施例中将不赘述：
白刚玉、棕刚玉、板状刚玉和致密刚玉的粒径均小于0.5mm。
白刚玉细粉、α-Al2O3细粉、烧结刚玉细粉和工业氧化铝细粉的粒径均小于0.09mm。
每个实施例所制得的氧化铝轻质骨料均分别按下述粒径筛选分级：粒径小于等于5mm且大于3mm为该实施例所述一级骨料，粒径小于等于3mm且大于1mm为该实施例所述二级骨料，粒径小于等于1mm且大于0.2mm为该实施例所述三级骨料。
α-Al-2O3微粉的粒径小于2um。
α-Al2O3细粉的粒径小于0.076mm。
蓝晶石、红柱石和硅线石的粒径均小于0.147mm。
造粒成型采用圆盘造粒成型。
实施例1
一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法。以45~55wt%的白刚玉颗粒、25~30wt%的白刚玉细粉和20~25wt%的α-Al2O3微粉为骨料原料，再外加所述骨料原料40~45wt%的聚丙乙烯球和0.5~1.0wt%的木质素磺酸钠，混合均匀，造粒成型，自然干燥，然后在120~250℃温度下烘烤24h，制得氧化铝轻质骨料。 
以15~25wt%的一级骨料、25~35wt%的二级骨料、15~25wt%的三级骨料、20~25wt%的α-Al2O3细粉和5~10wt%的红柱石为制品原料，再外加制品原料1.0~2.0wt%的酚醛树脂，混合均匀，成型，干燥，在1550~1600℃条件下保温9~12小时，制得氧化铝轻质隔热耐火制品。
本实施例所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品经检测：体积密度1.6~ 1.8g/cm3，耐压强度21~23MPa，烧后线变化率-2.0~ -1.5%，重烧线变化率-0.25~ -0.20%。
实施例2
一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法。以45~55wt%的棕刚玉颗粒、25~30wt%的α-Al2O3细粉和20~25wt%的α-Al2O3微粉为骨料原料，再外加所述骨料原料45~50wt%的锯末和1.0~3.0wt%的糊精，混合均匀，造粒成型，自然干燥，然后在500~600℃温度下烘烤24h，制得氧化铝轻质骨料。 
以15~25wt%的一级骨料、25~35wt%的二级骨料、15~25wt%的三级骨料、20~25wt%的α-Al2O3细粉和5~10wt%的蓝晶石制品原料，再外加制品原料2.0~3.0wt%酚醛树脂，混合均匀，成型，干燥，在1600~1650℃条件下保温6~9小时，制得氧化铝轻质隔热耐火制品。
本实施例所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品经检测：体积密度1.4~1.6g/cm3，耐压强度19~21MPa，烧后线变化率-3.5~ -3.0%，重烧线变化率-0.40~ -0.35%。
实施例3
一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法。以45~55wt%的板状刚玉颗粒、25~30wt%的烧结刚玉细粉和20~25wt%的α-Al2O3微粉为骨料原料，再外加所述骨料原料50~55wt%的聚丙乙烯球和1.0~3.0wt%的ρ-Al2O3，混合均匀，造粒成型，自然干燥，然后在250~500℃温度下烘烤24h，制得氧化铝轻质骨料。 
以15~25wt%的一级骨料、25~35wt%的二级骨料、15~25wt%的三级骨料、15~20wt%的α-Al2O3的细粉和10~15wt%的红柱石为制品原料，再外加制品原料3.0~4.0wt%的酚醛树脂，混合均匀，成型，干燥，在1650~1700℃条件下保温3~6小时，制得氧化铝轻质隔热耐火制品。
本实施例所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品经检测：1.2~1.4g/cm3，耐压强度17 ~19MPa，烧后线变化率-2.5%~ -2.0%，重烧线变化率-0.25~ -0.20%。
实施例4
一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法。以45~55wt%的致密刚玉颗粒、25~30wt%的工业氧化铝细粉和20~25wt%的α-Al2O3微粉为骨料原料，再外加所述骨料原料55~60wt%的锯末和1.0~3.0wt%的磷酸二氢铝，混合均匀，造粒成型，自然干燥，然后在600~700℃温度下烘烤24h，制得氧化铝轻质骨料。 
以15~25wt%的一级骨料、25~35wt%的二级骨料、15~25wt%的三级骨料、15~20wt%的α-Al2O3细粉和10~15wt%的硅线石为制品原料，再外加制品原料4.0~5.0wt%的酚醛树脂，混合均匀，成型，干燥，在1700~1750℃条件下保温3~6小时，制得氧化铝轻质隔热耐火制品。 
本实施例所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品经检测：体积密度1.0~1.2g/cm3，耐压强度15~17MPa，烧后线变化率-3.0~ -2.5%，重烧线变化率-0.20~ -0.15%。
实施例5
一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法。以55~65wt%的白刚玉颗粒、20~25wt%的白刚玉细粉和15~20wt%的α-Al2O3微粉为骨料原料，再外加所述骨料原料40~45wt%的聚丙乙烯球和1.0~3.0wt%的ρ-Al2O3微粉，混合均匀，造粒成型，自然干燥，然后在120~250℃温度下烘烤24h，制得氧化铝轻质骨料。 
以15~25wt%的一级骨料、25~35wt%的二级骨料、15~25wt%的三级骨料、20~25wt%的α-Al2O3细粉和5~10wt%的红柱石为制品原料，再外加制品原料1.0~2.0wt%的酚醛树脂，混合均匀，成型，干燥，在1550~1600℃条件下保温9~12小时，制得氧化铝轻质隔热耐火制品。
本实施例所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品经检测：体积密度1.8-2.0g/cm3，耐压强度23~25MPa，烧后线变化率-1.5~ -1.0%，重烧线变化率-0.25~ -0.20%。
实施例6
一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法。以55~65wt%的棕刚玉颗粒、20~25wt%的α-Al2O3细粉和15~20wt%的α-Al2O3微粉为骨料原料，再外加所述骨料原料45~50wt%的锯末和1.50~3.0wt%的聚合氯化铝，混合均匀，造粒成型，自然干燥，然后在500~600℃温度下烘烤24h，制得氧化铝轻质骨料。 
以15~25wt%的一级骨料、25~35wt%的二级骨料、15~25wt%的三级骨料、20~25wt%的α-Al2O3细粉和5~10wt%的蓝晶石为制品原料，再外加制品原料2.0~3.0wt%的酚醛树脂，混合均匀，成型，干燥，在1600~1650℃条件下保温6~9小时，制得氧化铝轻质隔热耐火制品。
本实施例所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品经检测：体积密度1.6~1.8g/cm3，耐压强度19~21MPa，烧后线变化率-3.0~ -2.5%，重烧线变化率-0.40~ -0.35%。
实施例7
一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法。以55~65wt%的板状刚玉颗粒、20~25wt%的烧结刚玉细粉和15~20wt%的α-Al2O3微粉为骨料原料，再外加所述骨料原料50~55wt%的聚丙乙烯球和1.0~3.0wt%的磷酸二氢铝，混合均匀，造粒成型，自然干燥，然后在250~500℃温度下烘烤24h，制得氧化铝轻质骨料。 
以15~25wt%的一级骨料、25~35wt%的二级骨料、15~25wt%的三级骨料、15~20wt%的α-Al2O3细粉和10~15wt%的红柱石为制品原料，再外加制品原料3.0~4.0wt%的酚醛树脂，混合均匀，成型，干燥，在1650~1700℃条件下保温3~6小时，制得氧化铝轻质隔热耐火制品。
本实施例所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品经检测：体积密度1.4~1.6g/cm3，耐压强度17~19MPa，烧后线变化率-2.0~ -1.5%，重烧线变化率-0.25~ -0.20%。
实施例8
一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法。以55~65wt%的致密刚玉颗粒、20~25wt%的工业氧化铝细粉和15~20wt%的α-Al2O3微粉为骨料原料，再外加所述骨料原料55~60wt%的锯末和1.0~3.0wt%的铝溶胶，混合均匀，造粒成型，自然干燥，然后在600~700℃温度下烘烤24h，制得氧化铝轻质骨料。 
以15~25wt%的一级骨料、25~35wt%的二级骨料、15~25wt%的三级骨料、15~20wt%的α-Al2O3细粉和10~15wt%的硅线石为制品原料，再外加制品原料4.0~5.0wt%的酚醛树脂，混合均匀，成型，干燥，在1700~1750℃条件下保温3~6小时，制得氧化铝轻质隔热耐火制品。
本实施例所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品经检测：体积密度1.2~1.4g/cm3，耐压强度15~17MPa，烧后线变化率-2.5~ -2.0%，重烧线变化率 -0.20~-0.15%。
实施例9
一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法。以65~75wt%的白刚玉颗粒、15~20wt%的白刚玉细粉和10~15wt%的α-Al2O3微粉为骨料原料，再外加所述骨料原料40~45wt%的聚丙乙烯球和1.0~3.0wt%的糊精，混合均匀，造粒成型，自然干燥，然后在120~250℃温度下烘烤24h，制得氧化铝轻质骨料。 
以15~25wt%的一级骨料、25~35wt%的二级骨料、15~25wt%的三级骨料、20~25wt%的α-Al2O3细粉和5~10wt%的红柱石为制品原料，再外加制品原料1.0~2.0wt%的酚醛树脂，混合均匀，成型，干燥，在1550~1600℃条件下保温9~12小时，制得氧化铝轻质隔热耐火制品。
本实施例所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品经检测：体积密度2.0~2.2g/cm3，耐压强度23~25MPa，烧后线变化率-1.5~ -1.0%，重烧线变化率-0.25~ -0.20%。
实施例10
一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法。以65~75wt%的棕刚玉颗粒、15~20wt%的α-Al2O3细粉和10~15wt%的α-Al2O3微粉为骨料原料，再外加所述骨料原料45~50wt%的锯末和0.5~1.0wt%的木质素磺酸钠，混合均匀，造粒成型，自然干燥，然后在500~600℃温度下烘烤24h，制得氧化铝轻质骨料。 
以15~25wt%的一级骨料、25~35wt%的二级骨料、15~25wt%的三级骨料、20~25wt%的α-Al2O3细粉和5~10wt%的蓝晶石为制品原料，再外加制品原料2.0~3.0wt%的酚醛树脂，混合均匀，成型，干燥，在1600~1650℃条件下保温6~9小时，制得氧化铝轻质隔热耐火制品。
本实施例所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品经检测：体积密度1.8~2.0g/cm3，耐压强度21~23MPa，烧后线变化率-3.0~ -2.5%，重烧线变化率-0.40~ -0.35%。
实施例11
一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法。以65~75wt%的板状刚玉颗粒、15~20wt%的烧结刚玉细粉和10~15wt%的α-Al2O3微粉为骨料原料，再外加所述骨料原料50~55wt%的聚丙乙烯球和1.0~3.0wt%的磷酸二氢铝，混合均匀，造粒成型，自然干燥，然后在250~500℃温度下烘烤24h，制得氧化铝轻质骨料。 
以15~25wt%的一级骨料、25~35wt%的二级骨料、15~25wt%的三级骨料、15~20wt%的α-Al2O3细粉和10~15wt%的红柱石为制品原料，再外加制品原料3.0~4.0wt%的酚醛树脂，混合均匀，成型，干燥，在1650~1700℃条件下保温3~6小时，制得氧化铝轻质隔热耐火制品。
本实施例所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品经检测：体积密度1.6~1.8g/cm3，耐压强度19~21MPa，烧后线变化率-2.5~-2.0%，重烧线变化率-0.25~ -0.20%。
实施例12
一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法。以65~75wt%的致密刚玉颗粒、15~20wt%的工业氧化铝细粉和10~15wt%的α-Al2O3微粉为骨料原料，再外加所述骨料原料55~60wt%的锯末和1.0~3.0wt%的ρ-Al2O3，混合均匀，造粒成型，自然干燥，然后在600~700℃温度下烘烤24h，制得氧化铝轻质骨料。 
以15~25wt%的一级骨料、25~35wt%的二级骨料、15~25wt%的三级骨料、15~20wt%的α-Al2O3细粉和10~15wt%的硅线石为制品原料，再外加制品原料4.0~5.0wt%的酚醛树脂，混合均匀，成型，干燥，在1700~1750℃条件下保温3~6小时，制得氧化铝轻质隔热耐火制品。  
本实施例所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品经检测：体积密度1.4~1.6g/cm3，耐压强度17~19MPa，烧后线变化率-3.0~ -2.5%，重烧线变化率-0.20~ -0.15%。
本具体实施方式制备的氧化铝轻质骨料无需高温烧成，用氧化铝轻质骨料代替氧化铝空心球，能节约大量电能。本具体实施方式通过不同粒度的氧化铝轻质骨料颗粒级配和造孔剂加入量的改变，使所制得的氧化铝轻质隔热耐火制品体积密度较低；通过改变结合剂的种类和加入量，得到强度较高的氧化铝轻质隔热耐火制品；通过加入“三石”，减小了氧化铝轻质隔热耐火制品的线变化率。
本具体实施方式所用的主要原料为耐火材料常用的氧化铝原料，来源广泛；采用圆盘造粒工艺制备轻质骨料，工艺简单，能大规模生产；所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品无需二次高温烧成，大大地节省了工艺成本和能源，实现了节能环保。所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品的体积密度1.0~2.2g/cm3，耐压强度15~25MPa，烧后线变化率-3.5~-1.0%，重烧线变化率-0.15~-0.40。很好地满足了目前热工工业生产要求。
因此，本具体实施方式具有只需一次烧成、工艺简单和节约能源的优点，制得的氧化铝轻质隔热耐火制品具有良好的耐压强度、较低的体积密度和线变化率的特点。

Claims (10)

1.一种氧化铝轻质隔热耐火制品的制备方法；
其特征在于以45~75wt%的刚玉颗粒、15~30wt%的氧化铝细粉和10~25wt%的α-Al2O3微粉为骨料原料，再外加所述骨料原料40~60wt%的造孔剂和0.5~5wt%的结合剂，混合均匀，然后造粒成型，自然干燥，最后在120~700℃温度下烘烤24h，制得氧化铝轻质骨料； 
将制得的氧化铝轻质骨料按下述粒径筛选分级：粒径小于等于5mm且大于3mm为一级骨料，粒径小于等于3mm且大于1mm为二级骨料，粒径小于等于1mm且大于0.2mm为三级骨料；
以15~25wt%的一级骨料、25~35wt%的二级骨料、15~25wt%的三级骨料、15~25wt%的α-Al2O3细粉和5~15wt%的“三石”为制品原料，再外加制品原料1.0~5.0wt%的酚醛树脂，混合均匀，成型，干燥，在1550~1750℃条件下保温3~12小时，制得氧化铝轻质隔热耐火制品。
2.根据权利要求1所述的氧化铝轻质隔热耐火制品的制备方法，其特征在于所述刚玉为白刚玉、棕刚玉、板状刚玉和致密刚玉中的一种，所述刚玉的粒径小于0.5mm。
3.根据权利要求1所述的氧化铝轻质隔热耐火制品的制备方法，其特征在于所述氧化铝细粉为白刚玉细粉、α-Al2O3细粉、烧结刚玉细粉和工业氧化铝细粉中的一种，所述氧化铝细粉的粒径小于0.09mm。
4.根据权利要求1所述的氧化铝轻质隔热耐火制品的制备方法，其特征在于所述α-Al-2O3微粉的粒径小于2um。
5.根据权利要求1所述的氧化铝轻质隔热耐火制品的制备方法，其特征在于所述结合剂为磷酸二氢铝、聚合氯化铝、铝溶胶、ρ-Al2O3微粉、木质素磺酸钠和糊精中的一种。
6.根据权利要求1所述的氧化铝轻质隔热耐火制品的制备方法，其特征在于所述造孔剂为聚苯乙烯球或为锯末。
7.根据权利要求1所述的氧化铝轻质隔热耐火制品的制备方法，其特征在于所述α-Al2O3细粉的粒径小于0.076mm。
8.根据权利要求1所述的氧化铝轻质隔热耐火制品的制备方法，其特征在于所述“三石”为蓝晶石、红柱石和硅线石中的一种，所述“三石”的粒径小于0.147mm。
9.根据权利要求1所述的氧化铝轻质隔热耐火制品的制备方法，其特征在于所述造粒成型采用圆盘造粒成型。
10.一种氧化铝轻质隔热耐火制品，其特征在于所述氧化铝轻质隔热耐火制品是根据权利要求1~9项中任一项所述的氧化铝轻质隔热耐火制品的制备方法所制备的氧化铝轻质隔热耐火制品。
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