CN103387449A - 一种隔热耐火材料及其制作方法 - Google Patents

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李存弼
汪雷
董舜杰
王杰曾
孙涛
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Abstract

本发明公开了一种隔热耐火材料及制作方法，该材料采用蓝晶石粉、硅灰石粉、焦宝石粉、氧化硅微粉、铝酸钙水泥、有机纤维和发泡剂、稳定剂、早强剂等组成,与一定比例的热水混合形成泥浆，经浇注成型，养护、干燥、烧成而得到。具有气孔分布均匀、体积密度低、较高强度、低热导系数和抗热震性好、抗还原性气氛作用强等优点，使用温度可达1350～1400℃，同时解决了目前普遍使用的Al2O3_SiO2系材料，在还原气氛下SiO2被还原，导致炉衬损坏的问题，适用作冶金工业热风炉、均热炉、加热炉，石油工业乙烯裂解炉、制氢加氢转化炉、机械行业渗碳炉，电力行业流化床锅炉等隔热衬里。

Description

一种隔热耐火材料及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种隔热耐火材料及其制作方法。
背景技术
为提高高温窑炉等热工设备的热效率、降低散热损失，并满足环保节能要求，通常采用气孔率高、体积密度低、热导系数小的材料作隔热层。目前使用的隔热材料包括定形耐火制品和不定形隔热浇注料，其中，定形耐火制品密度低、强度极低；不定形隔热浇注料密度低于0.5g.cm-3时，生产难度大，施工也困难。尤其是目前产品中广泛使用的Al2O3-SiO2系列材质，在还原气氛中使用，由于SiO2易还原导致产品损坏，所以应用范围受到限制，亟待改进。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种隔热耐火材料及其制作方法,该隔热耐火材料气孔分布均匀、体积密度低、热导系数小、有较高强度、抗热震性好，在氧化或还原气氛下均能稳定运转。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种隔热耐火材料，其组分和重量百分比含量包括：
蓝晶石粉：25％至35％；
硅灰石粉：10％至20％；
氧化硅微粉：5％至15％；
焦宝石粉：15％～25％；
聚丙烯有机纤维（9mm）：0.3％～1.0％；
铝酸钙水泥（CA-50）：20％～30％；
双氧水（27.5%）：4％～7％；
硬脂酸钙：1％～3％；
锂基早强剂：0.1％～0.4％；
50℃热水：50％～70％。
优选地，其组分和重量百分比含量为：蓝晶石粉：30％；硅灰石粉：15％；氧化硅微粉：10％；焦宝石粉：25％；铝酸钙水泥：25％；有机纤维：1.5％；双氧水：5.5％；硬脂酸钙：1.5％；早强剂：0.3％；50℃热水：适量。
优选地，其组分和重量百分比含量为：蓝晶石:32％；硅灰石：18％；氧化硅微粉：8％；焦宝石粉：22％；铝酸钙水泥：20％；有机纤维：0.7％；双氧水：6％；硬脂酸钙：1.7％；早强剂：0.4％；50℃热水：适量。
一种隔热耐火材料的制作方法，包括以下步骤：
按上述百分含量进行配比、称重，混合后加入热水，高速搅拌成泥浆；
经浇注成型；
养护；
干燥；
烧成即得到制品。
优选地，以500～800rpm高速搅拌成泥浆。
优选地，所述干燥条件为在110℃时干燥24小时。
优选地，所述烧成条件为在1300～1350℃时保温2小时。
基于以上技术方案的公开，本发明具备如下有益效果：
本发明的隔热耐火材料采用蓝晶石粉、硅灰石粉、焦宝石粉、氧化硅微粉、铝酸钙水泥、有机纤维和发泡剂、稳定剂、早强剂等组成，与一定比例的热水混合形成泥浆，经浇注成型，养护、干燥、烧成而得到。其具有气孔分布均匀、体积密度低、较高强度、低热导系数和抗热震性好、抗还原性气氛作用强等优点，使用温度可达1350～1400℃，同时解决了目前普遍使用的Al2O3_SiO2系材料，在还原气氛下SiO2被还原，导致炉衬损坏的问题，适用作冶金工业热风炉、均热炉、加热炉，石油工业乙烯裂解炉、制氢加氢转化炉、机械行业渗碳炉，电力行业流化床锅炉等隔热衬里。
附图说明
图1是本发明实施例中一种隔热耐火材料的制作方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案：
本发明实施例提供了一种隔热耐火材料，其组分和重量百分比含量包括：蓝晶石粉：25％至35％；硅灰石粉：10％至20％；氧化硅微粉：5％至15％；焦宝石粉：15％～25％；聚丙烯有机纤维（9mm）：0.3％～1.0％；铝酸钙水泥（CA-50）：20％～30％；双氧水（27.5%）：4％～7％；硬脂酸钙：1％～3％；锂基早强剂：0.1％～0.4％；50℃热水：50％～70％。所述蓝晶石粉，硅灰石粉，氧化硅微粉，焦宝石粉，聚丙烯有机纤维（9mm），铝酸钙水泥（CA-50），双氧水（27.5%），硬脂酸钙，锂基早强剂等均为市售耐火原料或化工原料。
本发明实施例配制方法如图1所示，包括以下步骤：
步骤101，按预定配比、称重，混合后加入热水，以500～800rpm高速搅拌成泥浆。本发明采用双氧水为发泡剂，硬脂酸钙作稳定剂，添加了短径（9mm）聚丙烯纤维，选择锂基早强剂，采用500～800rpm高速搅拌，确保了泥浆的质量稳定，泡沫气孔大小均匀分布，养护时间稳定。
步骤102，经浇注成型。
步骤103，养护。
步骤104，干燥（110℃/24h）。
步骤105，烧成（1300～1350℃保温2h）即得到制品。
本发明中的蓝晶石，在高温（1200～1300℃）条件下，逐步转化为高温性能优良的莫来石（3Al2O3.2SiO2）。
不同粒径蓝晶石在不同温度下莫来石含量/%
Figure BDA00003516667800041
与此同时，蓝晶石、焦宝石中的Al2O3和SiO2，氧化硅微粉中的SiO2，硅灰石，铝酸钙水泥中的CaO和SiO2，高温条件下会生成钙长石（CaO.Al2O3.2SiO2）与莫来石（3Al2O3.2SiO2）,如化学反应式（1）和（2）所示：
CaO+Al2O3+2SiO2→CaO.Al2O3.2SiO2（钙长石）   （1）
3Al2O3+2SiO2→3Al2O3.2SiO2（莫来石）       （2）
在烧成的过程中材料中形成钙长石结合莫来石相，使材料既具有结合相钙长石密度小，热导率低的性能，同时又具有主晶相莫来石较高强度、抗热震性极好、抗化学腐蚀性好、高温蠕变小、使用温度高等优异性能。
本发明实施例中合适的配比与生产工艺组合，使产品达到低密度、较高强度、低热导率、抗热震性好、抗还原性气氛作用强的要求，其使用温度可高达1350～1400℃。
本发明实施例2提供了一种隔热耐火材料，其组分和重量百分比含量为：蓝晶石粉：30％；硅灰石粉：15％；氧化硅微粉：10％；焦宝石粉：25％；铝酸钙水泥：25％；有机纤维：1.5％；双氧水：5.5％；硬脂酸钙：1.5％；早强剂：0.3％；50℃热水：适量。
以上各种固体部分按预定配比称重，混合后再加入热水高速（500～800rpm）搅拌成泥浆浇注成型，干燥（110℃/24h），烧成（1300℃/3h）后，检测达到以下性能。
Figure BDA00003516667800051
本发明实施例3提供了一种隔热耐火材料，其组分和重量百分比含量为：蓝晶石:32％；硅灰石：18％；氧化硅微粉：8％；焦宝石粉：22％；铝酸钙水泥：20％；有机纤维：0.7％；双氧水：6％；硬脂酸钙：1.7％；早强剂：0.4％；50℃热水：适量。
以上各种固体部分按预定配比称重，混合后再加入热水高速（500～800rpm）搅拌成泥浆浇注成型，干燥（110℃/24h），烧成（1350℃/3h）后，检测达到以下性能。
Figure BDA00003516667800052
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种隔热耐火材料，其特征在于，其组分和重量百分比含量包括：
蓝晶石粉：25％至35％；
硅灰石粉：10％至20％；
氧化硅微粉：5％至15％；
焦宝石粉：15％～25％；
聚丙烯有机纤维（9mm）：0.3％～1.0％；
铝酸钙水泥（CA-50）：20％～30％；
双氧水（27.5%）：4％～7％；
硬脂酸钙：1％～3％；
锂基早强剂：0.1％～0.4％；
50℃热水：50％～70％。
2.根据权利要求1所述的隔热耐火材料，其特征在于，其组分和重量百分比含量为：蓝晶石粉：30％；硅灰石粉：15％；氧化硅微粉：10％；焦宝石粉：25％；铝酸钙水泥：25％；有机纤维：1.5％；双氧水：5.5％；硬脂酸钙：1.5％；早强剂：0.3％；50℃热水：适量。
3.根据权利要求1所述的隔热耐火材料，其特征在于，其组分和重量百分比含量为：蓝晶石:32％；硅灰石：18％；氧化硅微粉：8％；焦宝石粉：22％；铝酸钙水泥：20％；有机纤维：0.7％；双氧水：6％；硬脂酸钙：1.7％；早强剂：0.4％；50℃热水：适量。
4.一种隔热耐火材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
按如权利要求1至3中任一项进行配比、称重，混合后加入热水，高速搅拌成泥浆；
经浇注成型；
养护；
干燥；
烧成即得到制品。
5.根据权利要求4所述的隔热耐火材料的制作方法，其特征在于，以500～800rpm高速搅拌成泥浆。
6.根据权利要求4所述的隔热耐火材料的制作方法，其特征在于，所述干燥条件为在110℃时干燥24小时。
7.根据权利要求4所述的隔热耐火材料的制作方法，其特征在于，所述烧成条件为在1300～1350℃时保温2小时。
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