CN103979978A - 一种用高铝煤矸石合成莫来石质轻质耐火材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用高铝煤矸石合成莫来石质轻质耐火材料的方法，涉及固体废弃物综合利用、耐火材料技术领域。本发明以高铝煤矸石和工业氧化铝为原料，按莫来石的理论配比配料混合均匀后，磨细，添加一定量的造孔剂搅拌均匀，然后采用浇注成型、调湿可控干燥、高温引气造孔、一步原位反应烧结、切割加工等一系列工艺过程，制备一种绿色新型莫来石质轻质耐火材料。该发明采用莫来石和刚玉为主晶相；其主要化学成分Al2O3+SiO2＞90wt.％，其它杂质总含量小于5.0wt.％。所述轻质耐火材料是一种低导热系数、长寿命的高温窑炉内衬用轻质耐火砖，可为工业炉设备提供高效节能的保证。同现有的技术比较，本发明中提供的方法具有原料来源广，绿色环保，生产成本低、性能好等优点，本发明为工业废弃物煤矸石的合理利用提供了一种新的技术途径。
Description
技术领域：
本发明涉及一种合成莫来石质轻质耐火材料的方法，特别涉及一种用高铝煤矸石合成莫来石质轻质耐火材料的方法。
背景技术：
工业炉窑是工业生产中的主要耗能设备，每年能耗数量十分巨大，尤其在冶金、建材、陶瓷、玻璃、化工及机电企业中的热加工过程中，工业窑炉的能耗可占总能耗的40～70％。工业炉炉衬材料的选择直接决定着炉体的蓄热和散热功能。我国目前在高温炉体系统中，工作层绝大部分都是使用低水泥重质浇注料，只有在少数的低温部位使用轻质浇注料或轻质喷涂料。因此，在这些高温行业，由于耐火炉衬材料的蓄热、散热浪费的能源相当可观并造成环境污染。从工业炉节约能源的战略目标来看，研究和采用低耗能高温非金属矿物聚合材料用作炉衬材料和优化炉衬结构、减少工业炉炉衬的蓄热损失及散热损失是节约能源重要的技术方向。
以非金属矿为原料制备高性能耐高温矿物聚合材料是解决我国优势非金属矿产资源高效综合利用、低排放、短流程与系统集成加工利用的瓶颈问题和关键技术的重要手段，对发挥非金属矿产业和延伸行业有重大的推动作用，可使得非金属矿为国家节能减排、低碳经济和资源有效利用等国民经济基础产业和高新技术发展起到支撑作用。本发明以高铝煤矸石为原料合成莫来石质耐火材料，不仅能够满足提高莫来石质耐火材料基本性能的要求，另一方面利用低成本的工业废弃物来合成莫来石质耐火材料降低了莫来石质耐火材料的生产成本并为我国矿产资源和工业废弃物的高效综合利用作出了贡献。
发明内容：
本发明目的是针对工业废弃物的利用率低，提出一种工艺简单、成本低、能耗低的利用高铝煤矸石合成莫来石质轻质耐火材料的方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提出的一种利用高铝煤矸石合成莫来石质轻质耐火材料的方法，其特征在于：采用高铝煤矸石和工业氧化铝为工业原料，按一定比例配料，并加入占总配料的1wt.％～18.0wt.％烧失造孔剂(烧失造孔剂可以选择为木屑锯末或聚苯乙烯球或焦炭粉或活性碳等其中的一种或几种可以在大于1000℃烧失的物质，其粒径≤3.0mm)一起搅拌混合，混合均匀后再加入6～15％的可饮用水搅拌，得到的泥料采用振动浇注成形方法成形(也可用挤泥机挤出成形)。成形后的湿坯在室温下自然干燥24h，然后在干燥窑中于50～200℃进行烘干。将干燥好的材料坯装入窑中烧成，最终烧成温度1250～1600℃，将烧成出窑冷却后的材料坯按要求尺寸进行切割，即得到本发明的低导热系数、抗碱侵蚀能力和抗渣侵蚀能力较好、长寿命的莫来石轻质耐火材料。该莫来石轻质耐火材料的相关性能达到：体积密度≤0.6g/cm3，700℃导热系数≤0.2w/m·k，抗折强度≥1.5MPa，耐压强度≥2MPa。
经过混料，球磨，制样，高温加热，冷却等工艺后制备出莫来石质轻质耐火材料，本发明中，原料当中工业氧化铝占38wt.％～80％，高铝煤矸石占62wt.％～20wt.％。
所述的高铝煤矸石为市售原料，含氧化铝大于38wt.％，含氧化硅大于60wt.％，粒径小于74um；工业氧化铝为市售原料，含氧化铝大于98wt.％，粒径小于74um。试样的烧成温度为1250～1600℃，保温时间为2～6小时。
本发明所述的工艺过程为：
1)将高铝煤矸石粉末，工业氧化铝粉末按照工业氧化铝占38wt.％～80wt.％，高铝煤矸石占62wt.％～20wt.％比例混合，放入球磨机中球磨1～24小时混合均匀。
2)在混合均匀的粉末中加入总配料的1wt.％～18.0wt.％烧失造孔剂(烧失造孔剂可以选择为木屑锯末或聚苯乙烯球或焦炭粉或活性碳等其中的一种或几种可以在大于1000℃烧失的物质，其粒径≤3.0mm)一起搅拌混合，混合均匀后再加入6～15％的可饮用水搅拌，得到的泥料采用振动浇注成形方法成形(也可用挤泥机挤出成形)。成形后的湿坯在室温下自然干燥24h，然后在干燥窑中于50～200℃进行烘干。将干燥好的材料坯装入窑中烧成，最终烧成温度1250～1600℃，在最终的烧成温度保温2～6小时，将烧成出窑冷却后的材料坯按要求尺寸进行切割，即得到所述的莫来石质轻质耐火材料。
本发明所述的工艺方法相对简单，且所用原料成本低，能耗低，并为高铝煤矸石的充分利用提供了一种途径。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明：
实施例1
使用工业氧化铝和高铝煤矸石粉末作为原料，工业氧化铝加入量为38wt.％，高铝煤矸石加入量为62wt.％。烧结温度为1350℃。
将工业氧化铝和高铝煤矸石按上述比例混合，并加入占总配料的6wt.％的木屑锯末，7wt.％聚苯乙烯球一起搅拌混合，混合均匀后再加入8％的可饮用水搅拌，得到的泥料采用振动浇注成形方法成形(也可用挤泥机挤出成形)。成形后的湿坯在室温下自然干燥24h，然后在干燥窑中于50～200℃进行烘干。将干燥好的材料坯装入窑中烧成，最终烧成温度1350℃，将烧成出窑冷却后的材料坯按要求尺寸进行切割，即得到本发明的低导热系数、抗碱侵蚀能力和抗渣侵蚀能力较好、长寿命的莫来石轻质耐火材料。该莫来石轻质耐火材料的相关性能达到：体积密度：0.62g/cm3，700℃导热系数：0.22w/m·k，抗折强度：1.65MPa，耐压强度2.45MPa。
实施例2
使用工业氧化铝和高铝煤矸石粉末作为原料，工业氧化铝加入量为60wt.％，高铝煤矸石加入量为40wt.％。烧结温度为1450℃。
将工业氧化铝和高铝煤矸石按上述比例混合，并加入占总配料的6wt.％的焦炭粉，7wt.％聚苯乙烯球一起搅拌混合，混合均匀后再加入10％的可饮用水搅拌，得到的泥料采用振动浇注成形方法成形(也可用挤泥机挤出成形)。成形后的湿坯在室温下自然干燥24h，然后在干燥窑中于50～200℃进行烘干。将干燥好的材料坯装入窑中烧成，最终烧成温度1450℃，将烧成出窑冷却后的材料坯按要求尺寸进行切割，即得到本发明的低导热系数、抗碱侵蚀能力和抗渣侵蚀能力较好、长寿命的莫来石轻质耐火材料。该莫来石轻质耐火材料的相关性能达到：体积密度：0.58g/cm3，700℃导热系数：0.18w/m·k，抗折强度：1.58MPa，耐压强度：2.36MPa。
实施例3
使用工业氧化铝和高铝煤矸石粉末作为原料，工业氧化铝加入量为70wt.％，高铝煤矸石加入量为30wt.％。烧结温度为1400℃。
将工业氧化铝和高铝煤矸石按上述比例混合，并加入占总配料的6wt.％的焦炭粉，7wt.％木屑锯末一起搅拌混合，混合均匀后再加入12％的可饮用水搅拌，得到的泥料采用振动浇注成形方法成形(也可用挤泥机挤出成形)。成形后的湿坯在室温下自然干燥24h，然后在干燥窑中于50～200℃进行烘干。将干燥好的材料坯装入窑中烧成，最终烧成温度1400℃，将烧成出窑冷却后的材料坯按要求尺寸进行切割，即得到本发明的低导热系数、抗碱侵蚀能力和抗渣侵蚀能力较好、长寿命的莫来石轻质耐火材料。该莫来石轻质耐火材料的相关性能达到：体积密度：0.56g/cm3，700℃导热系数：0.55w/m·k，抗折强度：1.53MPa，耐压强度：2.13MPa。
Claims (4)
1.本发明是一种用高铝煤矸石合成莫来石质轻质耐火材料的方法，其特征在于：该耐火材料的主要耐高温物相为莫来石相和刚玉相；该耐火材料的主要化学成分为：Al2O365～90wt.％，SiO210～30wt.％，其它杂质总含量小于5.0wt.％。
2.根据权利要求1所述的一种用高铝煤矸石合成莫来石质轻质耐火材料的方法，其特征在于：原料粉中按质量百分比工业氧化铝占38wt.％～80wt.％，高铝煤矸石占62wt.％～20wt.％。
3.根据权利要求1所述的一种用高铝煤矸石合成莫来石质轻质耐火材料的方法，其特征在于：高铝煤矸石为市售原料，含氧化铝大于38wt.％，含氧化硅大于60wt.％，粒径小于74um：工业氧化铝为市售原料，含氧化铝大于98wt.％，粒径小于74um。
4.根据权利要求1所述的一种用高铝煤矸石合成莫来石质轻质耐火材料的方法，其特征在于：试样的烧成温度为1250℃-1600℃，保温时间为2～6小时。
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| CN113105255A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-13 | 北京金隅通达耐火技术有限公司 | 一种低导热莫来石质隔热耐火材料的制备方法 |
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| CN1884193A (zh) * | 2006-07-06 | 2006-12-27 | 武汉科技大学 | 一种多孔莫来石陶瓷材料及其制备方法 |
| CN102276242A (zh) * | 2011-07-05 | 2011-12-14 | 武汉科技大学 | 一种莫来石轻质砖及其制备方法 |
| CN102584289A (zh) * | 2012-02-08 | 2012-07-18 | 武汉科技大学 | 一种莫来石轻质骨料及其制备方法 |
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