CN104098345B - 一种泡沫轻质耐火材料制品及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种泡沫轻质耐火材料制品及其生产工艺，材料的配方为：粘土质耐火熟料30‑48％、矾土10‑30％、蓝晶石5‑20％、氧化铝微粉0‑10％、硅灰2‑10％、铝酸钙水泥15‑30％、高强石膏0‑6％、外加植物蛋白发泡剂0.1‑0.8％、外加柠檬酸0.2‑1.0％、外加三聚磷酸钠0‑0.8％、外加建筑混凝土用第三代减水剂0.05‑0.2％、外加聚丙烯纤维0.1‑0.8％、外加水50‑70％。本发明所述制品的生产工艺为：按上述比例的植物发泡剂加入成型设备的发泡筒，用1∶20的水稀释，再吹入压缩空气制取泡沫；其次，按配比称取剩余的原料，加入成型设备的拌料筒，后加剩余的水拌合成料浆；接着，将料浆和泡沫分别压入管道，在管道中混合成为流态泡沫混凝土；然后，用将泡沫混凝土浆注入模具，经养护、脱模、干燥、在1300‑1350℃×4‑8小时烧成后制成坯体；最后，将坯体切割成为具有固定尺寸的耐火制品。本发明为耐高温、低导热、长寿命和环保友好的隔热材料。

Description

一种泡沫轻质耐火材料制品及其生产工艺

技术领域

本发明为一种用于高温窑炉的轻质耐火材料制品。首先，以高铝矾土、煅烧高岭土、蓝晶石、铝酸钙水泥、氧化铝微粉、硅灰和外加剂为原料制成料浆，通过液压送到管道；其次，发泡剂与一定比例的水混合再与压缩空气混合，在管道中形成细密的泡沫；再次，在管道中混合料浆和泡沫形成泡沫混凝土；然后，用将泡沫混凝土浆注入模具，经养护、脱模、干燥、烧成后制成坯体；最后，将坯体切割成具有固定尺寸的耐火制品。

背景技术

目前，高温窑炉主要使用氧化铝空心球、轻质高铝、轻质粘土、耐火纤维制品板、以及硅酸钙五大类隔热耐火材料。其中，隔热效能最高的材料为耐火纤维制品和硅酸钙耐火制品。但是，这些高效能的隔热材料效果不稳定。受高温长期作用后，纤维会发生变质、粉化。纤维粉化后，不仅导致制品丧失隔热功能，而且造成严重的环保问题。由于粉化物吸入后有害人体健康，欧盟已将硅酸铝耐火纤维列为第二类可能致癌的物质。至于硅酸钙制品，其一次结构单元为微小的硬钙硅石纤维，二次结构单元为纤维聚集而成的栗壳状球体。由于硬钙硅石的分解点很低，硅酸钙制品的短期最高使用温度为1000℃，长期安全使用温度在700℃以下。因此，需要开发一种耐高温、低导热、长寿命和环保友好的隔热材料。

发明内容

本发明研究一种泡沫轻质耐火材料制品及其生产工艺，以高铝矾土、煅烧高岭土、蓝晶石、铝酸钙水泥、氧化铝微粉、硅灰和外加剂(植物蛋白发泡剂、高强石膏促凝剂、柠檬酸缓凝剂、第三代减水剂)为原料制成料浆，通过液压送到管道；其次，发泡剂与一定比例的水混合再与压缩空气混合，在管道中形成细密的泡沫；再次，在管道中混合水泥浆和泡沫形成泡沫混凝土；然后，将泡沫混凝土浆注入模具，经养护、脱模、干燥、烧成后制成坯体；最后，将坯体切割成具有固定尺寸的耐火制品。本发明的优点如下：

1)整个泡沫体的制备以自动控制的方式管道中进行，起提高生产效率、减轻环境污染、减少人为因素的干扰的作用，以保证所制泡沫混凝土浆体的质量。

2)采用第三代发泡剂中的植物蛋白原料，起制取高质量泡沫的作用。发泡分化学发泡和物理发泡两种方式。化学发泡受气温和操作的影响大，不易保证质量。物理发泡技术发展了三代：第一代技术使用松香皂等物质作发泡剂，所发泡沫的数量少、稳定性差；第二代技术使用表面活性物质作为发泡剂，发泡数量大，但稳定性差；第三代技术使用蛋白系发泡剂，所发泡沫十分稳定，发泡倍数也非常大。但是，动物蛋白由NaOH作为原料制成，使用动物蛋白发泡剂将会影响所制隔热耐火材料的高温性能。因此，选用植物蛋白。这样既可获得高质量泡沫，又避免了发泡剂引入Na₂O影响高温性能的问题。

3)采用高强石膏作为促凝剂，起迅速固化浆体的作用。这一点对制取具有细密气孔的材料至关重要。铝酸钙水泥需要3-6个小时终凝，而蛋白系发泡剂成泡后放置3小时消泡15-20％，放置6小时消泡30-40％。消泡过程中，小泡汇集成大泡，大泡上浮破灭。如果大量消泡，制品的隔热和强度性能都会显著降低。反之，若凝结太快则没有足够的施工时间。因此，要求泡沫体的初凝时间≥1小时，终凝时间≤2小时。如果初凝时间过短，一旦设备出现故障，浆体就会堵塞管道。如果终凝时间过长，则泡沫大量破灭，制品的性能则会受到影响。现有的促凝剂，如氯盐、碳酸盐等都是速溶性物质，溶解后就迅速发生作用，因而加入后很难使浆体达到初凝≥1小时，终凝≤2小时的指标。所以，选用高强石膏这类溶解慢于易溶盐类但明显快于水泥的物质作促凝剂，再用缓凝剂控制。

4)采用柠檬酸和三聚磷酸钠作为缓凝剂，起获得流动性良好的浆体和控制初凝时间的作用。由于缓凝剂的溶解速度占优，水化初期液相的性质为缓凝剂控制；由于固化剂、促凝剂的数量占优，水化中期以后液相性质为水泥、石膏控制。加入缓凝剂后，缓凝剂快速溶解，不仅吸附于水泥、石膏表面，而且结合水泥、石膏溶解产生的钙离子，因而在水化初期可获得流动性良好且初凝时间达标的浆体。随后，混凝剂消耗殆尽，水泥、石膏迅速水化，形成水化硫铝酸钙，浆体快速终凝。由此，可以形成初凝≥1h，终凝≤2h的性能且流动性良好而细密稳定的泡沫体，可靠地制得轻质高强材料。

5)采用超细耐火材料作为原料，起降低烧成温度和提高烧成合格率的作用。由于降低了粉体的粒度，可以在较低温度下形成莫来石，从而极大减少了发生过烧、变形的可能，提高了制造的合格率。

本发明所述耐火材料的重量百分比配比为：

所述粘土质耐火熟料为市售商品，要求磨细至400目(38μm筛余≤10％)，所述矾土为市售商品，要求磨细至400目(38μm筛余≤10％)，所述蓝晶石为市售商品，要求磨细至400目(38μm筛余≤10％)，所述氧化铝微粉为市售商品，要求其d₅₀(50％筛余分界尺寸)≤5μm，所述硅灰、铝酸钙水泥为市售商品，所述高强石膏为指标达到《α型高强石膏》(JC/T2038-2010)要求的市售产品，所述植物蛋白为茶皂素系或皂角苷系市售植物蛋白发泡剂，所述柠檬酸、三聚磷酸钠、建筑混凝土用第三代减水剂、聚丙烯纤维均为市售同名产品。

本发明所述的生产工艺为：按上述比例的植物发泡剂加入成型设备的发泡筒，用1∶20的水稀释，再吹入压缩空气制取泡沫；其次，按上述配比称取剩余的原料，加入成型设备的拌料筒，后加剩余的水拌合成料浆；接着，将料浆和泡沫分别压入管道，在管道中混合成为流态泡沫混凝土；然后，用将泡沫混凝土浆注入模具，经养护、脱模、干燥、在1300-1380℃×4-8小时烧成后制成坯体；最后，将坯体切割成为具有固定尺寸的耐火制品。

具体实施方式

实施例1

采用配比：400目粘土质耐火熟料粉44％、400目矾土熟料粉17％、400目蓝晶石粉5％、d₅₀＝5μm氧化铝微粉5％、硅灰5％/纯铝酸钙水泥20％、高强石膏粉4％；外加：茶皂素发泡剂0.5％、柠檬酸0.5％、三聚磷酸钠0.5％，三聚磷酸钠0.1％，第三代减水剂0.1％，聚丙烯纤维0.2％，水60％。首先，将植物发泡剂加入成型设备的发泡筒，用1∶20的水稀释，再吹入压缩空气制取泡沫；其次，按称取剩余的原料，加入拌料筒后加剩余的水拌合成料浆；接着，将料浆和泡沫分别压入管道，在管道中混合成为流态泡沫混凝土；然后，用将泡沫混凝土浆注入模具，经养护、脱模、干燥、在1300℃×4小时烧成后制成坯体；最后，将坯体切割成耐火制品。经检验，制品的分类温度≥1300℃，密度＝400kg/cm³、耐压强度＝0.50MPa，导热系数＝0.07w/mk。

实施例2

采用配比：400目粘土质耐火熟料粉30％、400目矾土熟料粉15％、400目蓝晶石粉20％、硅灰8％、纯铝酸钙水泥25％、高强石膏粉2％；外加：茶皂素发泡剂0.3％、柠檬酸0.6％、三聚磷酸钠0.6％，三聚磷酸钠0.2％，第三代减水剂0.1％，聚丙烯纤维0.2％，水55％。首先，将植物发泡剂加入成型设备的发泡筒，用1∶20的水稀释，再吹入压缩空气制取泡沫；其次，按称取剩余的原料，加入拌料筒后加剩余的水拌合成料浆；接着，将料浆和泡沫分别压入管道，在管道中混合成为流态泡沫混凝土；然后，用将泡沫混凝土浆注入模具，经养护、脱模、干燥、在1350℃×4小时烧成后制成坯体；最后，将坯体切割成耐火制品。经检验，制品的分类温度≥1300℃，密度＝500kg/cm³、耐压强度＝0.9MPa，导热系数＝0.1w/mk。经过实验，制取了使用温度高、导热系数低，长期使用后不粉化，不产生有害人体健康物质的新型隔热材料。

Claims (2)

1.一种泡沫轻质耐火材料制品，其特征在于：所述制品的重量百分比的配方为：

所述粘土质耐火熟料为市售商品，要求磨细至400目，所述矾土为市售商品，要求磨细至400目，所述蓝晶石为市售商品，要求磨细至400目，所述氧化铝微粉为市售商品，要求其d₅₀≤5μm，所述硅灰、铝酸钙水泥为市售商品，所述高强石膏为市售产品，所述植物蛋白发泡剂为皂角苷系市售植物蛋白发泡剂，所述柠檬酸、三聚磷酸钠、建筑混凝土用第三代减水剂、聚丙烯纤维均为市售同名产品。

2.一种生产权利要求1所述耐火材料制品的工艺，其特征为：按上述比例的植物蛋白发泡剂加入成型设备的发泡筒，用1∶20的水稀释，再吹入压缩空气制取泡沫；其次，按上述配比称取剩余的原料，加入成型设备的拌料筒，后加剩余的水拌合成料浆；接着，将料浆和泡沫分别压入管道，在管道中混合成为流态泡沫混凝土；然后，将泡沫混凝土浆注入模具，经养护、脱模、干燥、在1300-1380℃×4-8小时烧成后制成坯体；最后，将坯体切割成为具有固定尺寸的耐火制品。