CN104761270A - 一种用作工业窑炉高温绝热材料的钙长石中间体 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用作工业窑炉高温绝热材料的钙长石中间体，以硅酸钙质材料，硅酸铝质材料，其它含铝或/和含钙材料等为原料，以硅溶胶和纤维素或/和聚丙烯酰胺做结合剂，再经加水混合、模压成型、干燥后，制得用作工业窑炉高温绝热材料的钙长石中间体。用作工业窑炉高温绝热材料的钙长石中间体具有良好的机械强度和保温绝热性能，它能在工业炉较高温度的使用环境中反应转化为耐温更高的钙长石，耐温可达1200℃。

Description

一种用作工业窑炉高温绝热材料的钙长石中间体

技术领域

本发明涉及一种用作工业窑炉高温绝热材料的钙长石中间体，其在使用过程中通过较高温度反应转化为耐热温度更高的钙长石质保温绝热材料。主要用于工业窑炉内衬的绝热保温，属于保温节能材料领域。

背景技术

为了减少热损失、节约能源，满足工业窑炉特殊高温部位的需要，市场急需一种耐高温、强度高、耐久性好的保温绝热材料。作为备选的已知材料，目前市场上硅酸钙板的最高使用温度为1050℃，不能满足温度要求；硅酸铝纤维板，有的耐温等级高，但都存在强度低、析晶粉化耐久性差的问题。

钙长石质绝热材料具有耐温高、强度高、绝热性好、耐腐蚀性气体侵蚀、耐久性好等特点，耐温1200℃以上，特别适用于垃圾焚烧、水泥生产等恶劣条件下有腐蚀性气体的窑炉，是一种优质保温绝热材料。但现有生产技术，都是选用纯度较高的原材料，经粉磨、加水混料、发泡、凝固、干燥、烧成、打磨等工序，生产工序多、周期长、能耗高，工厂占用场地大、设备投资多，造成生产成本居高不下，且存在体积密度偏高的问题，严重制约了钙长石绝热材料的应用和推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用作工业窑炉高温绝热材料的钙长石中间体，具有良好的机械强度和保温绝热性能，它能在工业炉较高温度的使用环境中反应转化为耐温达到1200℃的钙长石。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种用作工业窑炉高温绝热材料的钙长石中间体，其特征在于它是由多种原料混合制备而成的CaO:SiO₂:Al₂O₃摩尔比为1:2.0~2.8:1.0~1.4的钙长石中间体；所述原料包括硅酸钙质材料、硅酸铝质材料、铝酸钙水泥及粘结剂；

其中，硅酸钙质材料包括硅酸钙合成料浆；硅酸铝质材料包括硅酸铝纤维和其它硅酸铝质材料，所述其它硅酸铝质材料为焦宝石、蓝晶石、高岭土和莫来石中的一种或者任意比例的两种或者两种以上；粘结剂包括纤维素、聚丙烯酰胺和硅溶胶。

所述原料还包括作为其它含铝材料的矾土、氧化铝和氢氧化铝中的一种或者任意比例的两种或者两种以上。

所述硅酸钙质材料还包括硅灰石。

所述原料干基配方为：

硅酸钙合成料浆干重计8~50 %，

硅灰石0~25 %，

硅酸铝纤维10~60%，

其它硅酸铝质材料8~40 %，

铝酸钙水泥5~25 %，

作为有机粘结剂的纤维素和聚丙烯酰胺的一种或者任意比例的两种0.1~18 %，

硅溶胶干重计2~20 %，

其它含铝材料0~40 %。

所述的用作工业窑炉高温绝热材料的钙长石中间体的制备方法，其特征在于：

首先将硅酸铝纤维用大量的水分散均匀，去掉多余的水，然后加入硅酸钙合成料浆，得到混合料浆；将铝酸钙水泥，其它硅酸铝质材料，硅灰石，其它含铝材料和有机粘结剂混合搅拌均匀，加入到混合料浆中，搅匀，再加入硅溶胶，搅匀；最后经模压成型、烘干成为成品。

本发明的积极效果在于：

1）、用常规材料，通过不同材料不同化学成分的互补，配置成钙长石化学成分摩尔比的混合料，再经湿式模压成型、烘干，成为产品——钙长石中间体；产品在工业炉较高温度环境中反应转化为耐温更高的钙长石，转化温度从900℃就大量开始。而且这个反应转化只有矿相的转变，没有体积效应，即没有体积的增大或缩小，产品在使用过程中是非常安全的。

2）、硅酸铝纤维和硅酸钙合成料的使用，不仅带入了硅酸铝和硅酸钙成分，更有利于降低材料的密度、提高制品的强度、改善热震稳定性。

3）、无机粘结剂硅溶胶和有机粘结剂纤维素或/和聚丙烯酰胺的使用，既使材料在成型过程中有较好的压制滤水性，又使产品具有较高的机械强度和高的耐热温度，硅溶胶带入的硅还是钙长石的必需元素，参与生成钙长石的反应。

4）、本发明还具有生产工序少、周期短、能耗低，工厂占用场地少、设备投资低，生产成本低的特点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

取硅酸铝纤维210 g用大量的水分散后去掉多余的水，制得硅酸铝纤维浆900 g，然后加入作为硅酸钙合成料的硅酸钙合成料浆1772 g（固体物含量8.1 %，下同，干重143.5 g），得到混合液。

将铝酸钙水泥210 g，硅灰石210 g，焦宝石210 g，蓝晶石140g，纤维素140 g搅拌均匀后，一起加入所述混合溶液中，最后加入液体硅溶胶435 g（固体物含量32 %，下同，干重139.2 g），搅拌均匀，加压成型，100℃以上烘干。

实施例2

取硅酸铝纤维420 g用大量的水分散后去掉多余的水，制得硅酸铝纤维浆1800 g，然后加入作为硅酸钙合成料的硅酸钙合成料浆3444 g（干重279.0 g），得到混合液。

将铝酸钙水泥308 g，焦宝石252 g，纤维素140 g搅拌均匀后，一起加入所述混合溶液中，最后加入硅溶胶435 g（干重139.2 g），搅拌均匀，加压成型，100℃以上烘干。

实施例3

取硅酸铝纤维280 g用大量的水分散后去掉多余的水，制得硅酸铝纤维浆1000 g，然后加入作为硅酸钙合成料的硅酸钙合成料浆1772g（干重143.5 g），得到混合液。

将铝酸钙水泥140 g，硅灰石210 g，焦宝石280 g，氢氧化铝粉210 g，聚丙烯酰胺2 g，搅拌均匀后，一起加入所述混合溶液中，最后加入硅溶胶435 g（干重139.2 g），搅拌均匀，加压成型，100℃以上烘干。

实施例4

取硅酸铝纤维350 g用大量的水分散后去掉多余的水，制得硅酸铝纤维浆1500 g，然后加入作为硅酸钙合成料的硅酸钙合成料浆4305 g（干重348.7 g），得到混合液。

将铝酸钙水泥140 g，硅灰石140 g，莫来石140 g，矾土140 g，纤维素140 g搅拌均匀后，一起加入所述混合溶液中，最后加入硅溶胶435 g（干重139.2 g），搅拌均匀，加压成型，100℃以上烘干。

实施例5

取硅酸铝纤维210 g用大量的水分散后去掉多余的水，制得硅酸铝纤维浆900 g，然后加入作为硅酸钙合成料的硅酸钙合成料浆3444 g（干重279.0 g），得到混合液。

将铝酸钙水泥280 g，硅灰石140 g，高岭土140 g，氧化铝粉210 g，纤维素140 g，搅拌均匀后，一起加入所述混合溶液中，最后加入硅溶胶435 g（干重139.2 g），搅拌均匀，加压成型，100℃以上烘干。

对比例1

取硅酸铝纤维350 g用大量的水分散后去掉多余的水，制得硅酸铝纤维浆1500 g，然后加入作为硅酸钙合成料的硅酸钙合成料浆1772 g（干重143.5 g），得到混合液。

将铝酸钙水泥280 g，硅灰石140 g，焦宝石350 g搅拌均匀后，一起加入所述混合溶液中，最后加入801胶1400 g，搅拌均匀后，一起加入所述混合溶液中，最后加入硅溶胶22 g（干重7.0 g），搅拌均匀，加压时难以成型。

对比例2

取硅酸铝纤维420 g用大量的水分散后去掉多余的水，制得硅酸铝纤维浆1800 g，然后加入作为硅酸钙合成料的硅酸钙合成料浆3444 g（干重279.0 g），得到混合液。

将铝酸钙水泥308 g，焦宝石252 g，纤维素140 g搅拌均匀后，一起加入所述混合溶液中，最后加入水玻璃360 g（固体物含量41 %，干重147.6 g），搅拌均匀，加压成型，100℃以上烘干。

表1试验所得中间体主要性能指标

从表1看出，实施例1-5采用本发明的技术方案，中间体满足要求。而对比例1用801胶替代纤维素，难以成型；对比例2用水玻璃代替硅溶胶，在烧至1100℃时出现弯曲，这是由于水玻璃带进大量的钾、钠等低熔点化合物。

本发明实施例中各种原材料要求如下：

硅酸铝纤维为棉状纤维。

硅酸钙合成料浆为生产符合GB/T 10699《硅酸钙绝热制品》标准要求的绝热制品的过程材料，它是一种硅酸钙浆体，其钙硅摩尔比为0.90~1.05，对硅酸钙绝热材料行业而言，它是一种常规材料，固含量一般为6~10 %。

铝酸钙水泥，普通铝酸钙水泥即可，Al₂O₃≥53 %。

硅溶胶，液体，固体物含量≥28 %。

焦宝石，粉状，细于100目，Al₂O₃≥40 %。

蓝晶石，粉状，细于100目，Al₂O₃≥48 %。

高岭土，粉状，细于100目，Al₂O₃≥40 %。

莫来石，粉状，细于100目，Al₂O₃≥45 %。

矾土，粉状，细于100目，Al₂O₃≥85 %。

氧化铝，粉状，细于100目，工业级。

氢氧化铝，粉状，细于100目，工业级。

硅灰石，粉状，最好是针状粉。

纤维素、聚丙烯酰胺，粉状。

Claims (5)

1.一种用作工业窑炉高温绝热材料的钙长石中间体，其特征在于它是由多种原料混合制备而成的CaO:SiO₂:Al₂O₃摩尔比为1:2.0~2.8:1.0~1.4的钙长石中间体；所述原料包括硅酸钙质材料、硅酸铝质材料、铝酸钙水泥及粘结剂；

其中，硅酸钙质材料包括硅酸钙合成料浆；硅酸铝质材料包括硅酸铝纤维和其它硅酸铝质材料，所述其它硅酸铝质材料为焦宝石、蓝晶石、高岭土和莫来石中的一种或者任意比例的两种或者两种以上；粘结剂包括纤维素、聚丙烯酰胺和硅溶胶。

2.如权利要求1所述的用作工业窑炉高温绝热材料的钙长石中间体，其特征在于：所述原料还包括作为其它含铝材料的矾土、氧化铝和氢氧化铝中的一种或者任意比例的两种或者两种以上。

3.如权利要求1所述的用作工业窑炉高温绝热材料的钙长石中间体，其特征在于：所述硅酸钙质材料还包括硅灰石。

4.如权利要求1或2或3所述的用作工业窑炉高温绝热材料的钙长石中间体，其特征在于所述原料干基配方为：

硅酸钙合成料浆干重计8~50 %，

硅灰石0~25 %，

硅酸铝纤维10~60%，

其它硅酸铝质材料8~40 %，

铝酸钙水泥5~25 %，

作为有机粘结剂的纤维素和聚丙烯酰胺的一种或者任意比例的两种0.1~18 %，

硅溶胶干重计2~20 %，

其它含铝材料0~40 %。

5.权利要求1或2或3或4所述的用作工业窑炉高温绝热材料的钙长石中间体的制备方法，其特征在于：

首先将硅酸铝纤维用大量的水分散均匀，去掉多余的水，然后加入硅酸钙合成料浆，得到混合料浆；将铝酸钙水泥，其它硅酸铝质材料，硅灰石，其它含铝材料和有机粘结剂混合搅拌均匀，加入到混合料浆中，搅匀，再加入硅溶胶，搅匀；最后经模压成型、烘干成为成品。