CN104944987B - 高红外反射率高铝轻质耐火保温材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高红外反射率高铝轻质耐火保温材料及其制备方法。其技术方案是将20~40wt%的含钾原料、50~70wt%的含钛原料和5~10wt%的结合剂混合均匀，成型，热处理后研磨，得到粒度为0.088~1mm的A物料和粒度小于0.088mm的B物料。再以20~40wt%的矾土颗粒、10~25wt%的矾土细粉、5~15wt%的A物料、5~15wt%的B物料、5~15wt%的含铝原料和2~10wt%的含钾原料为混合料，外加占混合料2~8wt%的水，搅拌，制成坯体，干燥，热处理后冷却，用水浸泡，干燥，制得高红外反射率高铝轻质耐火保温材料。本发明制备的高红外反射率高铝轻质耐火保温材料不仅体积密度低、耐压强度高和高温导热系数低，且能长期用于1350℃以内的保温隔热领域。
Description
技术领域
本发明属于高铝轻质耐火保温材料技术领域。具体涉及一种高红外反射率高铝轻质耐火保温材料及其制备方法。
背景技术
保温绝热是实现节约能源、保障经济可持续发展的重要措施之一。高温工业的发展，对保温隔热材料提出了更高要求，例如高效、节能、高强、低导和防水等，为此，人们一直在寻求与研究具有低导热系数、高红外反射率和微孔化的高温工业用新型保温隔热材料。
目前轻质耐火保温材料的制备方法主要有泡沫法、烧失法和熔盐法等。如“高铝轻质隔热耐火砖及其制备方法”（CN201010100809.3）专利技术，该技术以高铝矾土熟料、粘结剂、聚轻球、锯末等为原料，制成砖坯，干燥，1270~1350℃烧成得到高铝轻质隔热耐火砖。“一种粉煤灰基莫来石轻质隔热砖及其制备方法”（ZL201210524919.1）专利技术，该技术以粉煤灰、矾土、膨胀剂、减水剂、发泡剂、凝胶剂、热固性树脂和固化剂等为原料搅拌，浇注成型，经干燥、脱模、烘烤和1150~1550℃保温，即得粉煤灰基莫来石轻质隔热砖。“一种铝硅质轻质隔热砖及其制备方法”（ZL201110023762.X）专利技术，该技术以轻质矾土骨料、高铝矾土熟料、铝酸钙水泥、有机聚合物、硅微粉和减水剂等为原料，经加水搅拌、浇注、干燥和1400~1550℃保温，即得铝硅质轻质隔热砖。
现有的轻质耐火保温材料的制备方法，虽各有优点，但其缺陷在于为制取较低的体积密度，往往导致材料强度的降低；另受本体材料特性限制，材料的导热系数随着使用温度的提高而迅速增大，削弱了材料在高温下的保温隔热效果。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种生产成本低的高红外反射率高铝轻质耐火保温材料的制备方法，用该方法所制备的高红外反射率高铝轻质耐火保温材料具有体积密度低、耐压强度高和高温导热系数低的优点，能长期用于1200℃以内的保温隔热领域。
为实现上述目的，本发明的技术方案是的具体步骤是：
第一步，将20~40wt%的含钾原料、50~70wt%的含钛原料和5~10wt%的结合剂混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型，然后在中性气氛和800~1200℃条件下热处理0.5~2小时，得到热处理料。再将热处理料破碎，研磨，筛分，得到粒度为0.088~1mm的A物料和粒度小于0.088mm的B物料。
第二步，以20~40wt%的矾土颗粒、10~25wt%的矾土细粉、5~15wt%的所述A物料、5~15wt%的所述B物料、5~15wt%的含铝原料和2~10wt%的含钾原料为混合料，外加所述混合料2~8wt%的水，搅拌3~10分钟，在50~100MPa条件下压制成坯体。
第三步，将所述坯体在70~110℃条件下干燥12~24小时，在空气气氛和900~1300℃条件下热处理0.5~5小时，自然冷却，用水浸泡12~24小时，然后在70~110℃条件下干燥12~24小时，制得高红外反射率高铝轻质耐火保温材料。
所述含钾原料为无水碳酸钾、硫酸钾、氯化钾、氢氧化钾、硝酸钾、碳酸氢钾中的一种，所述含钾原料的粒度小于0.088mm。
所述含钛原料为钛白粉或为偏钛酸，所述含钛原料的粒度小于0.088mm。
所述结合剂为工业糊精粉或为葡萄糖粉。
所述中性气氛为氮气气氛或为氩气气氛。
所述矾土颗粒的Al2O3的含量大于60 wt%，矾土颗粒的粒度为1~3mm。
所述矾土细粉的Al2O3的含量大于60 wt%，矾土细粉的粒度小于0.088mm。
所述含铝原料为氢氧化铝细粉或氧化铝细粉，所述含铝原料的粒度小于0.088mm。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果。
本发明所采用的原料来源广泛，生产成本低。本发明通过严格的控制气氛、粒度、成型及热处理等工序，既有利于各种原料颗粒之间的紧密接触，也为钛酸钾晶须的原位形成及长大提供了合理空间，在降低体积密度和提高材料强度的同时，也增大了材料的高温红外反射率、降低了高温导热系数。
本发明制备的高红外反射率高铝轻质耐火保温材料经检测：体积密度小于1.0g/cm3，200~1200℃范围内的导热系数为0.05~0.4W/(m·K)，耐压强度大于5.0MPa，能长期用于1200℃以内的保温隔热领域。
因此，本发明不仅生产成本低，所制备的高红外反射率高铝轻质耐火保温材料且具有体积密度低、耐压强度高和高温导热系数低的特点，并能长期用于1200℃以内的保温隔热领域。
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，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式的原料统一描述如下，各实施例中不再赘述：
所述无水碳酸钾、硫酸钾、氯化钾、氢氧化钾、硝酸钾和碳酸氢钾的粒度小于0.088mm。
所述钛白粉和偏钛酸的粒度小于0.088mm。
所述矾土颗粒的Al2O3的含量大于60 wt%，矾土颗粒的粒度为1~3mm。
所述矾土细粉的Al2O3的含量大于60 wt%，矾土细粉的粒度小于0.088mm。
所述氢氧化铝细粉和氧化铝细粉的粒度小于0.088mm。
实施例1
一种高红外反射率高铝轻质耐火保温材料及其制备方法。本发明所述制备方法的具体步骤是：
第一步，将20~30wt%的无水碳酸钾、60~70wt%的钛白粉和8~10wt%的葡萄糖粉混合均匀，在50~80MPa条件下压制成型，然后在氩气气氛和1000~1200℃条件下热处理1~2小时，得到热处理料。再将热处理料破碎，研磨，筛分，得到粒度为0.088~1mm的A物料和粒度小于0.088mm的B物料。
第二步，以20~30wt%的矾土颗粒、15~25wt%的矾土细粉、10~15wt%的所述A物料、10~15wt%的所述B物料、10~15wt%的氧化铝细粉和5~10wt%的无水碳酸钾为混合料，外加所述混合料2~5wt%的水，搅拌8~10分钟，在50~80MPa条件下压制成坯体。
第三步，将所述坯体在70~110℃条件下干燥12~24小时，在空气气氛和900~1100℃条件下热处理3~5小时，自然冷却，用水浸泡12~24小时，然后在70~110℃条件下干燥12~24小时，制得高红外反射率高铝轻质耐火保温材料。
实施例2
一种高红外反射率高铝轻质耐火保温材料及其制备方法。本发明所述制备方法的具体步骤是：
第一步，将30~40wt%的硫酸钾、50~60wt%的偏钛酸和8~10wt%的葡萄糖粉混合均匀，在80~100MPa条件下压制成型，然后在氮气气氛和800~1000℃条件下热处理0.5~1小时，得到热处理料。再将热处理料破碎，研磨，筛分，得到粒度为0.088~1mm的A物料和粒度小于0.088mm的B物料。
第二步，以30~40wt%的矾土颗粒、10~15wt%的矾土细粉、10~15wt%的所述A物料、10~15wt%的所述B物料、10~15wt%的氢氧化铝细粉和5~10wt%的硫酸钾为混合料，外加所述混合料5~8wt%的水，搅拌5~8分钟，在80~100MPa条件下压制成坯体。
第三步，将所述坯体在70~110℃条件下干燥12~24小时，在空气气氛和1100~1300℃条件下热处理1~3小时，自然冷却，用水浸泡12~24小时，然后在70~110℃条件下干燥12~24小时，制得高红外反射率高铝轻质耐火保温材料。
实施例3
一种高红外反射率高铝轻质耐火保温材料及其制备方法。本发明所述制备方法的具体步骤是：
第一步，将25~35wt%的氯化钾、60~70wt%的偏钛酸和5~8wt%的工业糊精粉混合均匀，在50~80MPa条件下压制成型，然后在氩气气氛和800~1000℃条件下热处理1~2小时，得到热处理料。再将热处理料破碎，研磨，筛分，得到粒度为0.088~1mm的A物料和粒度小于0.088mm的B物料。
第二步，以30~40wt%的矾土颗粒、15~25wt%的矾土细粉、5~10wt%的所述A物料、10~15wt%的所述B物料、10~15wt%的氢氧化铝细粉和2~5wt%的氯化钾为混合料，外加所述混合料2~5wt%的水，搅拌3~5分钟，在50~80MPa条件下压制成坯体。
第三步，将所述坯体在70~110℃条件下干燥12~24小时，在空气气氛和900~1100℃条件下热处理0.5~1.5小时，自然冷却，用水浸泡12~24小时，然后在70~110℃条件下干燥12~24小时，制得高红外反射率高铝轻质耐火保温材料。
实施例4
一种高红外反射率高铝轻质耐火保温材料及其制备方法。本发明所述制备方法的具体步骤是：
第一步，将25~35wt%的氢氧化钾、60~70wt%的钛白粉和5~8wt%的工业糊精粉混合均匀，在50~80MPa条件下压制成型，然后在氩气气氛和800~1000℃条件下热处理1~2小时，得到热处理料。再将热处理料破碎，研磨，筛分，得到粒度为0.088~1mm的A物料和粒度小于0.088mm的B物料。
第二步，以30~40wt%的矾土颗粒、20~25wt%的矾土细粉、10~15wt%的所述A物料、5~10wt%的所述B物料、5~10wt%的氧化铝细粉和5~10wt%的氢氧化钾为混合料，外加所述混合料5~8wt%的水，搅拌8~10分钟，在80~100MPa条件下压制成坯体。
第三步，将所述坯体在70~110℃条件下干燥12~24小时，在空气气氛和1100~1300℃条件下热处理3~5小时，自然冷却，用水浸泡12~24小时，然后在70~110℃条件下干燥12~24小时，制得高红外反射率高铝轻质耐火保温材料。
实施例5
一种高红外反射率高铝轻质耐火保温材料及其制备方法。本发明所述制备方法的具体步骤是：
第一步，将30~40wt%的硝酸钾、50~60wt%的钛白粉和8~10wt%的葡萄糖粉混合均匀，在80~100MPa条件下压制成型，然后在氮气气氛和800~1000℃条件下热处理0.5~1小时，得到热处理料。再将热处理料破碎，研磨，筛分，得到粒度为0.088~1mm的A物料和粒度小于0.088mm的B物料。
第二步，以30~40wt%的矾土颗粒、20~25wt%的矾土细粉、10~15wt%的所述A物料、5~10wt%的所述B物料、5~10wt%的氢氧化铝细粉和5~10wt%的硝酸钾为混合料，外加所述混合料2~5wt%的水，搅拌5~8分钟，在50~80MPa条件下压制成坯体。
第三步，将所述坯体在70~110℃条件下干燥12~24小时，在空气气氛和900~1100℃条件下热处理1~3小时，自然冷却，用水浸泡12~24小时，然后在70~110℃条件下干燥12~24小时，制得高红外反射率高铝轻质耐火保温材料。
实施例6
一种高红外反射率高铝轻质耐火保温材料及其制备方法。本发明所述制备方法的具体步骤是：
第一步，将20~30wt%的碳酸氢钾、60~70wt%的偏钛酸和8~10wt%的工业糊精粉混合均匀，在50~80MPa条件下压制成型，然后在氩气气氛和1000~1200℃条件下热处理1~2小时，得到热处理料。再将热处理料破碎，研磨，筛分，得到粒度为0.088~1mm的A物料和粒度小于0.088mm的B物料。
第二步，以20~30wt%的矾土颗粒、15~25wt%的矾土细粉、10~15wt%的所述A物料、10~15wt%的所述B物料、10~15wt%的氢氧化铝细粉和5~10wt%的碳酸氢钾为混合料，外加所述混合料5~8wt%的水，搅拌3~5分钟，在80~100MPa条件下压制成坯体。
第三步，将所述坯体在70~110℃条件下干燥12~24小时，在空气气氛和1100~1300℃条件下热处理0.5~1.5小时，自然冷却，用水浸泡12~24小时，然后在70~110℃条件下干燥12~24小时，制得高红外反射率高铝轻质耐火保温材料。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果。
本具体实施方式所采用的原料来源广泛，生产成本低。本具体实施方式通过严格的控制气氛、粒度、成型及热处理等工序，既有利于各种原料颗粒之间的紧密接触，也为钛酸钾晶须的原位形成及长大提供了合理空间，在降低体积密度和提高材料强度的同时，也增大了材料的高温红外反射率、降低了高温导热系数。
本具体实施方式制备的高红外反射率高铝轻质耐火保温材料经检测：体积密度小于1.0g/cm3，200~1200℃范围内的导热系数为0.05~0.4W/(m·K)，耐压强度大于5.0MPa，能长期用于1200℃以内的保温隔热领域。
因此，本具体实施方式不仅生产成本低，所制备的高红外反射率高铝轻质耐火保温材料且具有体积密度低、耐压强度高和高温导热系数低的特点，并能长期用于1200℃以内的保温隔热领域。
Claims (7)
1.一种高红外反射率高铝轻质耐火保温材料的制备方法，其特征在于所述制备方法的具体步骤是：
第一步，将20～40wt％的含钾原料、50～70wt％的含钛原料和5～10wt％的结合剂混合均匀，在50～100MPa条件下压制成型，然后在中性气氛和800～1200℃条件下热处理0.5～2小时，得到热处理料；再将热处理料破碎，研磨，筛分，得到粒度为0.088～1mm的A物料和粒度小于0.088mm的B物料；
第二步，以20～40wt％的矾土颗粒、10～25wt％的矾土细粉、5～15wt％的所述A物料、5～15wt％的所述B物料、5～15wt％的含铝原料和2～10wt％的含钾原料为混合料，外加所述混合料2～8wt％的水，搅拌3～10分钟，在50～100MPa条件下压制成坯体；
第三步，将所述坯体在70～110℃条件下干燥12～24小时，在空气气氛和900～1300℃条件下热处理0.5～5小时，自然冷却，用水浸泡12～24小时，然后在70～110℃条件下干燥12～24小时，制得高红外反射率高铝轻质耐火保温材料；
所述含钾原料为无水碳酸钾、硫酸钾、氯化钾、氢氧化钾、硝酸钾、碳酸氢钾中的一种，所述含钾原料的粒度小于0.088mm；
所述含铝原料为氢氧化铝细粉或氧化铝细粉，所述含铝原料的粒度小于0.088mm。
2.根据权利要求1所述高红外反射率高铝轻质耐火保温材料的制备方法，其特征在于所述含钛原料为钛白粉或为偏钛酸，所述含钛原料的粒度小于0.088mm。
3.根据权利要求1所述高红外反射率高铝轻质耐火保温材料的制备方法，其特征在于所述结合剂为工业糊精粉或为葡萄糖粉。
4.根据权利要求1所述高红外反射率高铝轻质耐火保温材料的制备方法，其特征在于所述中性气氛为氮气气氛或为氩气气氛。
5.根据权利要求1所述高红外反射率高铝轻质耐火保温材料的制备方法，其特征在于所述矾土颗粒的Al2O3的含量大于60wt％，矾土颗粒的粒度为1～3mm。
6.根据权利要求1所述高红外反射率高铝轻质耐火保温材料的制备方法，其特征在于所述矾土细粉的Al2O3的含量大于60wt％，矾土细粉的粒度小于0.088mm。
7.一种高红外反射率高铝轻质耐火保温材料，其特征在于所述高红外反射率高铝轻质耐火保温材料是根据权利要求1～6项中任一项所述高红外反射率高铝轻质耐火保温材料的制备方法所制备的高红外反射率高铝轻质耐火保温材料。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20201211 Address after: No.4065 Dongshan Avenue, Linhu Town, Wuzhong District, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Su'an Neng new building materials (Suzhou) Co.,Ltd. Address before: 430081 construction of Qingshan District, Hubei, Wuhan Patentee before: WUHAN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170329 |
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