CN1051033A - 免烧轻质耐火型材及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种不需烧成的轻质耐火型材，由组份35-80％ 的粉煤灰空心微珠等作轻质骨料，5-30％磷酸二氢 铝等作无机粘合剂，3-15％的高岭土等作固化剂， 2-18％的白云母粉作活性物料，0.2-5％的纤维及填 料25-50％的水，混合、压制成型。在150℃或300℃ 下干燥固化而成。工艺简单，生产不需要高温炉窑设 备。制品体积密度≤0.4g/cm³，工作温度达 1250℃。

Description

本发明涉及一种轻质耐火材料及其制造方法。它由无机轻质骨料、无机粘合剂、固化剂、活性物料、增强纤维、防水剂、水所组成。该轻质耐火材料质量轻（体积密度≤0.4g/cm³）、工作温度高（1250℃）既可做保温材料、又可做耐火材料。该材料在制造过程中不需要高温烧成，只需要在150℃或300℃的温度下，干燥固化即可，故节能效果显著。

既轻质（体积密度（≤0.4g/cm³），又耐火（工作温度（1250℃）且在生产过程中不需要高温烧成的材料，在文献检索中尚未发现，如U.S.4138268（1979·2）;u·s·4·446·040（1984·5）;u·s·4·473 404（1984·9）等所公开的膨胀珍珠岩材料，体积密度＜0.38g/cm³，无需高温烧成，但工作温度限于800℃以下，仅能用于隔热。特开昭62-116，635（1987·5）公开的珍珠岩制品为耐火焰900℃的建筑用防火板柴，但生产中需要1200℃以上的热处理。CS 233·957（1986·12）公开的膨胀珍珠岩等制得的耐火物，需经1000℃烧成，而且体积密度为0～77g/cm³。

上述发明中，不需烧成的材料工作温度低，而轻质耐火材料则需要烧成。高温烧成工艺，能耗大、废品率高。

u·s·4664·712公开了一种隔热材料及其制造方法，目的是提供一种防潮、防腐、抗收缩，在高温、低温使用性能都优良的隔热材料，其组成（重量百分数、以下同）是：膨胀无机硅质骨料，最好是膨胀珍珠岩50-70%;水溶性硅酸纳25-35%;高岭土5-12%;白云母粉3-15%，增强纤维3%，填料，最好为碳酸钙5%，有机硅防水剂0.5%，上述组成物的制备方法是：按上述组份的重要百分数称量进行预混合，加压成形;在115-127℃的温度下干燥固化。该材料的不足之处是工作温度低（≤818℃）不耐火只限于作隔热材料，不能做耐火材料使用。

本发明的目的是提供一种质量轻（体积密度≤0.4g/cm³），工作温度高（1250℃）的耐火型材。

本发明的另一个目的是提供一种具有上述性能、且不需高温烧成的耐火型材的制造方法。

本发明的轻质耐火材料的原料组成是：

轻质骨料  35-80%

无机粘合剂  5-30%

固化剂  3-15%

活性物料  2-18%

纤维及填料  0.2-5%

有机硅防水剂  0.5%

水（包括粘合剂中的水）25-50%

轻质骨料可用膨胀珍珠岩、膨胀粘土、泡沫玻璃、膨胀矿渣、膨胀蛭石也可用粉煤灰、海泡石、粘土陶粒、氧化铝空心球、泡沫氧化铝、硅藻土的一种或多种的混各物。

膨胀珍珠岩由珍珠岩等酸性玻璃质溶岩入工膨胀而成，选用体积密度0.06～0.08g/cm³的Ⅰ级品。

粉煤灰为发电厂废料，如经过精选，取用体积密度＜0.4g/cm³的空心微球（俗称漂珠、浮珠）可不加其它轻骨料制本发明的轻质耐火型材。根据本发明也可免去精选的麻烦，采用从发电厂粉煤灰湿排灰库直接捕捞的空心微珠，其体积密度为0.35g/cm³或0.25～0.4g/cm³。如空心微珠的体积密度＞0.4g/cm³作骨料时要得到体积密度≤0.4g/cm³的轻质耐火型材，要与更轻的骨料配合。

海泡石（Sepiolite）是一种含水镁硅酸盐矿物，经过精选，再经酸处理后的原料，经粉碎后使用。

本发明所用轻质骨料一般为膨胀珍珠岩与上述各种轻质骨料的一种或多种的混合物，一般含珍珠岩，也可不含珍珠岩，珍珠岩在轻质骨料中占0-25%。

无机粘合剂为磷酸二氢铝或代之以磷酸铝与相应的磷酸溶解物也可用硫酸铝，无机粘合剂均以溶液的形式使用。

固化剂为高岭石类粘土，（高岭土），也可用泡沫石，或其它软质粘土、高铝水泥、氧化镁。高岭石属双层结构，晶层间由铝氧八面休的羟基与另一层的硅氧四面体的氧以氢链相联，其外面的羟基具有反应能力，能与粘合剂发生反应而固结。高岭石土可塑性强，与粘合剂组成的体系对物料的湿润性与嵌定性好，利于提高组成物的固结强度。本发明中所使用的高岭土以苏州土为最好，也可以采用柴木节土或其它软质粘土，使用前干燥并粉粹。

活性物料为白云母粉。白云母的表面具有可反应的羟基，而且三氧化二铝含量高。白云母粉与其它的物料的相溶性好。加入适量的白云母粉对提高本发明所述材料的耐热性与强度有很好的作用。本发明所用白云母粉为325目，体积密度＜0.7g/cm³。

为了提高成型坯料的强度和干燥速度，可适当加入长度为2cm以内的聚酯纤维，聚苯乙烯纤维或玻璃纤维、矿棉硅酸铝纤维。另外可加入碳酸钙，氧化锌作为填料。纤维和填料总的加入量为0.2-5%。

为了保证材料的防水性能，可加入有机硅防水剂。

材料组份中的水，包括无机粘合剂中的水占组份总量的25-50%。

本发明的制造方法是包括下列步骤：

（a）将各固体组份充分混合，加入无机粘合剂与水的混合物，在搅拌机或揑合机中均匀混合;

（b）将混合物送入模具中，在压力2-6kg/cm²压缩比2∶1压制成型;

（e）成型脱模后，在150℃干燥固化10小时或于300℃下干燥固化2-4小时。

本发明的制品体积密度≤0.4g/cm³，最高工作温度1250℃，常温耐压强度0.6-0.98Mpa，导热系数0.1～0.2W/m·K高温耐压强度如附图1所示，其中将制品压在不同温度下加热30分钟，取出冷至室温压测。本发明的制品，热震稳定性优良，经1100℃→室温反复进行急冷急热冲击，经十次以上不松散、不破裂。热震稳定性测试方法参照yB376-75与D1N51068，空气急冷法进行。试样在300℃下放置2小时后，随即放入予先加热到1100℃的炉中加热20分钟后取出，放置在钢板上急冷至室温、20分钟再放入1100℃炉中，反复进行至试样受热面破损一半为止。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、轻质C体积密度≤0.4g/cm³，耐火（工作温度1250℃）以往具有这样性质的制品必须经过高温烧成。而本发明不需烧成，可节省大量能源，并且生产中占地少，设备简单，容易组织生产。

2、本发明的轻质骨料以工业废料为原料，所以成本低廉。

在下面的实施例中，原料配比以重量面分数计，各组分之和为100%，加压成型的压缩比为2∶1。

实施例1：

粉煤灰（体积密度0.28g/cm³） 44.5%

苏州土  61.1%

50% AL（H₂PO₄溶液 31.4%

水  18.0%

将原料混合，搅拌均匀后压制成型，于150℃干燥6小时。所得产品体积密度0.40g/cm³，常温耐压强度1.4MPa，导热系数0.16W/m·K，1150℃×2小时加热线变化-0.75%。

实施例2：

粉煤灰（体积密度0.43g/cm³） 30.7%

膨胀珍珠岩  14.5%

白云母粉  9.5%

苏州土  4.4%

50%ALH₂PO₄）溶液 24.5%

水  16.4%

处理同例1.所得产品体积密度0.36g/cm³，常温耐压强度0.63MPa，导热系数0.1W/m·K。

实施例3：

膨胀珍珠岩  20.3%

粉煤灰（体积密度0.4g/cm³） 24.4%

紫木节土  6.5%

硫酸铝  10.8%

水  48%

先将硫酸铝溶解于水中，再与其它物料混合均匀后，按例1处理进行。所得制品体积密度0.36g/cm³，常温耐压强度0.86MPa导热系数0.1W/m·K。

实施例4：

膨胀珍珠岩  12.5%

粉煤灰（体积密度0.43g/cm³） 12.3%

硅藻土  20.4%

高铝水泥  6.3%

处理同例1.所得制品体积密度0.40g/cm³，常温耐压强度0.6MPa，导热系数0.15W/m·K。

Claims (3)

1、一种免烧轻质耐火型料组合物，该组合物以高岭土作固化剂用量为3-15%(重量百分数以下不同)，以白云母粉为活性物料，用量为2-18%，以膨胀珍珠岩、膨胀粘土、泡沫玻璃(膨胀玻璃纤维)，膨胀性矿渣、膨胀蛭石的一种和或多的混合物，用量35-80%，以碳酸钙为填料，以尼龙纤维、聚酯纤维、粘胶纤维，为增强纤维一种或几种的混合物为增强纤维，纤维及填料用量0.2-5%，以有机硅为防水剂用量0.5%和5-30%无机粘合剂以及其余为水所组成的材料，其特征在于：

(1)无机粘合剂为磷酸二氢铝或硫酸铝或磷酸铝溶于磷酸生成的酸式磷酸铝；

(2)轻质骨料还可以为粉煤灰、海泡石、粘土陶粒、页岩陶粒、氧化铝空心球、泡沫氧化铝硅藻土的一种或多种的混合物。

(3)固化剂也可为高铝水泥、氧化镁的一种或两种的混合物。

2、如权利要求1所述的免烧轻质耐火型材，其特征是所说的粉煤灰为发电厂粉煤灰湿排库中捕捞的空心微珠。

3、一种制造权利要求1所述的免烧轻质耐火型材的方法，其特征在于：

（a）将各固体组份充分混合，加入无机粘合剂与水的混合物，在搅拌机或揑合机中混合均匀;

（b）将混合物送于模具中，在压力2-6kg/cm²，在缩比2∶1下压制成型;

（c）成型脱模后，在150℃干燥固化约10小时，或在300℃干燥固化2至4小时即可。

Images