CN105294122A - 一种高强度轻质耐火骨料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度轻质耐火骨料的生产工艺：按照重量份，将60-62份氧化铝，18-20份电熔镁砂，0.5-0.8份质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉，0.5份珍珠岩微粉,0.6-0.9份礌石微粉，绢云母0.2份作为主要原料，球磨均匀后，保持温度15℃，继续加入25份苏州黏土,0.8-1.1份SDBS发泡剂、0.5份三聚磷酸钠、6-6.5份糊精继续搅拌均匀制得混合的泥浆；将制好的泥浆在模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成，烧制分为3步，随炉冷却既得成品。本发明的轻质耐火骨料增强耐火砖质量轻，气孔率高，强度大，耐水性也比较良好。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种高强度轻质耐火骨料及其制备工艺。
背景技术
镁铝尖晶石陶瓷具有熔点高(2135℃)、抗化学侵蚀性较好、强度高、热膨胀系数小等优点，可广泛应用于催化剂载体、传感器以及高温工业等领域。特别是在耐火材料领域，镁铝尖晶石陶瓷可用于高强度热面耐火材料、钢包侧壁以及玻璃熔窑蓄热室的格子体。随着节能环保要求不断提高，高强度、耐侵蚀、保温隔热三重功效的轻质镁铝尖晶石耐火材料倍受关注。
多孔轻质材料的成孔方法主要有颗粒堆积成孔工艺、燃烧物加入法、发泡法等。孙丽枫等通过加入成孔剂制备轻质镁铝尖晶石耐火材料，并研究添加轻烧氧化镁对其性能的影响。李淑静等以菱镁矿、生矾土为原料，通过原位分解法制备轻质镁铝尖晶石耐火材料并研究了烧结温度对其性能的影响。W．Yan等以碱式碳酸镁、氢氧化铝为原料，通过高温原料分解制备轻质镁铝尖晶石耐火材料并研究工艺对其微观性能和机械性能的影响。发泡法具有材料气孔率高、生产成本低和工艺简单等优点，但是气孔结构难以控制。
吴朝齐等采用发泡法制备镁铝尖晶石轻质耐火骨料，以氧化铝微粉和电熔镁砂为原料，通过研究悬浮料浆系统中泡沫形成和泡沫稳定性的影响因素来分析试样的气孔结构，研究表明：对发泡剂加入量为0.5%(质量分数)、控制料浆温度为10℃时，这样的轻质耐火骨料适合作为隔热保温材料使用。但是实践中发现，其强度还是偏低，而且镁铝尖晶石轻质耐火骨料所具有的通病-不耐水并没有得到解决。
本发明旨在提供一种轻质耐火骨料及其制备工艺，其强度高，隔热性能好，耐水性能也得到了很大的提高。
发明内容
本发明针对现有技术中的缺点，提供一种高强度轻质耐火骨料及其制备工艺，其强度高，隔热性能好，耐水性能也得到了很大的提高。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高强度轻质耐火骨料的生产工艺：
（1）制备泥浆：
按照重量份，将60-62份氧化铝(粒径2-3μm)，18-20份电熔镁砂(粒径5-9μm)，0.5-0.8份质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉（粒径为200-250nm），0.5份珍珠岩微粉(粒径20-25μm),0.6-0.9份礌石微粉(粒径15-20μm)，绢云母0.2份（粒径2μm）作为主要原料，球磨均匀后，保持温度15℃，继续加入25份苏州黏土、,0.8-1.1份SDBS发泡剂、0.5份三聚磷酸钠、6-6.5份糊精继续搅拌均匀制得混合的泥浆；
（2）烧结成型
将制好的泥浆在模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成，烧制分为3步：
第一步，以10℃/min的升速从室温升到180℃，保温30-40min；
第二步，以15℃/min的升速从室温升到800℃，保温10min；
第三步继续以8℃/min的升速从室温升到1500℃，保温2h后随炉冷却既得成品。
本发明人意外地发现，配制特定的配方，使用特定的生产工艺，可以制备出强度高，隔热性能好，耐水性能也好的轻质耐火骨料。
本发明的有益之处在于：
（1）本发明的轻质耐火骨料增强耐火砖质量轻，气孔率高，强度大，耐水性也比较良好。
（2）本发明从原料配方上进行了优化，包括物质的组分，粒径的选择，制得的轻质耐火骨料性能好。
（3）本发明还从烧结工艺上进行了优化，进行了三步法烧结保温成型，此举可大幅度提高成品的质量。
具体实施方式
实施例1：
高强度轻质耐火骨料的生产工艺：
（1）制备泥浆：
按照重量份，将60份氧化铝(粒径3μm)，18份电熔镁砂(粒径9μm)，0.5份质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉（粒径为250nm），0.5份珍珠岩微粉(粒径20μm),0.9份礌石微粉(粒径15μm)，绢云母0.2份（粒径2μm）作为主要原料，球磨均匀后，保持温度15℃，继续加入25份苏州黏土、,1.1份SDBS发泡剂、0.5份三聚磷酸钠、6份糊精继续搅拌均匀制得混合的泥浆；
（2）烧结成型
将制好的泥浆在20mm×20mm×20mm的模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成，烧制分为3步：
第一步，以10℃/min的升速从室温升到180℃，保温40min；
第二步，以15℃/min的升速从室温升到800℃，保温10min；
第三步继续以8℃/min的升速从室温升到1500℃，保温2h后随炉冷却既得成品。
实施例2：
高强度轻质耐火骨料的生产工艺：
（1）制备泥浆：
按照重量份，将62份氧化铝(粒径2μm)，20份电熔镁砂(粒径5μm)，0.8份质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉（粒径为200nm），0.5份珍珠岩微粉(粒径25μm),0.6份礌石微粉(粒径20μm)，绢云母0.2份（粒径2μm）作为主要原料，球磨均匀后，保持温度15℃，继续加入25份苏州黏土、,0.8份SDBS发泡剂、0.5份三聚磷酸钠、6.5份糊精继续搅拌均匀制得混合的泥浆；
（2）烧结成型
将制好的泥浆在20mm×20mm×20mm的模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成，烧制分为3步：
第一步，以10℃/min的升速从室温升到180℃，保温30min；
第二步，以15℃/min的升速从室温升到800℃，保温10min；
第三步继续以8℃/min的升速从室温升到1500℃，保温2h后随炉冷却既得成品。
实施例3：
高强度轻质耐火骨料的生产工艺：
（1）制备泥浆：
按照重量份，将61份氧化铝(粒径3μm)，19份电熔镁砂(粒径8μm)，0.6份质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉（粒径为240nm），0.5份珍珠岩微粉(粒径21μm),0.8份礌石微粉(粒径16μm)，绢云母0.2份（粒径2μm）作为主要原料，球磨均匀后，保持温度15℃，继续加入25份苏州黏土、,1.0份SDBS发泡剂、0.5份三聚磷酸钠、6.1份糊精继续搅拌均匀制得混合的泥浆；
（2）烧结成型
将制好的泥浆在20mm×20mm×20mm的模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成，烧制分为3步：
第一步，以10℃/min的升速从室温升到180℃，保温35min；
第二步，以15℃/min的升速从室温升到800℃，保温10min；
第三步继续以8℃/min的升速从室温升到1500℃，保温2h后随炉冷却既得成品。
实施例4：
高强度轻质耐火骨料的生产工艺：
（1）制备泥浆：
按照重量份，将60份氧化铝(粒径2μm)，18份电熔镁砂(粒径6μm)，0.7份质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉（粒径为210nm），0.5份珍珠岩微粉(粒径24μm),0.7份礌石微粉(粒径19μm)，绢云母0.2份（粒径2μm）作为主要原料，球磨均匀后，保持温度15℃，继续加入25份苏州黏土、,0.9份SDBS发泡剂、0.5份三聚磷酸钠、6.4份糊精继续搅拌均匀制得混合的泥浆；
（2）烧结成型
将制好的泥浆在20mm×20mm×20mm的模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成，烧制分为3步：
第一步，以10℃/min的升速从室温升到180℃，保温39min；
第二步，以15℃/min的升速从室温升到800℃，保温10min；
第三步继续以8℃/min的升速从室温升到1500℃，保温2h后随炉冷却既得成品。
实施例5：
对比例1，不采取分步烧结法：
轻质耐火骨料的生产工艺：
（1）制备泥浆：
按照重量份，将62份氧化铝(粒径3μm)，20份电熔镁砂(粒径7μm)，0.5份质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉（粒径为230nm），0.5份珍珠岩微粉(粒径22μm),0.9份礌石微粉(粒径17μm)，绢云母0.2份（粒径2μm）作为主要原料，球磨均匀后，保持温度15℃，继续加入25份苏州黏土、,0.8份SDBS发泡剂、0.5份三聚磷酸钠、6.2份糊精继续搅拌均匀制得混合的泥浆；
（2）烧结成型
将制好的泥浆在20mm×20mm×20mm的模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成，烧制分为3步：
以15℃/min的升速从室温升到1500℃，保温3h后随炉冷却既得成品。
实施例6：
对比例2，原料的粒径控制不落入本发明的范围内。
轻质耐火骨料的生产工艺：
（1）制备泥浆：
按照重量份，将61份氧化铝(粒径10μm)，19份电熔镁砂(粒径1.5μm)，0.8份质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉（粒径为80nm），0.5份珍珠岩微粉(粒径5μm),0.6份礌石微粉(粒径50μm)，绢云母0.2份（粒径20μm）作为主要原料，球磨均匀后，保持温度15℃，继续加入25份苏州黏土、,1.1份SDBS发泡剂、0.5份三聚磷酸钠、6.3份糊精继续搅拌均匀制得混合的泥浆；
（2）烧结成型
将制好的泥浆在20mm×20mm×20mm的模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成，烧制分为3步：
第一步，以10℃/min的升速从室温升到180℃，保温36min；
第二步，以15℃/min的升速从室温升到800℃，保温10min；
第三步继续以8℃/min的升速从室温升到1500℃，保温2h后随炉冷却既得成品。
实施例7：
对比例3，根据文献“发泡法制备轻质耐火骨料”,《玻璃与搪瓷》,第40卷第3期，所记载的最佳实施方式用发泡法制备轻质耐火骨料。
对试样的气孔率，气孔平均孔径，抗压强度，耐水性能进行测试，结果如下表所示：
此外，还观察到本发明的轻质耐火骨料110℃-水冷条件下的耐热震次数为8-15次，尤其是实施例1的耐热震次数最高，为15次。
由此可见，本发明的轻质轻质耐火骨料，强度大，耐水性也比较好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高强度轻质耐火骨料的生产方法，其步骤为：
（1）制备泥浆：
按照重量份，将60-62份氧化铝(粒径2-3μm)，18-20份电熔镁砂(粒径5-9μm)，0.5-0.8份质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉（粒径为200-250nm），0.5份珍珠岩微粉(粒径20-25μm),0.6-0.9份礌石微粉(粒径15-20μm)，绢云母0.2份（粒径2μm）作为主要原料，球磨均匀后，保持温度15℃，继续加入25份苏州黏土、,0.8-1.1份SDBS发泡剂、0.5份三聚磷酸钠、6-6.5份糊精继续搅拌均匀制得混合的泥浆；
（2）烧结成型
将制好的泥浆在模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成既得成品。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于:
步骤（2）烧制分为3步：
第一步，以10℃/min的升速从室温升到180℃，保温30-40min；
第二步，以15℃/min的升速从室温升到800℃，保温10min；
第三步继续以8℃/min的升速从室温升到1500℃，保温2h后随炉冷却既得成品。
3.权利要求1-2所述的方法制备得到的高强度轻质耐火骨料。
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