CN106242595A - 一种耐火材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐火材料及制备方法，该耐火材料按重量百分含量计配方如下：粉煤灰60%~80%、煤矸石10%~20%、硅矿石10%~30%。本发明还提供一种主要以粉煤灰为原料制备耐火材料的制备方法，步骤如下：（1）称取粉煤灰60%~80%、煤矸石10%~20%、硅矿石10%~30%；（2）将上述组分研磨并筛分成粒径为粗颗粒、中颗粒、细颗粒三种从而进行混料，混料比例为粗颗粒：中颗粒：细颗粒=7:1:2；（3）成型采用半干法双面加压，成型压力控制在20MPa~40MPa，在1050℃~1350℃下烧制10~12小时，得到粉煤灰耐火材料。

Description

_种耐火材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明公开一种耐火材料及其制备方法，固体废弃物资源化领域。

背景技术

[0002] 根据耐火材料的成分不同，其分为五大类，硅铝系粘土砖则是其中代表之一，粘土 砖主要由莫来石(25%~50%)、玻璃相（25%~60%)和方石英及石英所组成。通常以硬质粘土 为原料，预先煅烧成熟料，然后配以软质粘土，以半干法或可塑法成型，温度在1300~1400 °C烧成粘土砖制品。

[0003] 然而国家在2005年正式推行禁止使用实心粘土砖的政策，以开发推广新型墙体材 料为手段，进而达到推进建筑节能的目标。并要求截止到2010年底，所有城市城区禁止使用 实心粘土砖。国家发改委、国土资源部、建设部和农业部联合发布《关于印发进一步做好禁 止使用实心粘土砖工作的意见的通知》。禁止用粘土砖的原因如下：（1)粘土属于耕地，为了 保护珍贵的土地资源，保护耕地；（2)切实做好节能减排，保护生存环境，国家有关部门下了 建筑行业施工禁止使用普通粘土烧结的禁令。所以找寻粘土的替代品就成为了这个领域所 需要攻克的难题之一。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种耐火材料，由以下原料制备得到：粉煤灰60%~80%、煤 矸石10%~20%、硅矿石10%~30%;各原料质量百分比之和为100%。

[0005] 本发明的另一目的所述耐火材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤： (1) 将粉煤灰、煤矸石、硅矿石研磨并筛分成粒径为粗颗粒、中颗粒、细颗粒三种从而进 行混料； (2) 成型采用半干法双面加压，然后在1050 °C~1350°C下烧制8~12小时烘炉得到耐火材 料。

[0006] 优选的，本发明步骤（1)所述粗颗粒的粒度为6-32目，中颗粒的粒度为32-150目， 细颗粒的粒度为多150目，其中，粗颗粒、中颗粒、细颗粒的质量比为7:1:2。

[0007] 优选的，本发明步骤(2)所述半干法成型的溶液为0.075mol/L硫酸铝溶液，所占比 例为全部干料质量的10%~15%。

[0008] 优选的，本发明步骤(2)所述中成型压力为20MPa~40MPa。

[0009] 本发明的原理： 本发明主要是由于混合料中的煤灰质及粘土矿物质在炉内高温（1050~1350°C )状态 下急冷的转化产物，发生反应： 3(Al2〇3 · 2Si〇2)-3Al2〇3 · 2Si〇2(-次莫来石化)+Si〇2 当粉煤灰与γ -ai2o3混合加热时，直接进行二次莫来石化，γ -ai2o3通过调整具有缺 陷的尖晶石结构，与粉煤灰中无定形的Si〇2结合，形成莫来石，并在粉煤灰中已有针状莫来 石（晶核）的基础上生长，形成柱状莫来石晶体，其反应过程可表示为： 3γ-Α12〇3+ 2Si〇2-3Al2〇3 · 2Si〇2 〇

[0010] 本发明的有益效果： (1) 本发明的耐火性能可以很好的在600 °01000 °C且温度波动稳定的热工设备中使 用； (2) 硅矿石在混合料中的主要作用是替代粘土从而提供二氧化硅及粘土质矿物，大幅 增强了粉煤灰类砖体的抗压、抗折等力学性能； (3) 粉煤灰、煤矸石价格显著低于其他原料，成本极低； (4) 本发明制备方法简单，原材料易得，制备的整个过程无污染，经济且环保，使得粉煤 灰、煤矸石这类本来污染环境的固体废弃物得到有效的再利用。

附图说明

[0011] 图1为实施例1制备得到的耐火材料的扫描电镜(SEM)图； 图2为实施例2制备得到的耐火材料的扫描电镜(SEM)图； 图3为实施例3制备得到的耐火材料的扫描电镜(SEM)图； 图4为实施例4制备得到的耐火材料的扫描电镜(SEM)图； 图5为对比例1制备得到的耐火材料的扫描电镜(SEM)图； 图6为对比例2制备得到的耐火材料的扫描电镜(SEM)图； 图7为对比例3制备得到的耐火材料的扫描电镜(SEM)图； 图8为对比例4制备得到的耐火材料的扫描电镜(SEM)图。

具体实施方式

[0012] 下面结合实施例对本发明作进一步详明，但本发明保护范围并不限于所述内容。 [0013] 实施例1 本实施例所述耐火材料由80%的粉煤灰、10%的煤矸石、10%的硅矿石制备得到，具体过 程为： (1) 将800g粉煤灰、100g煤矸石、100g硅矿石研磨并筛分成粒径为粗颗粒(6-32目）、中 颗粒(32-150目）、细颗粒（多150目）三种从而进行混料，其中，粗颗粒、中颗粒、细颗粒的质 量比为7:1:2; (2) 成型采用半干法双面加压，成型压力为20MPa，然后在1050°C下烧制10小时烘炉得 到耐火材料，其中，半干法成型的溶液为0.〇75mol/L硫酸铝溶液，所占比例为全部干料质量 的 10%〇

[0014] 制得耐火材料性能测试如表1所示。

[0015] 实施例2 本实施例所述耐火材料由70%的粉煤灰、10%的煤矸石、20%的硅矿石制备得到，具体过 程为： (1) 将700g粉煤灰、100g煤矸石、200g硅矿石研磨并筛分成粒径为粗颗粒(6-32目）、中 颗粒(32-150目）、细颗粒（多150目）三种从而进行混料，其中，粗颗粒、中颗粒、细颗粒的质 量比为7:1:2; (2) 成型采用半干法双面加压，成型压力为40MPa，然后在1100°C下烧制12小时烘炉得 到粉煤灰耐火材料，其中，半干法成型的溶液为〇.〇75mol/L硫酸铝溶液，所占比例为全部干 料质量的10%。

[0016] 制得耐火材料性能测试如表1所示。

[0017] 实施例3 本实施例所述耐火材料由80%的粉煤灰、10%的煤矸石、10%的硅矿石制备得到，具体过 程为： (1) 将600g粉煤灰、100g煤矸石、300g硅矿石研磨并筛分成粒径为粗颗粒(6-32目）、中 颗粒(32-150目）、细颗粒（多150目）三种从而进行混料，其中，粗颗粒、中颗粒、细颗粒的质 量比为7:1:2; (2) 成型采用半干法双面加压，成型压力为40MPa，然后在1250Γ下烧制10小时烘炉得 到粉煤灰耐火材料，其中，半干法成型的溶液为〇.〇75mol/L硫酸铝溶液，所占比例为全部干 料质量的15%。

[0018] 制得耐火材料性能测试如表1所示。

[0019] 实施例4 本实施例所述耐火材料由60%的粉煤灰、20%的煤矸石、20%的硅矿石制备得到，具体过 程为： (1) 将600g粉煤灰、200g煤矸石、200g硅矿石研磨并筛分成粒径为粗颗粒(6-32目）、中 颗粒(32-150目）、细颗粒（多150目）三种从而进行混料，其中，粗颗粒、中颗粒、细颗粒的质 量比为7:1:2; (2) 成型采用半干法双面加压，成型压力为40MPa，然后在1350Γ下烧制12小时烘炉得 到粉煤灰耐火材料，其中，半干法成型的溶液为〇.〇75mol/L硫酸铝溶液，所占比例为全部干 料质量的15%。

[0020] 对比例:其余内容同实施例1~4,不同在于不添加硅矿石。

[0021]图1~4为本发明实施例1~4的扫描电镜（SEM)图，由SEM图观察发现，1100°C下莫来 石呈现出松针状骨架，1100°c后，制品骨架相对较松散，松针状骨架不再明显，结果显示生 成莫来石说明试样中的莫来石晶体非常细小，且被玻璃质包裹，依次观察l〇50°01350°c可 发现莫来石逐渐由针状发育成柱状，试样结构渐致密。

[0022] 图4~8为相同实验条件下无硅矿石添加的扫描电镜图（SEM)图，制品中的晶体形态 基本无松针状结构，从SEM图中没有观察到松针状莫来石。

[0023] 表1实施例1~4制备得到的耐火材料的性能

[0024] 表2对比例1~4制备得到的耐火材料的性能

Claims (5)

1. 一种耐火材料，其特征在于，由以下原料制备得到:粉煤灰60%~80%、煤矸石10%~20%、 硅矿石10%~30%;各原料质量百分比之和为100%。

2. 权利要求1所述耐火材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤： (1) 将粉煤灰、煤矸石、硅矿石研磨并筛分成粒径为粗颗粒、中颗粒、细颗粒三种从而进 行混料； (2) 成型采用半干法双面加压，然后在1050°01350°C下烧制8~12小时烘炉得到耐火材 料。

3. 根据权利要求2所述耐火材料的制备方法，其特征在于：步骤（1)所述粗颗粒的粒度 为6-32目，中颗粒的粒度为32-150目，细颗粒的粒度为多150目，其中，粗颗粒、中颗粒、细颗 粒的质量比为7:1:2。

4. 根据权利要求2所述耐火材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中半干法成型的溶 液为0.075mol/L硫酸铝溶液，所占比例为全部干料质量的10%~15%。

5. 根据权利要求2所述耐火材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述中成型压力为 20MPa~40MPa。