CN1062532C - 粉煤灰轻质隔热耐火砖 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以粉煤灰为主要原料的轻质隔热耐火砖，含有粉煤灰70-90%、其它轻质材料5-25%、结合粘土或/和膨润土5-25%，并添加复合外加剂。其中主要原料粉煤灰是直接采用未经分选的工业废灰-粉煤灰，制品具有与漂珠隔热耐火砖基本相近的性能，成本仅为漂珠隔热耐火砖的一半，生产工艺简单，可达到大量利用粉煤灰，变废为宝的目的。制品可用于各种工业窑炉作隔热保温层。
Description
本发明属于耐火材料领域，具体来说属于轻质隔热耐火材料，尤其是以粉煤灰为主要原料的轻质隔热耐火材料。
粉煤灰是火力发电厂燃煤锅炉排放出来的工业废灰，长期以来，这些废灰堆积于贮灰场，占用大量土地，且造成严重的环境污染。如何合理地利用这些工业废灰，人们进行了各种探讨，在现有技术中较多的是利用粉煤灰作建筑材料的一种新的掺合料，例如中国发明专利申请“用粉煤灰制造陶瓷饰面砖的方法”(申请号：91107284.5文献号：CN1070177A)和中国发明专利申请“烧结粘土粉煤灰轻质砖”(申请号： 91102981.8文献号：CN1066437A)，这无疑为建材行业降低成本，扩大材料资源开辟了新的途径。在耐火材料行业中，由于行业的特殊性，对耐火材料必须有耐高温及高温下承重的特殊要求。现有技术中亦有中国发明专利申请“高温耐火砖”(申请号：91107109文献号：CN1052841A)中提出用粉煤灰作耐火原料组份之一来制造高温耐火砖，并称该砖“可作高温耐火结构材料”。该方案中粉煤灰的用量达30-70％，耐火度达1580℃(根据国家标准GB4415-84，这相当于较差的粘土质耐火砖N-6)，这是粉煤灰用于制作耐火材料的一个尝试，但该技术方案存在如下缺陷：首先，其配料组成均为粉料，没有配入在高温下起骨架作用的能够承重的骨料，不符合作高温结构的重质耐火材料配料中“粗、中、细”三级配合的原则，这样组成的砖烧结之后，高温性能必定很差，尽管其常温强度很高也无济于事，从其荷重软化指标低于GB4415-84也就可以看出其高温性能之不佳，因此只可能用于温度变化不大和温度不高的地方。其次，发明目的之一降低成本实际上达不到，由于其配料上的不合理，为了提高制品的强度，采用了加入大量硫酸、磷酸、草酸的办法来提高制品的结合强度，避开这一措施技术上的不合理不说，它使成本大大地提高了，其磷酸加入量为4-6％目前市场价磷酸3500-4500元/吨，按平均加入量5％计，每吨材料仅磷酸一项就需增加200元左右的成本，而较其性能更好的粘土耐火砖市场价格仅300-400元/吨，由此可见其成本是极高的，与发明目的相违。此外，由于粉煤灰中含有的杂质量(R2O+RO)一般都＞10％，对于可作高温耐火结构材料的重质耐火砖而言，可掺入粉煤灰的量是有限的，大量掺入必将影响制品的高温性能，所以，该申请没有合理地利用粉煤灰本身的特点，所采用的技术方案又不合理，因此无实用可行性。80年代开始的采用从粉煤灰中分选(或浮选)出漂珠作为新的轻质耐火原料从而生产轻质隔热砖的方法较好地利用了粉煤灰，而且，漂珠轻质隔热砖在市场上已逐步取代了传统方法制造的隔热耐火砖。但是，由于漂珠仅占粉煤灰总量的5％；首先，需求受到量的限制；其次，漂珠必须从粉煤灰中干选或湿选出来，在一定程度上提高了材料的成本；最后选取漂珠后遗留下来的大量粉煤灰仍然无法利用。因此，在现有技术中，尚无合理地、大量地直接应用粉煤灰制作耐火材料的成功记载。
本发明的目的是提供一种可大量、直接应用粉煤灰制作的轻质隔热耐火砖，该轻质隔热耐火砖具有与漂珠砖基本相近的性能，且生产成本低廉。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
采用电厂粉煤灰为主要原料，加入其它轻质材料，耐火结合粘土或/和膨润土，使其含有(按重量％计)：
粉煤灰 70～90％
其它轻质材料 5～25％
耐火结合粘土或/和膨润土 5～25％
作为配料之一的其它轻质材料可以是硅藻土、木屑、漂珠、珍珠岩、粘土质轻骨料或者它们的混合物。
在以上组分为100％的混合物中，再添加占混合物总量为1～2.5％的复合外加剂。复合外加剂是一种含有硫酸铝、磷酸铝、糊精、硼砂的悬浊液，其中包含有：
硫酸铝 30～50％
磷酸铝 15～40％
糊精 10～30％
硼砂 5～15％
复合外加剂中还可以含有0.1～0.2％的羧甲基纤维素。
本发明要求应尽可能选择铝含量较高的粉煤灰，以AL2O3≥25％为佳。
将上述物质混合均匀，按普通耐火隔热砖的生产工艺成型，煅烧成体积密度为0.6、0.8、1.0g/cm3的三种轻质隔热耐火砖，其制成品外观与漂珠隔热砖相同，为米黄色，制成品的导热系数和耐压强度达到漂珠隔热耐火砖的水平。
采用耐火材料通用的检验方法和设备，依GB-3994-83《粘土质隔热耐火砖》对本发明的制成品进行检测，其性能指标如下：
本发明所述的制品，具有下述优点：
1．可以直接采用100％的工业废灰-粉煤灰(不需分选等复杂工序)来制造隔热耐火材料，开辟了粉煤灰在轻质耐火材料工业中的应用途径，化害为利，解决了环境污染问题。
2．本发明提供的制品可用与漂珠隔热耐火砖相同的工艺制造，由于原料来源广泛，与漂珠隔热砖相比，其原料成本费用仅为漂珠隔热耐火砖的一半。
3．本发明提供的制品除工作温度低于现在大量应用的漂珠隔热火砖50℃以外，耐压强度和导热系数都达到漂珠隔热耐火砖水平。高于粘土质隔热耐火砖国家标准(GB3994-83)(因目前尚无漂珠隔热耐火砖的国家标准，故也可参照国际标准ISO2245)。
4．本发明提供的制品较大地改善了漂珠隔热耐火砖的抗热震稳定性差的弊病，而且有较好的抗热震稳定性能，例如漂珠隔热耐火砖的抗热震稳定性为0次(检测条件：放入800℃炉中，保温20分钟，然后拿出，空气中冷却5分钟即破裂成若干碎片)而粉煤灰隔热耐火砖的抗热震稳定性为)30次(检测条件同上，经30次反复循环未破坏，试样为0.8g/cm3制品)。
实施例1
一．组份配比(按重量百分比计)
配比1：
粉煤灰 70-80％
硅藻土+珍球岩 10-20％
粘土或/和膨润土 10-20％
配比2：
粉煤灰 70-80％
漂珠+木屑 10-20％
粘土或/和膨润土 10-20％
在配比1或2的组份总和为100％的混合物中加入占混合物总量2.5％的复合外加剂。
将上述各物质按配比混合，按普通耐火隔热砖的半干法工艺机压或手工成型，并按轻质耐火隔热砖的烧成工艺煅烧。
二．制成的粉煤灰隔热耐火砖的性能指标：
体积密度 0.6g/cm3
耐压强度 2.5-3.5MPa
导热系数 0.18-0.19W/(m·K)
耐火度 ＞1580℃
重烧线变化不大于2％的温度 1150℃
三．检验方法：
采用耐火材料通用的检验方法和设备，依GB-3994-83《粘土质隔热耐火砖》进行检测。
实施例2：
一．组份配比(按重量百分比计)
配比1
粉煤灰 80-90％
漂珠+木屑 5-15％
粘土或膨润土 5-15％
配比2
粉煤灰 80-90％
珍珠岩+漂珠 5-15％
粘土或膨润土 5-15％
在配比1或2的组份总和为100％的混合物中加入占混合物总量1.5-2％的复合外加剂。
将上述各物质混合，按与实施例1相同的工艺成型和煅烧。
二．制成的粉煤灰隔热耐火砖的性能指标：
体积密度 0.8g/cm3
耐压强度 3.5～4.5MPa
导热系数 0.21-0.23W/(m·K)
耐火度 ＞1610℃
重烧线变化不大于2％的温度 1200℃
三．检测方法、设备、标准同实施例1。
实施例3
一．组份配比(按重量百分比计)
配比1
粉煤灰 80-90％
木屑 5-10％
粘土 5-15％
配比2
粉煤灰 80-90％
粘土质轻骨料+木屑 5-15％
粘土 5-15％
在配比1或2的组份总和为100％的混合物中加入占混合物总量为1-1.5％的复合外加剂。
将上述各物质混合，按与实施例1相同的工艺成型和煅烧。
二．制成的粉煤灰隔热耐火砖的性能指标：
体积密度 1.0g/cm3
耐压强度 5.0～6.5MPa
导热系数 0.23～0.25W/(m·K)
耐火度 ＞1630℃
重烧线变化不大于2％的温度 1200℃
三．检测方法、设备、标准同实施例1。
Claims (1)
1、一种粉煤灰轻质隔热耐火砖，其特征在于包含有(按重量％计)：
粉煤灰 70～90％
其它轻质材料 5～25％
耐火结合粘土或/和膨润土 5～25％
以及占上述混合物总量为1～2.5％的复合外加剂，
所述的其它轻质材料是硅藻土、木屑、漂珠、珍珠岩、粘土质轻骨料或者它们之中的混合物，
所述的复合外加剂是一种含有硫酸铝、磷酸铝、糊精、硼砂的悬浊液，其中包含有：
硫酸铝 30～50％
磷酸铝 15～40％
糊精 10～30％
硼砂 5～15％。
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