CN106673678A - 一种莫来石轻质隔热砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种莫来石轻质隔热砖及其制备方法。其技术方案是：所述莫来石轻质隔热砖的原料及其含量是：焦宝石为40~48wt%，蓝晶石为14~38wt%，粘土为6~16wt%，α‑Al2O3微粉为14~24wt%；结合剂为所述原料15~20wt%，造孔剂为所述原料45~60wt%。按上述原料、结合剂和造孔剂的含量，先将α‑Al2O3微粉与造孔剂混合，湿磨8~10h，得到均质泥浆；再将均质泥浆、焦宝石、蓝晶石、粘土和结合剂搅拌均匀，困料，成型，烘烤，在1325~1450℃条件下保温3~5h，即得莫来石轻质隔热砖。本发明节约资源、工艺简单和绿色环保，所制备的莫来石轻质隔热砖热稳定性好、导热系数低、体积密度小、烧后线收缩率低、耐压强度高和保温隔热效果好。
Description
技术领域
本发明属于轻质隔热砖技术领域。具体涉及一种莫来石轻质隔热砖及其制备方法。
背景技术
目前，受国内外能源匮乏和可利用能源价格的影响，新型节能耐火材料的开发在国内外具有巨大的市场需求。研发环境友好型隔热耐火材料和制备低密度、低导热、高强度、低成本的轻质隔热材料已成为主流方向。
“一种禾本科植物结构遗态的高硅莫来石及其制备方法”(CN201410457026.9)专利技术，以30~90wt%的铝溶胶为浸渍剂在常压或者103~104Pa条件下浸渍，搅拌均匀；再将浸渍铝溶胶的禾本植物在60~200℃条件下烘烤24~48h，然后在1100~1400℃条件下保温2~12h得到禾本植物遗态的高硅莫来石。所制制品虽耐压强度较高，但其缺陷是：制备工艺复杂，产品导热系数偏大，线收缩率较高。
“一种黏土轻质砖及其制备方法”(CN103435332A)专利技术，该专利技术以30~40wt%的蓝晶石或焦宝石、35~45wt%的粉煤灰和15~35wt%的塑性粘土为原料，外加所述原料35~55wt%的成孔剂或2~4wt%的聚苯乙烯球，再外加所述原料6~10wt%的结合剂，混匀，造粒，然后通过半干法振动加压成型制备轻质隔热砖，所制制品虽耐压强度较高和体积密度低，但缺陷是：制备工艺复杂和烧后线变化率较大。
“一种氧化铝轻质隔热耐火制品及其制备方法”(CN103145434B)专利技术，该技术以45~75wt%的刚玉颗粒、15~30wt%的氧化铝细粉和10~25wt%的α-Al2O3微粉为骨料原料，外加骨料原料40~60wt%的造孔剂和0.5~5.0wt%的结合剂，混匀，造粒，干燥，于120~210℃条件下烘烤24h。再以15~25wt%的一级骨料、25~35wt%的二级骨料、15~25wt%的三级骨料、15~25wt%的α-Al2O3的细粉和5~15wt%的“三石”为制品原料，外加制品原料1.0~5.0wt%的酚醛树脂，混匀成型，干燥，在1500~1750℃保温3~12小时，制得氧化铝轻质隔热耐火制品。所制制品虽耐压强度较高和资源消耗较低，但其缺陷是体积密度过大和轻质隔热效果差。
“莫来石轻质隔热耐火砖及其生产方法”(CN201410145534.3)的专利技术，该技术以25~35wt%的氢氧化铝/10~30wt%的焦宝石熟料/10~30wt%的蓝晶石和35~50wt%的粘结剂为原料，虽制备工艺简单和体积密度低，但其缺陷是耐压强度过低和导热系数偏大。
“一种莫来石轻质隔热砖及其制备方法”(CN201210542032.5)的专利技术，该技术以30~40wt%的焦宝石熟料、20~30wt%的粘土熟料、20~32wt%的蓝晶石微粉、2~8wt%的ρ-氧化铝微粉、1~6wt%的轻烧氧化钙和0.5~2wt%的二氧化硅微粉为原料，外加原料10~20wt%的水和0.5~2wt%的减水剂，混合调制成料浆。再外加原料0.1~0.5wt%泡沫剂制成的泡沫，搅拌，然后外加原料0.5~2wt%的凝胶剂、0.1~1wt%的热固性水溶性高分子化合物和0.5~2.5wt%的促凝剂搅拌，浇注成型，所制制品虽耐压强度较低、烧后线收缩较小和消耗资源较少，但其缺陷是浇注成型和发泡成型相结合成型难度较大，成本较高，体积密度偏大。
“一种基于焦宝石的莫来石轻质隔热砖及其制备方法”(201510942153.2)的专利技术，以20~38wt%的焦宝石、20~32wt%的蓝晶石、20~32wt%的粘土和14~26wt%的α-氧化铝微粉为原料，外加所述原料30~50wt%的锯末、5~11wt%的莫来石纤维和10~35wt%的结合剂，所制制品虽体积密度较低和制备工艺简单，但缺陷在于纤维在粉料中分散不均匀和耐压强度略低。
“工业窑炉隔热层低导热轻质耐火砖及其制备方法”(CN201210310541.5)专利技术，公开了一种工业氧化铝为10~15wt%、焦宝石熟料为10~15wt%、苏州土为4~7wt%、长石为4~7wt%、滑石为3~5wt%、明矾为3~5wt%，其余为铝矾土，加水研磨成泥浆；将松香皂溶解于骨胶液制成泡沫剂；泡沫剂加水后与泥浆混合，打泡成泡沫泥浆注入成型磨具中干燥。所制制品虽体积密度较低和耐压强度较高，但缺陷在于烧后线变化率偏大和导热系数偏大。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种节约资源、工艺简单和绿色环保的莫来石轻质隔热砖的制备方法；所制备的莫来石轻质隔热砖热稳定性好、导热系数低、体积密度小、烧后线收缩率低、耐压强度高和保温隔热效果好。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
所述莫来石轻质隔热砖的原料及其含量是：焦宝石为40~48wt%，蓝晶石为14~38wt%，粘土为6~16wt%，α-Al2O3微粉为14~24wt%；结合剂为所述原料15~20wt%，造孔剂为所述原料45~60wt%。
所述莫来石轻质隔热砖的制备方法是：按上述原料、结合剂和造孔剂的含量，先将α-Al2O3微粉与造孔剂混合，湿磨8~10h，得到均质泥浆，再将所述均质泥浆、焦宝石、蓝晶石、粘土和结合剂在室温条件下搅拌6~10h，困料，成型，在110℃条件下烘烤24h，在1325~1450℃条件下保温3~5h，即得莫来石轻质隔热砖。
所述造孔剂的制备方法是：按照锯末∶硅溶胶的质量比为(1.5~2)∶1，向锯末中加入硅溶胶，搅拌均匀，在103~104Pa条件下浸渍5~10min，烘干，得到改性锯末；然后将所述一次改性锯末球磨3~5h，将球磨后改性锯末在103~104Pa条件静置2~3min，烘干，得到造孔剂。
所述蓝晶石的主要化学成分是：SiO2为35~40wt%，Al2O3为55~60wt%，ZrO2为1~2wt%，Fe2O3为0.5~0.9wt%，CaO+MgO为0.5~0.8wt%，烧失为0.1~0.25wt%；所述蓝晶石的粒径小于0.088mm。
所述焦宝石的主要化学成分是：Al2O3为45~50wt%，SiO2为40~50wt%，Fe2O3为0.5~1wt%，CaO为0.5~0.6wt%，MgO为0.2~0.3wt%，Na2O为0.5~1.0wt%，K2O为0.1~0.2wt%，烧失为1~1.5wt%；所述焦宝石的粒径小于0.088mm。
所述粘土为苏州土、高岭土和广西泥中的一种。
所述α-Al2O3微粉的粒径小于0.088mm。
所述硅溶胶的浓度为5~15wt%。
所述造孔剂的中位径小于0.026mm。
所述结合剂为铝溶胶、木质素磺酸钙溶液、聚乙烯醇和ρ-Al2O3中的一种。
所述成型为半干法机压成型。
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：
本发明采用的主要原料为焦宝石，产量巨大，来源丰富；通过半干法机压制备生坯，成型工艺简单。本发明利用燃尽物法制备莫来石轻质隔热砖，烧成工艺简单，利用溶胶浸渍工艺的同时湿磨锯末和α-Al2O3微粉，使之在分子水平上充分混合，预制成莫来石骨架，增加了莫来石轻质隔热砖制品的强度，减少了污染气体的排放。
本发明制备的莫来石轻质隔热砖经检测：导热系数为0.1~0.3W/(m·K)，体积密度为0.5~0.8g·cm-3，烧后线收缩率小于1%，耐压强度为5~10MPa。
因此，本发明具有节约资源、绿色环保和工艺简单的特点，所制备的莫来石轻质隔热砖热稳定性好、导热系数低、体积密度小、烧后线收缩率低、耐压强度高和保温隔热效果好。
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，并非对本发明保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所述原料、造孔剂和成型技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述造孔剂的制备方法是：按照锯末∶硅溶胶的质量比为(1.5~2)∶1，向锯末中加入硅溶胶，搅拌均匀，在103~104Pa条件下浸渍5~10min，烘干，得到改性锯末；然后将所述一次改性锯末球磨3~5h，将球磨后改性锯末在103~104Pa条件静置2~3min，烘干，得到造孔剂。
所述蓝晶石的主要化学成分是：SiO2为35~40wt%，Al2O3为55~60wt%，ZrO2为1~2wt%，Fe2O3为0.5~0.9wt%，CaO+MgO为0.5~0.8wt%，烧失为0.1~0.25wt%；所述蓝晶石的粒径小于0.088mm。
所述焦宝石的主要化学成分是：Al2O3为45~50wt%，SiO2为40~50wt%，Fe2O3为0.5~1wt%，CaO为0.5~0.6wt%，MgO为0.2~0.3wt%，Na2O为0.5~1.0wt%，K2O为0.1~0.2wt%，烧失为1~1.5wt%；所述焦宝石的粒径小于0.088mm。
所述α-Al2O3微粉的粒径小于0.088mm。
所述硅溶胶的浓度为5~15wt%。
所述造孔剂的中位径小于0.026mm。
所述成型为半干法机压成型。
实施例1
一种莫来石轻质隔热砖及其制备方法。所述莫来石轻质隔热砖的原料及其含量是：焦宝石为40~44wt%，蓝晶石为33~38wt%，粘土为6~12wt%，α-Al2O3微粉为14~20wt%；结合剂为所述原料19~20wt%，造孔剂为所述原料45~48wt%。
所述莫来石轻质隔热砖的制备方法是：按上述原料、结合剂和造孔剂的含量，先将α-Al2O3微粉与造孔剂混合，湿磨8~10h，得到均质泥浆，再将所述均质泥浆、焦宝石、蓝晶石、粘土和结合剂在室温条件下搅拌6~10h，困料，成型，在110℃条件下烘烤24h，在1325~1350℃条件下保温3~5h，即得莫来石轻质隔热砖。
本实施例中：所述粘土为苏州土；所述结合剂为聚乙烯醇。
本实施例1所制备的莫来石轻质隔热砖经检测：导热系数为0.1~0.14W/(m·K)；烧后线收缩率为0.3~0.5%；体积密度为0.5~0.56g/cm3；耐压强度为5~6.5MPa。
实施例2
一种莫来石轻质隔热砖及其制备方法。所述莫来石轻质隔热砖的原料及其含量是：焦宝石为41~45wt%，蓝晶石为28~33wt%，粘土为7~13wt%，α-Al2O3微粉为15~21wt%；结合剂为所述原料18~19wt%，造孔剂为所述原料48~51wt%。
所述莫来石轻质隔热砖的制备方法是：按上述原料、结合剂和造孔剂的含量，先将α-Al2O3微粉与造孔剂混合，湿磨8~10h，得到均质泥浆，再将所述均质泥浆、焦宝石、蓝晶石、粘土和结合剂在室温条件下搅拌6~10h，困料，成型，在110℃条件下烘烤24h，在1350~1375℃条件下保温3~5h，即得莫来石轻质隔热砖。
本实施例中：所述粘土为高岭土；所述结合剂为铝溶胶。
本实施例2所制备的莫来石轻质隔热砖经检测：导热系数为0.14~0.18W/(m·K)；烧后线收缩率为0.1~0.3%；体积密度为0.55~0.61g/cm3；耐压强度为5.5~7MPa。
实施例3
一种莫来石轻质隔热砖及其制备方法。所述莫来石轻质隔热砖的原料及其含量是：焦宝石为42~46wt%，蓝晶石为23~28wt%，粘土为8~14wt%，α-Al2O3微粉为16~22wt%；结合剂为所述原料17~18wt%，造孔剂为所述原料51~54wt%。
所述莫来石轻质隔热砖的制备方法是：按上述原料、结合剂和造孔剂的含量，先将α-Al2O3微粉与造孔剂混合，湿磨8~10h，得到均质泥浆，再将所述均质泥浆、焦宝石、蓝晶石、粘土和结合剂在室温条件下搅拌6~10h，困料，成型，在110℃条件下烘烤24h，在1375~1400℃条件下保温3~5h，即得莫来石轻质隔热砖。
本实施例中：所述粘土为广西泥；所述结合剂为ρ-Al2O3。
本实施例3所制备的莫来石轻质隔热砖：导热系数0.18~0.22W/(m·K)；烧后线收缩率为0.5~0.65%；体积密度0.6~0.67g/cm3；耐压强度7~8.5MPa。
实施例4
一种莫来石轻质隔热砖及其制备方法。所述莫来石轻质隔热砖的原料及其含量是：焦宝石为43~47wt%，蓝晶石为19~23wt%，粘土为9~15wt%，α-Al2O3微粉为17~23wt%；结合剂为所述原料16~17wt%，造孔剂为所述原料54~57wt％。
所述莫来石轻质隔热砖的制备方法是：按上述原料、结合剂和造孔剂的含量，先将α-Al2O3微粉与造孔剂混合，湿磨8~10h，得到均质泥浆，再将所述均质泥浆、焦宝石、蓝晶石、粘土和结合剂在室温条件下搅拌6~10h，困料，成型，在110℃条件下烘烤24h，在1400~1425℃条件下保温3~5h，即得莫来石轻质隔热砖。
本实施例中：所述粘土为苏州土；所述结合剂为聚乙烯醇3。
本实施例4所制备的莫来石轻质隔热砖：导热系数为0.22~0.26W/(m·K)；烧后线收缩率为0.3~0.6%；体积密度为0.66~0.73g/cm3；耐压强度为8.5~9MPa。
实施例5
一种莫来石轻质隔热砖及其制备方法。所述莫来石轻质隔热砖的原料及其含量是：焦宝石为44~48wt%，蓝晶石为14~18wt%，粘土为10~16wt%，α-Al2O3微粉为18~24wt%；结合剂为所述原料15~16wt%，造孔剂为所述原料57~60wt%。
所述莫来石轻质隔热砖的制备方法是：按上述原料、结合剂和造孔剂的含量，先将α-Al2O3微粉与造孔剂混合，湿磨8~10h，得到均质泥浆，再将所述均质泥浆、焦宝石、蓝晶石、粘土和结合剂在室温条件下搅拌6~10h，困料，成型，在110℃条件下烘烤24h，在1425~1450℃条件下保温3~5h，即得莫来石轻质隔热砖。
本实施例中：所述粘土为高岭土；所述结合剂为木质素磺酸钙溶液。
本实施例5所制备的莫来石轻质隔热砖经检测：导热系数为0.26~0.3W/(m·K)；烧后线收缩率为0.6~0.8%；体积密度为0.72~0.8g/cm3；耐压强度为9~10MPa。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式采用的主要原料为焦宝石，产量巨大，来源丰富；通过半干法机压制备生坯，成型工艺简单。本具体实施方式利用燃尽物法制备莫来石轻质隔热砖，烧成工艺简单，利用溶胶浸渍工艺的同时湿磨锯末和α-Al2O3微粉，使之在分子水平上充分混合，预制成莫来石骨架，增加了莫来石轻质隔热砖制品的强度，减少了污染气体的排放。
本具体实施方式制备的莫来石轻质隔热砖经检测：导热系数为0.1~0.3W/(m·K)，体积密度为0.5~0.8g·cm-3，烧后线收缩率小于1%，耐压强度为5~10MPa。
因此，本具体实施方式具有节约资源、绿色环保和工艺简单的特点，所制备的莫来石轻质隔热砖热稳定性好、导热系数低、体积密度小、烧后线收缩率低、耐压强度高和保温隔热效果好。
Claims (10)
1.一种莫来石轻质隔热砖的制备方法，其特征在于所述莫来石轻质隔热砖的原料及其含量是：焦宝石为40~48wt%，蓝晶石为14~38wt%，粘土为6~16wt%，α-Al2O3微粉为14~24wt%；结合剂为所述原料15~20wt%，造孔剂为所述原料45~60wt%；
所述莫来石轻质隔热砖的制备方法是：按上述原料、结合剂和造孔剂的含量，先将α-Al2O3微粉与造孔剂混合，湿磨8~10h，得到均质泥浆，再将所述均质泥浆、焦宝石、蓝晶石、粘土和结合剂在室温条件下搅拌6~10h，困料，成型，在110℃条件下烘烤24h，在1325~1450℃条件下保温3~5h，即得莫来石轻质隔热砖；
所述造孔剂的制备方法是：按照锯末∶硅溶胶的质量比为(1.5~2)∶1，向锯末中加入硅溶胶，搅拌均匀，在103~104Pa条件下浸渍5~10min，烘干，得到改性锯末；然后将所述一次改性锯末球磨3~5h，将球磨后改性锯末在103~104Pa条件静置2~3min，烘干，得到造孔剂。
2.根据权利要求1所述的莫来石轻质隔热砖的制备方法，其特征在于所述蓝晶石的主要化学成分是：SiO2为35~40wt%，Al2O3为55~60wt%，ZrO2为1~2wt%，Fe2O3为0.5~0.9wt%，CaO+MgO为0.5~0.8wt%，烧失为0.1~0.25wt%；所述蓝晶石的粒径小于0.088mm。
3.根据权利要求1所述的莫来石轻质隔热砖的制备方法，其特征在于所述焦宝石的主要化学成分是：Al2O3为45~50wt%，SiO2为40~50wt%，Fe2O3为0.5~1wt%，CaO为0.5~0.6wt%，MgO为0.2~0.3wt%，Na2O为0.5~1.0wt%，K2O为0.1~0.2wt%，烧失为1~1.5wt%；所述焦宝石的粒径小于0.088mm。
4.根据权利要求1所述的莫来石轻质隔热砖及其制备方法，其特征在于所述粘土为苏州土、高岭土和广西泥中的一种。
5.根据权利要求1所述的莫来石轻质隔热砖的制备方法，其特征在于所述α-Al2O3微粉的粒径小于0.088mm。
6.根据权利要求1所述的莫来石轻质隔热砖及其制备方法，其特征在于所述硅溶胶的浓度为5~15wt%。
7.根据权利要求1所述的莫来石轻质隔热砖的制备方法，其特征在于所述造孔剂的中位径小于0.026mm。
8.根据权利要求1所述的莫来石轻质隔热砖的制备方法，其特征在于所述结合剂为铝溶胶、木质素磺酸钙溶液、聚乙烯醇和ρ-Al2O3中的一种。
9.根据权利要求1所述的莫来石轻质隔热砖的制备方法，其特征在于所述成型为半干法机压成型。
10.一种莫来石轻质隔热砖，其特征在于所述莫来石轻质隔热砖是根据权利要求1~9项中任一项所述的莫来石轻质隔热砖的制备方法所制备的莫来石轻质隔热砖。
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