CN107963897B - 一种高强型轻质耐火材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强型轻质耐火材料的制备方法，属于耐火材料技术领域。本发明通过毛竹纤维制备纤维素凝胶液，与粘度较高的桃胶复合并制备复合凝胶液，由于将膨胀珍珠岩颗粒填充至凝胶材料中，在高温煅烧环境下，凝胶失水并形成固体，同时膨胀珍珠岩颗粒持续增强其体积，在凝胶颗粒中形成一个个均一的孔洞结构，再在高温环境下煅烧后凝胶炭化并部分高温分解，从而相互贯通形成连续的孔道结构，通过形成的连续的孔道结构，有效提高耐火材料的力学性能，同时有效降低材料的密度，达到轻质材料的标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强型轻质耐火材料的制备方法，属于耐火材料技术领域。
背景技术
耐火材料是制造炉衬与高温下使用的容器、部件不可或缺的基础材料。随着低碳经济时代的来临，作为炉衬的耐火材料对于工业炉的节能减排起着非常重要的作用。轻质耐火材料又被称为隔热耐火材料，具有体积密度小、导热系数低等特点。因此，轻质耐火材料多被用于工业窑炉的隔热层，达到节能减排目的。轻质耐火材料通常指总气孔率不低于45%的耐火材料制品。其具有气孔率高、体积密度小、热导率低等特点，也称为绝热耐火材料或隔热耐火材料。轻质耐火材料是由晶相、非晶相等固相和气相组合而成多相体，其中的固相大多数是非金属氧化物，材料气孔中气相的热导率比固相低，同时气固相之间传导热量时传导方式发生改变，使轻质耐火材料的热导率大大降低，具有了良好的隔热效果。
我国目前生产的轻质耐火材料主要为硅质、粘土质、高铝质和刚玉质。其中以高纯莫来石和刚玉质，包括氧化铝空心球，轻质耐火材料制品使用性能最为优良。但是在实际应用中，还是存在着许多不尽如人意的地方。现有的轻质耐火材料由于力学性能较差，不能满足现有材料对使用的需求，所以制备一种具有较高力学性能的耐火材料很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对轻质耐火材料力学性能较差的问题，提供了一种高强型轻质耐火材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）取毛竹并将其置于刨片机中，打成刨花，洗涤干净，得毛竹刨花，收集毛竹刨花并研磨过筛，得竹刨花颗粒；
（2）按重量份数计，分别称量45～50份氢氧化钠溶液，10～15份竹刨花颗粒和3～5份尿素置于烧杯中，搅拌混合并冷冻处理，静置至室温并过滤，收集得过滤液；
（3）按重量份数计，分别称量45～50份过滤液、1～2份乙酸乙酯、0.5～1.0份乙酸和1.0～1.5份三氯甲烷置于三角烧瓶中，搅拌混合并静置固化，过滤 收集滤液得凝胶液；
（4）按质量比1:5，将桃胶粉末添加至凝胶液中，搅拌混后得混合液并重量份数计，分别称量45～50份混合液、10～15份膨胀珍珠岩和3～5份油页岩置于搅拌机中，搅拌混合得混合浆液；
（5）按重量份数计，分别称量45～50份混合浆液、10～15份去离子水、25～30份粉煤灰和3～5份硅酸盐水泥和6～8份高岭石置于搅拌机中，搅拌混合并浇注至模具中，压制成型并收集成型模具，将模具置于隧道窑中，烧制成型并静置冷却至室温，即可制备得一种高强型轻质耐火材料。
步骤（1）所述的刨花长度为20～30mm。
步骤（2）所述的冷冻处理温度为-15～-10℃。
步骤（5）所述的压制成型压强为2～3MPa。
步骤（5）所述的烧制成型温度为1250～1550℃。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明通过毛竹纤维制备纤维素凝胶液，与粘度较高的桃胶复合并制备复合凝胶液，由于将膨胀珍珠岩颗粒填充至凝胶材料中，在高温煅烧环境下，凝胶失水并形成固体，同时膨胀珍珠岩颗粒持续增强其体积，在凝胶颗粒中形成一个个均一的孔洞结构，再在高温环境下煅烧后凝胶炭化并部分高温分解，从而相互贯通形成连续的孔道结构，通过形成的连续的孔道结构，有效提高耐火材料的力学性能，同时有效降低材料的密度，达到轻质材料的标准；
（2）本发明轻质耐火材料中添加了油页岩，油页岩经高温煅烧后发生分解并生成非晶石英相和莫来石相，从而产生体积膨胀，且烧成温度的升高导致二氧化硅增多，填充了材料总多余孔隙结构，加速了复合材料烧结的的速度，基质更加致密，内部孔隙趋于缩小并且分布更加均匀，降低材料显气孔率，提高了材料的力学性能。
具体实施方式
取毛竹并将其置于刨片机中，打成长度为20～30mm的刨花，用清水冲洗3～5次后再在干燥窑中干燥处理，干燥至含水量为5～8％得毛竹刨花，收集毛竹刨花并研磨过200目筛，得竹刨花颗粒并按重量份数计，分别称量45～50份质量分数10％氢氧化钠溶液，10～15份竹刨花颗粒和3～5份尿素置于烧杯中，搅拌混合并置于-15～-10℃下冷冻处理3～5h，静置至室温并过滤，收集得过滤液并按重量份数计，分别称量45～50份过滤液、1～2份乙酸乙酯、0.5～1.0份乙酸和1.0～1.5份三氯甲烷置于三角烧瓶中，搅拌混合并静置固化10～15min，过滤 收集滤液得凝胶液；按质量比1:5，将桃胶粉末添加至凝胶液中，搅拌混后得混合液并重量份数计，分别称量45～50份混合液、10～15份膨胀珍珠岩和3～5份油页岩置于搅拌机中，搅拌混合得混合浆液按重量份数计，分别称量45～50份混合浆液、10～15份去离子水、25～30份粉煤灰和3～5份硅酸盐水泥和6～8份高岭石置于搅拌机中，搅拌混合并浇注至模具中，将模具置于2～3MPa下压制成型并收集成型模具，将模具置于隧道窑中，再在1250～1550℃下烧制20～24h，静置冷却至室温，即可制备得一种高强型轻质耐火材料。
实例1
取毛竹并将其置于刨片机中，打成长度为20mm的刨花，用清水冲洗3次后再在干燥窑中干燥处理，干燥至含水量为5％得毛竹刨花，收集毛竹刨花并研磨过200目筛，得竹刨花颗粒并按重量份数计，分别称量45份质量分数10％氢氧化钠溶液，10份竹刨花颗粒和3份尿素置于烧杯中，搅拌混合并置于-15℃下冷冻处理3h，静置至室温并过滤，收集得过滤液并按重量份数计，分别称量45份过滤液、1份乙酸乙酯、0.5份乙酸和1.0份三氯甲烷置于三角烧瓶中，搅拌混合并静置固化10min，过滤 收集滤液得凝胶液；按质量比1:5，将桃胶粉末添加至凝胶液中，搅拌混后得混合液并重量份数计，分别称量45份混合液、10份膨胀珍珠岩和3份油页岩置于搅拌机中，搅拌混合得混合浆液按重量份数计，分别称量45份混合浆液、10份去离子水、25份粉煤灰和3份硅酸盐水泥和6份高岭石置于搅拌机中，搅拌混合并浇注至模具中，将模具置于2MPa下压制成型并收集成型模具，将模具置于隧道窑中，再在1250℃下烧制20h，静置冷却至室温，即可制备得一种高强型轻质耐火材料。
实例2
取毛竹并将其置于刨片机中，打成长度为20mm的刨花，用清水冲洗3次后再在干燥窑中干燥处理，干燥至含水量为5％得毛竹刨花，收集毛竹刨花并研磨过200目筛，得竹刨花颗粒并按重量份数计，分别称量45份质量分数10％氢氧化钠溶液，10份竹刨花颗粒和3份尿素置于烧杯中，搅拌混合并置于-15℃下冷冻处理3h，静置至室温并过滤，收集得过滤液并按重量份数计，分别称量45份过滤液、1份乙酸乙酯、0.5份乙酸和1.0份三氯甲烷置于三角烧瓶中，搅拌混合并静置固化12min，过滤 收集滤液得凝胶液；按质量比1:5，将桃胶粉末添加至凝胶液中，搅拌混后得混合液并重量份数计，分别称量45份混合液、10份膨胀珍珠岩和3份油页岩置于搅拌机中，搅拌混合得混合浆液按重量份数计，分别称量45份混合浆液、10份去离子水、25份粉煤灰和3份硅酸盐水泥和6份高岭石置于搅拌机中，搅拌混合并浇注至模具中，将模具置于2MPa下压制成型并收集成型模具，将模具置于隧道窑中，再在1250℃下烧制20h，静置冷却至室温，即可制备得一种高强型轻质耐火材料。
实例3
取毛竹并将其置于刨片机中，打成长度为25mm的刨花，用清水冲洗4次后再在干燥窑中干燥处理，干燥至含水量为7％得毛竹刨花，收集毛竹刨花并研磨过200目筛，得竹刨花颗粒并按重量份数计，分别称量47份质量分数10％氢氧化钠溶液，12份竹刨花颗粒和4份尿素置于烧杯中，搅拌混合并置于-12℃下冷冻处理4h，静置至室温并过滤，收集得过滤液并按重量份数计，分别称量47份过滤液、2份乙酸乙酯、0.7份乙酸和1.2份三氯甲烷置于三角烧瓶中，搅拌混合并静置固化12min，过滤 收集滤液得凝胶液；按质量比1:5，将桃胶粉末添加至凝胶液中，搅拌混后得混合液并重量份数计，分别称量47份混合液、12份膨胀珍珠岩和4份油页岩置于搅拌机中，搅拌混合得混合浆液按重量份数计，分别称量47份混合浆液、12份去离子水、27份粉煤灰和4份硅酸盐水泥和7份高岭石置于搅拌机中，搅拌混合并浇注至模具中，将模具置于2MPa下压制成型并收集成型模具，将模具置于隧道窑中，再在1450℃下烧制22h，静置冷却至室温，即可制备得一种高强型轻质耐火材料。
将本发明制备的轻质耐火材料进行性能测试，具体测试结果如下表表1所示：
表1 性能对照表
由上表可知，本发明制备的耐火材料具有优异的力学性能。
Claims (1)
1.一种高强型轻质耐火材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为:
（1）取毛竹并将其置于刨片机中，打成刨花，洗涤干净，得毛竹刨花，收集毛竹刨花并研磨过筛，得竹刨花颗粒；所述的刨花长度为20～30mm；
（2）按重量份数计，分别称量45～50份氢氧化钠溶液，10～15份竹刨花颗粒和3～5份尿素置于烧杯中，搅拌混合并冷冻处理，静置至室温并过滤，收集得过滤液；所述的冷冻处理温度为-15～-10℃；
（3）按重量份数计，分别称量45～50份过滤液、1～2份乙酸乙酯、0.5～1.0份乙酸和1.0～1.5份三氯甲烷置于三角烧瓶中，搅拌混合并静置固化，过滤 收集滤液得凝胶液；
（4）按质量比1:5，将桃胶粉末添加至凝胶液中，搅拌混后得混合液并重量份数计，分别称量45～50份混合液、10～15份膨胀珍珠岩和3～5份油页岩置于搅拌机中，搅拌混合得混合浆液；
（5）按重量份数计，分别称量45～50份混合浆液、10～15份去离子水、25～30份粉煤灰和3～5份硅酸盐水泥和6～8份高岭石置于搅拌机中，搅拌混合并浇注至模具中，压制成型并收集成型模具，将模具置于隧道窑中，烧制成型并静置冷却至室温，即可制备得高强型轻质耐火材料；所述的压制成型压强为2～3MPa；所述的烧制成型温度为1250～1550℃。
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