CN107986805A - 一种基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料及其制备方法。其技术方案是：以50~55wt%的钛铝酸钙细粉、30~35wt%的硅微粉、10~15wt%的碳酸钙、1~2wt%的氟化钙和1~3wt%的鳞片石墨为原料，外加所述原料2~3wt%的热固性酚醛树脂，球磨1~2小时，得混合料；再将所述混合料在50~70MPa条件下机压成型，在100~110℃条件下干燥20~24小时，得到干燥后的坯体；然后将干燥后的坯体于1400~1450℃条件下保温3~4小时，制得基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料。本发明具有成本低廉和成品率高的特点；所制备的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料体积密度小、耐压强度大、导热系数小和抗热震性优良。

Description

一种基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料及其制备方法
技术领域
本发明属于轻质隔热耐火材料技术领域。具体涉及一种基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料及其制备方法。
背景技术
轻质隔热耐火材料由于低的体积密度、高的气孔率和良好的绝热性能，被广泛作为各种工业窑炉的主要炉衬材料，其高效隔热保温对窑炉的节能、产品质量和安全生产起着至关重要的作用。
“钙长石质轻质隔热耐火材料及其制备方法”(CN101781120A)专利技术，以蓝晶石、高铝水泥、硅灰石、石英和煅烧高岭石为原料，高温烧成制得钙长石质轻质隔热耐火材料，虽然具有较低的体积密度和导热系数，但由于材料中形成的一些具有高强度的物相含量较低，导致材料的强度过低。
“一种基于焦宝石的莫来石轻质隔热砖及其制备方法”(CN105503209A)专利技术，以焦宝石、蓝晶石、黏土、α-氧化铝微粉为原料，通过锯末造孔和莫来石纤维增韧，虽然该材料导热系数较低、耐压强度较高，但是由于莫来石纤维的分布不均匀导致局部的强度较低。
“一种莫来石轻质隔热砖及其制备方法”(CN106673678A)专利技术，以焦宝石、蓝晶石、黏土、α-氧化铝微粉为原料，虽然通过外加大量的造孔剂降低材料的体积密度和导热系数，但是造孔剂的大量加入会导致材料的强度下降，以及造孔剂分布的不均匀导致材料中孔径尺寸大小和分布有很大差异，从而造成局部强度的急剧下降。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种成本低廉和成品率高的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料的制备方法，用该方法制备的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料体积密度小、耐压强度大、导热系数小和抗热震性优良。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以50～55wt％的钛铝酸钙细粉、30～35wt％的硅微粉、10～15wt％的碳酸钙、1～2wt％的氟化钙和1～3wt％的鳞片石墨为原料，外加所述原料2～3wt％的热固性酚醛树脂，球磨1～2小时，得混合料；再将所述混合料在50～70MPa条件下机压成型，在100～110℃条件下干燥20～24小时，得到干燥后的坯体；然后将干燥后的坯体于1400～1450℃条件下保温3～4小时，制得基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料。
所述钛铝酸钙细粉的化学成分是：Al2O3≥74.18wt％，CaO≥11.69wt％，TiO2≥11.08wt％；所述钛铝酸钙细粉的粒度≤0.088mm。
所述硅微粉的SiO2的含量≥95.61wt％；所述硅微粉的粒度≤0.088mm。
所述碳酸钙为分析纯。
所述氟化钙为分析纯。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明所采用的钛铝酸钙来源丰富、成本低廉；以钛铝酸钙作为原料，不仅价格低廉、竞争力强、产品附加值高，且能减轻环境的压力，具有显著的经济效益和社会效益。
2、本发明所制备的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料集中了反应生成的钙长石导热系数低和莫来石强度高的优点，使基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料具有低的热导率和高的强度的特点。
3、本发明利用原料中的碳酸钙原位分解造孔和鳞片石墨氧化造孔，使基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料具有低的体积密度和热导率。本发明所制备的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料经检测：成品率为99.2～99.7％；体积密度为0.6～0.9g·cm-3；耐压强度为13～18MPa；导热系数为0.4～0.6W·m-1·K-1(1000℃)；1100℃水冷试验条件下，抗热震次数为20～25次。
因此，本发明具有成本低廉和成品率高的特点；所制备的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料体积密度小、耐压强度大、导热系数小和抗热震性优良。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的物料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述钛铝酸钙细粉的化学成分是：Al2O3≥74.18wt％，CaO≥11.69wt％，TiO2≥11.08wt％；所述钛铝酸钙细粉的粒度≤0.088mm。
所述硅微粉的SiO2的含量≥95.61wt％；所述硅微粉的粒度≤0.088mm。
所述碳酸钙为分析纯。
所述氟化钙为分析纯。
实施例1
一种基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料及其制备方法。以50～52wt％的钛铝酸钙细粉、33～35wt％的硅微粉、13～15wt％的碳酸钙、1～2wt％的氟化钙和1～3wt％的鳞片石墨为原料，外加所述原料2～3wt％的热固性酚醛树脂，球磨1～2小时，得混合料；再将所述混合料在50～70MPa条件下机压成型，在100～110℃条件下干燥20～24小时，得到干燥后的坯体；然后将干燥后的坯体于1400～1430℃条件下保温3～4小时，制得基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料。
本实施例所制备的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料经检测：成品率为99.2～99.7％；体积密度为0.6～0.71g·cm-3；耐压强度为13～15MPa；导热系数为0.4～0.46W·m-1·K-1(1000℃)；1100℃水冷试验条件下，抗热震次数为21～23次。
实施例2
一种基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料及其制备方法。以51～53wt％的钛铝酸钙细粉、32～34wt％的硅微粉、12～14wt％的碳酸钙、1～2wt％的氟化钙和1～3wt％的鳞片石墨为原料，外加所述原料2～3wt％的热固性酚醛树脂，球磨1～2小时，得混合料；再将所述混合料在50～70MPa条件下机压成型，在100～110℃条件下干燥20～24小时，得到干燥后的坯体；然后将干燥后的坯体于1420～1450℃条件下保温3～4小时，制得基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料。
本实施例所制备的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料经检测：成品率为99.2～99.7％；体积密度为0.65～0.76g·cm-3；耐压强度为14～16MPa；导热系数为0.45～0.51W·m-1·K-1(1000℃)；1100℃水冷试验条件下，抗热震次数为20～22次。
实施例3
一种基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料及其制备方法。以52～54wt％的钛铝酸钙细粉、31～33wt％的硅微粉、11～13wt％的碳酸钙、1～2wt％的氟化钙和1～3wt％的鳞片石墨为原料，外加所述原料2～3wt％的热固性酚醛树脂，球磨1～2小时，得混合料；再将所述混合料在50～70MPa条件下机压成型，在100～110℃条件下干燥20～24小时，得到干燥后的坯体；然后将干燥后的坯体于1400～1430℃条件下保温3～4小时，制得基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料。
本实施例所制备的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料经检测：成品率为99.2～99.7％；体积密度为0.7～0.81g·cm-3；耐压强度为15～17MPa；导热系数为0.5～0.56W·m-1·K-1(1000℃)；1100℃水冷试验条件下，抗热震次数为23～25次。
实施例4
一种基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料及其制备方法。以53～55wt％的钛铝酸钙细粉、30～32wt％的硅微粉、10～12wt％的碳酸钙、1～2wt％的氟化钙和1～3wt％的鳞片石墨为原料，外加所述原料2～3wt％的热固性酚醛树脂，球磨1～2小时，得混合料；再将所述混合料在50～70MPa条件下机压成型，在100～110℃条件下干燥20～24小时，得到干燥后的坯体；然后将干燥后的坯体于1420～1450℃条件下保温3～4小时，制得基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料。
本实施例所制备的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料经检测：成品率为99.2～99.7％；体积密度为0.8～0.9g·cm-3；耐压强度为16～18MPa；导热系数为0.55～0.6W·m-1·K-1(1000℃)；1100℃水冷试验条件下，抗热震次数为22～24次。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下优点：
1、本具体实施方式所采用的钛铝酸钙来源丰富、成本低廉；以钛铝酸钙作为原料，不仅价格低廉、竞争力强、产品附加值高，且能减轻环境的压力，具有显著的经济效益和社会效益。
2、本具体实施方式所制备的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料集中了反应生成的钙长石导热系数低和莫来石强度高的优点，使基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料具有低的热导率和高的强度的特点。
3、本具体实施方式利用原料中的碳酸钙原位分解造孔和鳞片石墨氧化造孔，使基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料具有低的体积密度和热导率。本具体实施方式所制备的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料经检测：成品率为99.2～99.7％；体积密度为0.6～0.9g·cm-3；耐压强度为13～18MPa；导热系数为0.4～0.6W·m-1·K-1(1000℃)；1100℃水冷试验条件下，抗热震次数为20～25次。
因此，本具体实施方式具有成本低廉和成品率高的特点；所制备的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料体积密度小、耐压强度大、导热系数小和抗热震性优良。

Claims (6)

1.一种基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：以50~55wt%的钛铝酸钙细粉、30~35wt%的硅微粉、10~15wt%的碳酸钙、1~2wt%的氟化钙和1~3wt%的鳞片石墨为原料，外加所述原料2~3wt%的热固性酚醛树脂，球磨1~2小时，得混合料；再将所述混合料在50~70MPa条件下机压成型，在100~110℃条件下干燥20~24小时，得到干燥后的坯体；然后将干燥后的坯体于1400~1450℃条件下保温3~4小时，制得基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料。
2.根据权利要求1所述的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于所述钛铝酸钙细粉的化学成分是：Al2O3≥74.18wt%，CaO≥11.69wt%，TiO2≥11.08wt%；所述钛铝酸钙细粉的粒度≤0.088mm。
3.根据权利要求1所述的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于所述硅微粉的SiO2的含量≥95.61wt%；所述硅微粉的粒度≤0.088mm。
4.根据权利要求1所述的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于所述碳酸钙为分析纯。
5.根据权利要求1所述的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于所述氟化钙为分析纯。
6.一种基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料，其特征在于所述基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料是根据权利要求1~5项中任一项所述的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料的制备方法所制备的基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料。
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