CN111470874A - 耐高温干粉胶泥、其制备方法和使用方法、砌筑材料及应用 - Google Patents

耐高温干粉胶泥、其制备方法和使用方法、砌筑材料及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐高温干粉胶泥、其制备方法和使用方法、砌筑材料及应用，涉及耐高温材料的技术领域。上述耐高温干粉胶泥，按重量份数计，包含或由以下原料组成：软质黏土18‑25份，高温膨胀组分30‑40份，高铝熟料30‑40份，粘合剂5‑12份；所述软质黏土为含有莫来石晶相的软质黏土。上述耐高温干粉胶泥可以降低传统胶泥运输过程中存在水分散失导致粘接性失效的情况，提高胶泥的使用效果，且更加适应施工的灵活性。

Description

耐高温干粉胶泥、其制备方法和使用方法、砌筑材料及应用
技术领域
本发明涉及耐高温材料的技术领域，具体涉及一种耐高温干粉胶泥、其制备方法和使用方法、砌筑材料及应用。
背景技术
莫来石轻质绝热砖为新型优质隔热耐火材料，由于其具比热容小，抗热震性好等优异的性能，在绝热、隔热以及耐火工程上普遍使用。因其具有高温稳定的莫来石晶体，耐火性能和隔热性能都得到了充分的发挥。
在莫来石轻质绝热砖行业，胶泥是经过细磨的耐火材料和粘合剂的混合物，在加水后能在空气中硬化，用于砌筑绝热砖的一种胶凝材料。胶泥通常是配置成糊状成品，在施工现场打开包装后就可以直接砌筑。但糊状胶泥成品在传统运输过程中会存在水分散失导致粘接性失效的情况，特别是长距离和极端天气的情况下运输期间更容易出现这种情况，而且糊状胶泥成品保存时间过长也会出现水分散失的情况，及运输不便等问题。上述糊状胶泥出现的问题会直接影响后续的正常使用，甚至无法直接用于砌筑莫来石轻质绝热砖。
发明内容
有鉴于此，本发明致力于提供一种耐高温干粉胶泥，降低传统胶泥运输过程中存在水分散失导致粘接性失效的情况，提高胶泥的使用效果，且更加适应施工的灵活性。
本发明第一方面提供了一种耐高温干粉胶泥，所述干粉胶泥按重量份数计，包含或由以下原料组成：软质黏土18-25份，高温膨胀组分30-40份，高铝熟料30-40份，粘合剂5-12份；所述软质黏土为含有莫来石晶相的软质黏土。
所述干粉胶泥中部分原料使用烧结后含有莫来石晶相的软质黏土，可以较好的抵抗高温，提高干粉胶泥的耐高温性能。软质黏土包括但不限于高岭土和/或南阳土，其含量可以为18重量份、19重量份、20重量份、21重量份、22重量份、23重量份、24重量份或25重量份。
所述干粉胶泥中部分原料使用高温时具有膨胀特性的高温膨胀组分，所述高温膨胀组分包括但不限于蓝晶石、红柱石或硅线石，优选蓝晶石。上述高温膨胀组分原料可以降低高温收缩，减少高温时出现裂纹的情况。高温膨胀组分的含量包括但不限于：30重量份、32重量份、34重量份、36重量份、38重量份或40重量份。
所述干粉胶泥中部分原料使用高铝熟料，所述高铝熟料包括但不限于煤矸石、焦宝石或铝矾土熟料。高铝熟料可以提供铝源，提高干粉胶泥的耐火度。高铝熟料石的含量包括但不限于：30重量份、32重量份、34重量份、36重量份、38重量份或40重量份。
优选使用煤矸石，煤矸石为目前利用价值不大的固体废弃物，还可以节约资源，降低生产成本低。所述粘合剂为起粘接作用的原料，对于具体的种类不作限定，可以根据客户需求或需要砌筑的耐高温材料进行合理的选择。粘合剂的含量包括但不限于：5重量份、7重量份、8重量份、10重量份、11重量份或12重量份。
此外，所述干粉胶泥的铁含量小于1.5％，铁含量的越高，颜色越深，反之颜色越浅。
上述干粉胶泥，通过原料含有莫来石晶相的软质黏土、高温膨胀组分、高铝熟料和粘合剂的配合使用，可以配置成干粉状的胶泥，用普通覆膜袋包装，运输到施工场地后，使用者根据自己的施工习惯加液体调制成糊状即可使用。如此一来，可以明显降低传统胶泥运输过程中存在水分散失导致粘接性失效的情况，提高胶泥的使用效果，且更加适应施工的灵活性。
需要说明的是，所述干粉胶泥是用来砌筑耐高温材料，而不是制备成耐高温材料。
此外，上述耐高温干粉胶泥还具有耐高温性能好(如耐高温抗收缩)，抗折强度高，抗剥落性能好，使用寿命长，价格低廉等优点。
在本发明一种优选实施方式中，所述干粉胶泥按重量份数计，由以下原料组成：高岭土：22份，蓝晶石：35份，煤矸石：35份，粘合剂：8份。
进一步，在本发明提供的技术方案的基础上，所述软质黏土为烧结后含有莫来石α-Al2O3晶相的软质黏土；优选地，所述软质黏土的粒度≤200目。
软质黏土在1400℃高温下烧结4-5h后得到含有莫来石α-Al2O3晶相的软质黏土，粒度≤75μm(200目)。α-Al2O3晶相属于中级晶族三方晶系。
进一步，在本发明提供的技术方案的基础上，所述高温膨胀组分的粒度≤200目。
优选高温膨胀组分为蓝晶石，蓝晶石具有高温膨胀性能，其主要化学组分是Al2O3占55-65wt％，Fe2O3占0.3-0.4wt％，粒度≤75μm。
进一步，在本发明提供的技术方案的基础上，所述高铝熟料中铝含量为40-48％。
优选高铝熟料为煤矸石，其铝含量可以为但不限于40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％或48％。
进一步，在本发明提供的技术方案的基础上，所述粘合剂包括干粉水玻璃和/或磷酸二氢铝；优选地，所述干粉水玻璃的粒度≤150目，和/或磷酸二氢铝的粒度≤150目。
在本发明的一种实施方式中，粘合剂优选粒度小于150目的干粉状水玻璃。
进一步，水玻璃俗称泡花碱。优选所述干粉水玻璃的分子式为Na2O·nSiO2优质纯净的水玻璃，即钠水玻璃(硅酸钠水溶液)，其为无色透明的粘稠液体，溶于水。但当其含有杂质时呈淡黄色或青灰色。
钠水玻璃分子式中的n称为水玻璃的模数，代表Na2O和SiO2的分子数比，是非常重要的参数。n值越大，水玻璃的粘性和强度越高，但水中的溶解能力下降。当n大于3.0时，只能溶于热水中，会给干粉胶泥在施工场地的正常使用带来麻烦。n值越小，水玻璃的粘性和强度越低，越易溶于水。优选模数n为2.6-2.8，既易溶于水又有较高粘性和强度。
水玻璃在空气中的凝结固化与石灰的凝结固化非常相似，主要通过碳化和脱水结晶固结两个过程来实现，反应式如下：
Na2SiO4+2CO2→2NaCO3+SiO2
随着碳化反应的进行，硅胶含量增加，接着自由水分蒸发和硅胶脱水成固体SiO2而凝结硬化。水玻璃硬化后的主要成分为硅凝胶和固体，比表面积大，因而具有较高的粘结力。硬化后形成的二氧化硅网状骨架，在高温下强度下降很小，当与含有莫来石晶相的软质黏土以及有高温膨胀性能的原料组分配合使用时，还具有耐高温抗收缩的性能，还能提高胶泥常温时的气硬性。
在本发明的一种实施方式中，粘合剂优选粒度小于150目磷酸二氢铝。磷酸二氢铝为无色透明粘稠液体，易溶于水，呈弱酸性，不含钠离子，其能够在1600℃高温下起粘结作用，尤其适用于高温炉窑砌筑或修补，但价格成本较高。
本发明第二方面提供了所述的干粉胶泥的制备方法，按重量份配比，将软质黏土、高温膨胀组分、高铝熟料和粘合剂混合均匀，得到耐高温干粉胶泥。
将符合使用标准的各干粉原料，按照比例进行简单的混合，即可制备得到耐高温干粉胶泥。在经过普通覆膜袋包装，即可进行长途运输，不必担心运输过程中因水分散失或极端天气导致胶泥的粘接性能恶化的情况。
本发明第三方面提供了所述的耐高温干粉胶泥的使用方法，将所述的干粉胶泥加入液体混合均匀调制成糊状即可使用。
干粉胶泥运输至施工现场后，使用者根据自己的施工习惯和使用量，加液体或再次添加其他原料调制成糊状即可使用，使用灵活方便。
进一步，在本发明提供的技术方案的基础上，所述液体占干粉胶泥质量的15-25％，优选18-20％。
示例性地，所述液体占干粉胶泥质量的15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％或25％，优选18％、19％、20％。
进一步，所述液体为水。也可以选择含有其它溶质的水溶液，为方便使用和降低成本，优选为水。
进一步，所述混合时间为1-3min。干粉胶泥和水混合1-3min后即可使用，配制时间短，使用方便。
本发明第三方面提供了一种砌筑材料，包括所述的耐高温干粉胶泥，或采用所述干粉胶泥的使用方法制得。
本发明第四方面提供了所述的耐高温干粉胶泥，或所述的砌筑材料在砌筑耐高温材料中的应用。
耐高温材料包括但不限于轻质黏土质隔热砖、轻质硅质隔热砖、轻质氧化铝隔热砖、轻质莫来石质隔热砖等耐高温砖，优选轻质莫来石质隔热砖(莫来石轻质砖)。
本发明采用上述技术方案具有以下有益效果：
(1)本发明的耐高温干粉胶泥，降低了传统胶泥运输过程中存在水分散失导致粘接性失效的情况，提高胶泥的使用效果，且更加适应施工的灵活性；
(2)本发明的耐高温干粉胶泥还具有耐高温性能好(如耐高温抗收缩)，抗折强度高，抗剥落性能好，使用寿命长，价格低廉等优点。
具体实施方式
除非另有定义，本发明中所使用的所有科学和技术术语具有与本发明涉及技术领域的技术人员通常理解的相同的含义。
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下面结合具体实施例详细描述本发明，这些实施例用于理解而不是限制本发明。
下述实施例或对比例中，高岭土的化学组成为Al2O3占40-42％，SiO2占45-46％的。蓝晶石的主要化学组分为Al2O3占55-65wt％，Fe2O3占0.3-0.4wt％。干粉水玻璃的分子式为Na2O·nSiO2，n为2.6-2.8。
实施例1
一种耐高温干粉胶泥，按重量份数计，由以下原料组成：含有莫来石α-Al2O3晶相的高岭土18份，蓝晶石40份，煤矸石30份，干粉水玻璃12份；其中，高岭土、蓝晶石和煤矸石的粒度均≤200目，干粉水玻璃的粒度≤150目，煤矸石的铝含量为40％。
实施例2
一种耐高温干粉胶泥，按重量份数计，由以下原料组成：含有莫来石α-Al2O3晶相的高岭土25份，蓝晶石30份，煤矸石40份，干粉水玻璃5份；其中，高岭土、蓝晶石和煤矸石的粒度均≤200目，干粉水玻璃的粒度≤150目，煤矸石的铝含量为48％。
实施例3
一种耐高温干粉胶泥，按重量份数计，由以下原料组成：含有莫来石α-Al2O3晶相的高岭土22份，蓝晶石35份，煤矸石35份，干粉水玻璃8份；其中，高岭土、蓝晶石和煤矸石的粒度均≤200目，干粉水玻璃的粒度≤150目，煤矸石的铝含量为45％。
实施例4
一种耐高温干粉胶泥，与实施例3的区别在于，高岭土为烧结后含有莫来石3Al2O3·2SiO2晶相的高岭土。
实施例5
一种耐高温干粉胶泥，与实施例3的区别在于，高岭土、蓝晶石、煤矸石及干粉水玻璃的粒度均为100目。
实施例6
一种耐高温干粉胶泥，与实施例3的区别在于，等量的磷酸二氢铝替代干粉水玻璃。
实施例7
一种耐高温干粉胶泥，与实施例3的区别在于，煤矸石的铝含量为35％。
实施例8
一种耐高温干粉胶泥，按重量份数计，由以下原料组成：含有α-Al2O3莫来石晶相的南阳土22份，红柱石35份，焦宝石35份，干粉水玻璃8份；其中，南阳土、红柱石和焦宝石的粒度均≤200目，干粉水玻璃的粒度≤150目，焦宝石的铝含量为45％。
对比例1
一种耐高温干粉胶泥，与实施例3的区别在于，所述高岭土不含有莫来石晶相。
对比例2
一种耐高温干粉胶泥，按重量份数计，由以下原料组成：含有莫来石晶相的高岭土40份，蓝晶石10份，煤矸石50份，干粉水玻璃3份；其中，高岭土、蓝晶石、煤矸石及干粉水玻璃的粒度均与实施例3的相同。
对比例3
一种耐高温干粉胶泥，与实施例3的区别在于，等量的蓝晶石替代高岭土。
对比例4
一种耐高温干粉胶泥，与实施例3的区别在于，等量的高岭土替代蓝晶石。
对比例5
一种耐高温干粉胶泥，与实施例3的区别在于，等量的高岭土替代煤矸石。
一、耐高温干粉胶泥抗折和耐高温性能测试
将实施例1-8和对比例1-5的干粉胶泥分别加入水(占干粉胶泥质量的20％)混合1-3min调制成均匀糊状备用，待使用后100℃干燥12h后分别测试得到的耐高温胶泥的抗折强度和最高使用温度，结果如下表1所示：
表1
组别 抗折强度(MPA) 最高使用温度(℃)
实施例1 28.3 1500
实施例2 28.1 1500
实施例3 28.5 1500
实施例4 26.2 1500
实施例5 25.9 1500
实施例6 28.4 1600
实施例7 28.0 1400
实施例8 28.3 1500
对比例1 16.6 1300
对比例2 20.3 1500
对比例3 21.5 1400
对比例4 15.2 1400
对比例5 20.8 1300
由表1的结果可知，实施例3和实施例6的耐高温干粉胶泥的性能较好，且实施例1-8测试的抗折性能明显地好于对比例。耐高温干粉胶泥中的各原料的配比和原料之间配合使用均对其性能有重要影响，组分缺一不可，含量配比也需在本发明的保护范围之内，才能保证耐高温干粉胶泥具有较好的性能。
二、耐高温干粉胶泥使用寿命测试
2018年10月份初，分别使用实施例1-8制备得到的耐高温干粉胶泥加水后的糊状胶泥砌筑莫来石轻质砖，使用在高温梭式窑窑门和窑墙上，截至2019年10月份底，梭式窑运行一年以来，窑炉正常烧制产品15次，梭式窑内产品烧成温度为1400℃～1500℃，每次烧成时间为15天，2019年11月份初，通过查看用耐高温胶泥砌筑莫来石轻质砖的窑门与窑墙，验证一年以来耐高温胶泥的使用效果，发现其无裂纹、无脱落，一直运行良好，使用效果很好。由此可见，本发明耐高温胶泥的使用寿命较长。
三、耐高温干粉胶泥抗剥落性能测试
利用下述方法对实施例1-8中得到的耐高温胶泥的抗剥落性能进行测试：用耐高温胶泥砌筑的莫来石轻质砖尺寸为400×400×200mm，试块表面涂抹一层5mm的糊状耐高温胶泥，在烧成温度为1400℃～1500℃的高温炉中煅烧8-10次，耐高温胶泥涂层烧结较好，整体性好，未见烧后裂纹和层状剥落问题出现。由此可知，本发明的耐高温粉状胶泥使用时抗剥落性能良好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温干粉胶泥，其特征在于，按重量份数计，包含或由以下原料组成：软质黏土18-25份，高温膨胀组分30-40份，高铝熟料30-40份，粘合剂5-12份；
所述软质黏土为含有莫来石晶相的软质黏土。
2.根据权利要求1所述的干粉胶泥，其特征在于，所述软质黏土为烧结后含有莫来石α-Al2O3晶相的软质黏土；
优选地，所述软质黏土包括高岭土和/或南阳土；
优选地，所述软质黏土的粒度≤200目。
3.根据权利要求1所述的干粉胶泥，其特征在于，所述高温膨胀组分包括蓝晶石、红柱石或硅线石中的一种或多种；
优选地，所述高温膨胀组分的粒度≤200目。
4.根据权利要求1所述的干粉胶泥，其特征在于，所述高铝熟料中铝含量为40-48％；
优选地，所述高铝熟料的粒度≤200目；
优选地，所述高铝熟料包括煤矸石、焦宝石或铝矾土熟料中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的干粉胶泥，其特征在于，所述粘合剂包括干粉水玻璃和/或磷酸二氢铝；
优选地，所述干粉水玻璃的粒度≤150目，和/或磷酸二氢铝的粒度≤150目。
6.权利要求1-5任一项所述的干粉胶泥的制备方法，其特征在于，按重量份配比，将软质黏土、高温膨胀组分、高铝熟料和粘合剂混合均匀，得到耐高温干粉胶泥。
7.权利要求1-5任一项所述的干粉胶泥的使用方法，其特征在于，将所述的干粉胶泥加入液体混合均匀调制成糊状即可使用。
8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述液体占干粉胶泥质量的15-25％，优选18-20％；
优选地，所述液体为水；
优选地，所述混合时间为1-3min。
9.一种砌筑材料，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的干粉胶泥，或采用权利要求7或8所述的使用方法制得。
10.权利要求1-5任一项所述的干粉胶泥，或权利要求9所述的砌筑材料在砌筑耐高温材料(例如莫来石轻质砖)中的应用。
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