CN115745654A - 一种轻质高强氧化铝空心球砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻质高强氧化铝空心球砖，包括如下重量百分比的组分：氧化铝空心球50～70wt％，煅烧氧化铝微粉10～20wt％，金属铝粉10～15wt％，碳酸铝铵10～15wt％，以及占以上原料总质量5～8wt％的外加结合剂。本发明还提供了上述氧化铝空心球砖的制备方法，包括：1）将各种原料及外加结合剂按质量百分比放入高速搅拌机中混合均匀；2）将混合均匀的物料，按素坯单个重量称重后倒入模具中，使用震动成型机成型；3）成型后的素坯自然干燥6～12小时，然后入干燥窑在100℃～150℃下进行12～24小时烘干；4）烘干后，在1650～1700℃条件下保温4～8h，制得轻质高强的氧化铝空心球砖。本发明的氧化铝空心球砖在降低空心球砖密度的同时提高了制品强度。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种轻质高强氧化铝空心球砖及其制备方法。
背景技术
随着我国经济社会深入发展，能源短缺矛盾日益突出，高温窑炉工业迫切需要节能效果更加优秀的隔热耐火材料。在众多隔热耐火材料中，氧化铝空心球制品具有使用温度高、抗热震性能优良的特点，广泛应用于高温窑炉炉衬。通常情况下，耐火材料的密度越低，其热导率越低，蓄热越少，节能效果就越好。然而常规空心球制品的密度与强度之间存在极大矛盾。氧化铝空心球制品，其气孔主要由空心球引入，细粉部分气孔较少，因此，密度小于1.4g/cm3的氧化铝空心球制品的加球量往往达到80％，甚至更多，而少量的细粉无法提供足够的结合力，导致低密度的空心球砖强度差(耐压强度＜6MPa)，易掉渣。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种轻质高强氧化铝空心球砖及其制备方法，降低空心球砖的密度，同时提高制品强度。
本发明提供的一种轻质高强氧化铝空心球砖，包括如下重量百分比的组分：
以及占以上原料总质量5～8wt％的外加结合剂。
优选地，所述氧化铝空心球的粒度为0.2～3mm，氧化铝含量≥99％。
优选地，所述煅烧氧化铝微粉D50≤2um，氧化铝含量≥99％。
优选地，所述金属铝粉D50≤20um，铝含量≥99.5％。
优选地，所述外加结合剂为浓度15～20％的硫酸铝的水溶液。
本发明还提供了上述轻质高强氧化铝空心球砖的制备方法，包括如下步骤：
1)混料：将各种原料及外加结合剂按质量百分比放入高速搅拌机中混合均匀；
2)成型：将混合均匀的物料，按素坯单个重量称重后倒入模具中，使用震动成型机成型；
3)烘干：成型后的素坯自然干燥6～12小时，然后入干燥窑在100℃～150℃下进行12～24小时烘干；
4)烧成：烘干后，在1650～1700℃条件下保温4～8h，制得轻质高强的氧化铝空心球砖。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.碳酸铝铵高温下分解生成NH3、CO2和氧化铝，起到造孔剂的作用，使氧化铝微粉形成多孔网络结构，提高基质的气孔率，降低空心球砖的密度，同时分解生成的氧化铝具有高活性，促进烧结，提高多孔网络结构的强度；
2.金属铝粉高温下氧化生成高活性的氧化铝促进烧结，可提高制品强度；
3.硫酸铝的水溶液粘度低，具有较好的分散性，能够充分润湿空心球和氧化铝微粉，高温下分解生产活性氧化铝促进空心球与基质粉料之间的结合，提高了制品的力学强度。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
因此，以下对本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例的轻质高强氧化铝空心球砖，包括如下重量百分比的组分：氧化铝空心球50wt％、煅烧氧化铝微粉20wt％、金属铝粉15wt％、碳酸铝铵15wt％，以及占上述原料总质量8wt％的外加结合剂。
其中，氧化铝空心球的粒度为0.2～3mm，氧化铝含量≥99％；煅烧氧化铝微粉D50≤2um，氧化铝含量≥99％；金属铝粉D50≤20um，铝含量≥99.5％；外加结合剂为浓度15～20％的硫酸铝的水溶液。
上述轻质高强氧化铝空心球砖的制备方法，包括如下步骤：
1)混料：将各种原料及外加结合剂按质量百分比放入高速搅拌机中混合均匀；
2)成型：将混合均匀的物料，按素坯单个重量称重后倒入模具中，使用震动成型机成型；
3)烘干：成型后的素坯自然干燥6～12小时，然后入干燥窑在100℃～150℃下进行12～24小时烘干；
4)烧成：烘干后，在1650℃条件下保温8h，制得轻质高强的氧化铝空心球砖。
实施例2
本实施例的轻质高强氧化铝空心球砖，包括如下重量百分比的组分：氧化铝空心球60wt％、煅烧氧化铝微粉15wt％、金属铝粉12wt％、碳酸铝铵13wt％，以及占上述原料总质量6wt％的外加结合剂。
其中，氧化铝空心球的粒度为0.2～3mm，氧化铝含量≥99％；煅烧氧化铝微粉D50≤2um，氧化铝含量≥99％；金属铝粉D50≤20um，铝含量≥99.5％；外加结合剂为浓度15～20％的硫酸铝的水溶液。
上述轻质高强氧化铝空心球砖的制备方法，包括如下步骤：
1)混料：将各种原料及外加结合剂按质量百分比放入高速搅拌机中混合均匀；
2)成型：将混合均匀的物料，按素坯单个重量称重后倒入模具中，使用震动成型机成型；
3)烘干：成型后的素坯自然干燥6～12小时，然后入干燥窑在100℃～150℃下进行12～24小时烘干；
4)烧成：烘干后，在1680℃条件下保温6h，制得轻质高强的氧化铝空心球砖。
实施例3
本实施例的轻质高强氧化铝空心球砖，包括如下重量百分比的组分：氧化铝空心球70wt％、煅烧氧化铝微粉10wt％、金属铝粉10wt％、碳酸铝铵10wt％，以及占上述原料总质量5wt％的外加结合剂。
其中，氧化铝空心球的粒度为0.2～3mm，氧化铝含量≥99％；煅烧氧化铝微粉D50≤2um，氧化铝含量≥99％；金属铝粉D50≤20um，铝含量≥99.5％；外加结合剂为浓度15～20％的硫酸铝的水溶液。
上述轻质高强氧化铝空心球砖的制备方法，包括如下步骤：
1)混料：将各种原料及外加结合剂按质量百分比放入高速搅拌机中混合均匀；
2)成型：将混合均匀的物料，按素坯单个重量称重后倒入模具中，使用震动成型机成型；
3)烘干：成型后的素坯自然干燥6～12小时，然后入干燥窑在100℃～150℃下进行12～24小时烘干；
4)烧成：烘干后，在1700℃条件下保温4h，制得轻质高强的氧化铝空心球砖。
本发明制备的轻质高强的氧化铝空心球砖，密度小，隔热效果好，强度高(耐压强度＞15MPa)。
实施例1～3制得的轻质高强氧化铝空心球砖的物理指标检测结果如下：
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种轻质高强氧化铝空心球砖，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：
氧化铝空心球 50～70wt％，
煅烧氧化铝微粉 10～20wt％，
金属铝粉 10～15wt％，
碳酸铝铵 10～15wt％，
以及占以上原料总质量5～8wt％的外加结合剂。
2.如权利要求1所述的一种轻质高强氧化铝空心球砖，其特征在于，所述氧化铝空心球的粒度为0.2～3mm，氧化铝含量≥99%。
3.如权利要求1所述的一种轻质高强氧化铝空心球砖，其特征在于，所述煅烧氧化铝微粉D50≤2um，氧化铝含量≥99%。
4.如权利要求1所述的一种轻质高强氧化铝空心球砖，其特征在于，所述金属铝粉D50≤20um，铝含量≥99.5%。
5.如权利要求1所述的一种轻质高强氧化铝空心球砖，其特征在于，所述外加结合剂为浓度15～20%的硫酸铝的水溶液。
6.一种根据权利要求 1-5中任意一项所述轻质高强氧化铝空心球砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 ：
1）混料：将各种原料及外加结合剂按质量百分比放入高速搅拌机中混合均匀；
2）成型：将混合均匀的物料，按素坯单个重量称重后倒入模具中，使用震动成型机成型；
3）烘干：成型后的素坯自然干燥6～12小时，然后入干燥窑在100℃～150℃下进行12～24小时烘干；
4）烧成：烘干后，在1650～1700℃条件下保温4～8h，制得轻质高强的氧化铝空心球砖。
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