CN1204091C - 耐高温隔热材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温隔热材料及其制备工艺，它是以下述原料的重量百分含量配制：软粘土 18-20%莫来石 40-45%硬质粘土熟料 4-5%聚苯乙烯球 1.8-2.2%氧化铝空心球 3-5%氧化铝粉 15-18%蓝晶石 12-15%其制备工艺本发明原料易得，价格低廉，所制得的材料耐高温、隔热性能好、质量轻，耐压强度高、抗折强度大，导热系数低。

Description

耐高温隔热材料及其制备工艺
(一)技术领域：本发明涉及一种耐火材料，尤其涉及一种用于化工工业裂解炉的耐高温隔热材料及其制备工艺。
(二)背景技术：耐高温隔热材料主要用于石油化工的裂解炉是石油化工工业的心脏，对所用高温隔热材料性能要求特别高，所以它对直接接触火焰既耐高温又隔热节能的技术条件提出了十分苛刻的要求，特别是对抗震次数必须大于20次，重烧线变化(1410℃×24H)达到+0-0.2，抗折强度大于2.0Mpa。目前我国石化行业用耐火材料生产企业仍处于规模小，产品档次低，只能用于裂解炉的低温区部或处外围管道部位，使用寿命短，因而所用耐高温隔热材料基本是从美国鲁木斯、日本、韩国和俄罗斯进口，这种进口的产品主要成本高、价格昂贵。
(三)发明内容：为了解决目前化工工业裂解炉所用的高温隔热材料存在着价格高或者使用寿命短的缺点，本发明提供一种抗震、既耐高温又隔热、抗折强度大、成本低的耐高温隔热材料及其制备工艺。本发明的技术方案是以下述方式实现的：
一种耐高温隔热材料，它是以下述原料重量百分含量配制：
          软粘土                  18-20％
          莫来石                  40-45％
          硬质粘土熟料            4-5％
          聚苯乙烯球              1.8-2.2％
          氧化铝空心球            3-5％
          氧化铝粉                15-18％
          蓝晶石                  12-15％
莫来石包括合成莫来石、天然莫来石；合成莫来石∶天然莫来石重量比＝18-20∶22-25。
合成莫来石是以下述原料重量份数配制：
        软粘土                2份
        蓝晶石                4份
        莫来石矾土            4份
利用上述原料配方制备耐高温隔热材料的工艺如下：一种化工工业裂解炉用高温隔热材料的制备工艺：它包括配料、加水混合、成型、干燥、烧成、加工，其中配料中含有软粘土18-20％、莫来石40-45％、硬质粘土熟料4-5％、聚苯乙烯球1.8-2.2％、氧化铝空心球3-5％、氧化铝粉15-18％、蓝晶石12-15％；烧成升温曲线范围为从常温至1450℃。
烧成时间共需114小时。
干燥是将成型后的砖坯进行自然干燥。
物料加水混合时水分重量百分含量控制为36-38％。
莫来石包括合成莫来石、天然莫来石，合成莫来石∶天然莫来石重量比＝18-20∶22-25。
合成莫来石是以下述原料重量份数配制：软粘土2份、蓝晶石4份、莫来石矾土4份。
合成莫来石制备工艺为：粉碎、混合、成型、干燥、烧成、冷却、加工；把软粘土、蓝晶石和莫来石矾土按照2∶4∶4重量比加入粉碎磨中制成共磨粉，90％共磨粉粒度达到180目；将粉碎好的物料加入混合机中混合均匀，加入重量百分含量为3％、密度为d＝1.2g/cm3的纸浆溶液，混合卸料，烧成升温曲线为：常温-1400℃，时间为87小时，加工是将烧成好的料进破碎机再粉碎至90％的物料粒度0.088mm备用。
本发明的发明点在于：利用矾土基质料合成莫来石，使其莫来石比天然莫来石杂质降低、纯度提高，使材料耐高温、隔热性能大大提高。本发明的积极效果是：原料易得，价格低廉，所制得的耐高温隔热材料性能好、质量轻，耐压强度高、抗折强度大，导热系数低，体积密度为850±50(Kg/m3)Mpa。本产品与国外同类产品相比，使用成本仅为进口产品的1/3。
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例一：
(一)、合成莫来石制备：
(1)原料选择：取软粘土2份、蓝晶石4份、莫来石矾土4份；各原料理化指标如下表1
表1：
指标                   理化指标
原料名称 Al2O3，％ Fe2O3，％ 灼减，％ 耐火度，℃
软粘土 ≥34 ≤0.8 ≤13 ≥1690
蓝晶石 ≥58 ≤0.6 ≤5 ≥1790
莫来石矾土 ≥75 ≤1.0 ≤3 ≥1790
(2)粉碎：把原料料加入雷蒙机中制成共磨粉；研磨粒度90％达到180目；
(3)混合：把粉碎好的物料加入混合机中混合均匀，加入重量百分含量为3％、密度为d＝1.2g/cm3的纸浆溶液，混合3-5min卸料；
(4)成型：混合好的泥料在315吨压砖机上成型成荒坯，荒坯体积密度最低为2.4g/m3；
(5)干燥：成型好的荒坯进入隧道干燥窑进行干燥，残余水分≤0.8％时入倒焰窑中烧成。
烧成升温曲线见下述表2
温度范围，℃  升温速度，℃/h   需要时间，h   累计时间，h
  常温-200℃     10     16
  200℃-600℃     20     20
  600℃-1200℃     40     15
  1200℃     保温     8
  1200℃-1400℃     50     4
  1400℃     保温     24
(6)加工：将烧成好的料进鄂式破碎机破碎后入雷蒙机粉至90％物料粒度为0.088mm.备用；
(二)高温隔热材料制备：
(1)、配料以下述原料重量百分数
        软粘土            17.8％
        合成莫来石        19％
        天然莫来石        21％
        硬质粘土熟料      5％
        聚苯乙烯球        2.2％
        氧化铝空心球      5％
        氧化铝粉          18％
        蓝晶石            12％；
各原料理化指标如下表3
表3：
指标                      理化指标
原料名称 Al2O3，％ Fe2O3％ 灼减，％ 耐火度，℃
软粘土 ≥35 ≤0.7 ≤13 ＞1770
合成莫来石 ≥70 ≤0.4 ≤1.8 ＞1770
天然莫来石 ≥60 ≤0.7 ≤13 ＞1770
硬质粘土熟料 ≥44 ≤1.5 ＞1730
聚苯乙烯球
氧化铝空心球 ≥99 ≤0.5 ≥1790
氧化铝粉 ≥98 ≤0.3 ≥1790
蓝晶石 ≥58 ≤1.0 ≥1790
(2)粉碎：把上述按比例选好的配料加入雷蒙机
(3)混合，将上述物料加入强制式搅拌机中搅拦均匀，加水33％，混合3-53-5min，然后再补充水分3-5％，混合153-5min，待完全没有泥团时卸料待用；
(4)成型：采用JZKB35型抽真空成型挤成型；
(5)干燥：成型后的砖坯在干燥板上进行自然干燥，残余水分≤3％时，进入隧道干燥器进行干燥，待水分≤1％时入倒焰窑烧成；
(6)烧成：烧成时控制高度减轻受压，隔断烟尘，掌握疏密，使火焰不直接冲击砖坯；
烧成升温曲线见下述表4
  温度范围，℃  升温速度，℃/h   需要时间，h   累计时间，h
  常温-200℃     10     16     16
  200℃-400℃     20     10     26
  400℃-600℃     25     8     34
  600℃-800℃     30     7     41
  800℃-1200℃     35     12     53
  1200℃     保温     24     77
  1200℃-1300℃     10     10     87
  1300℃-1450℃     50     3     90
  1450℃     保温     24     114
(7)冷却：保温时间控制到48小时以后进行自然冷却，待温度降到110℃可挂风机进行强制冷却；
(8)加工：出窑后的毛坯按照图纸要求加工成用户需要的尺寸；
实施例二：合成莫来石制备同实施例一，高温隔热材料的制备工艺同实施例一、其原料为如下重量百分数：
软粘土               20％
合成莫来石                19％
天然莫来石                25％
硬质粘土熟料              4％
聚苯乙烯球                2％
氧化铝空心球              4％
氧化铝粉                  15％
蓝晶石                    11％；
实施例三：合成莫来石制备同实施例一，高温隔热材料的制备工艺同实施例一、其原料配比如下重量百分数：
软粘土                    20％
合成莫来石                18％
天然莫来石                25％
硬质粘土熟料              5％
聚苯乙烯球                2.0％
氧化铝空心球              2％
氧化铝粉                  16％
蓝晶石                    12％；
按照GB 2998-82、GB3997.2-98、GB3001-82、GB3997.1-89、Q/LLRRB01-89标准对本发明产品进行随机抽样进行检测，其理化性能符合下表5：
表5：
                 项目     指标
化学成分   Al2O3(％)     ≥65
  Fe2O3(％)     ≤0.8
物理性能   体积密度(Kg/m3)     850±50
  耐压强度(Mpa)     ≥3.0
  抗折强度(Mpa)     ≥2.0
  重烧线变化率，％(1510℃×24h)，     +0∽-0.2
  热震稳定性(1000℃空气冷)，次     ≥20
导热系数(w/(m·k))   热面600℃     ≤0.28
  热面800℃     ≤0.32
  热面1000℃     ≤0.35
  热面1200℃     ≤0.38

Claims (8)

1、一种耐高温隔热材料，它是以下述原料重量百分含量配制：
软粘土                    18-20％
莫来石                    40-45％
硬质粘土熟料              4-5％
聚苯乙烯球                1.8-2.2％
氧化铝空心球              3-5％
氧化铝粉                  15-18％
蓝晶石                    12-15％
2、根据权利要求1所述的高温隔热材料，其特征在于：莫来石包括合成莫来石、天然莫来石，合成莫来石∶天然莫来石重量比＝18-20∶22-25。
3、根据权利要求2所述的高温隔热材料，其特征在于：合成莫来石是以下述原料重量份数配制：
软粘土                    2份
蓝晶石                    4份
莫来石矾土                4份
4、根据权利要求2所述的一种用于化工工业裂解炉用高温隔热材料的制备工艺：它包括配料、加水混合、成型、干燥、烧成、加工，其特征在于配料中含有软粘土18-20％、莫来石40-45％、硬质粘土熟料4-5％、聚苯乙烯球1.8-2.2％、氧化铝空心球3-5％、氧化铝粉15-18％、蓝晶石12-15％；干燥是将成型后的砖坯进行自然干燥；烧成升温曲线范围为从常温至1450℃；烧程各阶段对应的时间为：升温曲线见下述表4
  温度范围，℃ 升温速度，℃/h   需要时间，h   累计时间，h   常温-200℃     10     16     16   200℃-400℃     20     10     26   400℃-600℃     25     8     34
  600℃-800℃     30     7     41   800℃-1200℃     35     12     53   1200℃     保温     24     77   1200℃-1300℃     10     10     87   1300℃-1450℃     50     3     90   1450℃     保温     24     114
。
5、根据权利要求4所述的一种用于化工工业裂解炉用高温隔热材料的制备工艺：物料加水混合时水分重量百分含量控制为36-38％。
6、根据权利要求5所述的一种用于化工工业裂解炉用高温隔热材料的制备工艺：莫来石包括合成莫来石、天然莫来石，合成莫来石∶天然莫来石重量比＝18-20∶22-25。
7、根据权利要求6所述的一种用于化工工业裂解炉用高温隔热材料的制备工艺：合成莫来石是以下述原料重量份数配制：软粘土2份、蓝晶石4份、莫来石矾土4份。
8、根据权利要求7所述的一种用于化工工业裂解炉用高温隔热材料的制备工艺：合成莫来石制备工艺为：粉碎、混合、成型、干燥、烧成、冷却、加工；把软粘土、蓝晶石和莫来石矾土重量比按照2∶4∶4比例加入粉碎磨中制成共磨粉，90％共磨粉粒度达到180目；将粉碎好的物料加入混合机中混合均匀，加入重量百分含量为3％、密度为d＝1.2g/cm3的纸浆溶液，混合卸料，烧成升温曲线为：常温-1400℃，时间为87小时，加工是将烧成好的料进破碎机再粉碎至90％的物料粒度0.088mm备用。
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