CN1309683C - 新型轻质耐火材料及其制备方法 - Google Patents

新型轻质耐火材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型轻质耐火材料及其制造方法。它解决了现有技术原料价格高的缺陷，是一种原料成本低，经济效益好的新型轻质耐火材料及其制备方法。本发明的新型轻质耐火材料的原料组成及重量百分数为：铝型材厂工业污泥：40-80%、粘土：20-60%、外加废聚苯乙烯塑料：4-5%。其方法：将工业污泥和粘土混合均匀，经研磨成泥浆后，压滤脱水成泥料；将废聚苯乙烯塑料破碎成粒状后与泥料混合真空练泥，挤压成条状泥块。条状泥块成型形成生坯；经烘干脱水、高温煅烧，自然冷却至室温，即为初产品。本发明属于固体双废的综合利用和变废为宝的项目，由于原料成本很低，经济和社会效益显著，具有很强的市场竞争能力。

Description

新型轻质耐火材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及生态环境材料，即固体废弃物的综合利用，尤指一种轻质耐火材料及其制造方法。
背景技术：
轻质保温耐火材料具有优良的高温热学性能和力学性能，表现在膨胀系数小，耐火度高，它是热工窑炉的重要保温隔热材料，由于该材料抗急冷急热性能优良，在热工窑炉建造中深受欢迎，因此广泛应用于陶瓷行业，耐火材料行业和冶金系统。常规制造方法是采用工业氧化铝，粘土为主原料，以可燃加入物法和泡沫法研制轻质保温耐火材料。这种方法工业氧化铝和发泡塑料球价格较高，提高耐火材料制造成本，降低经济效益。
发明内容：
本发明解决了现有技术采用的主原料价格高的缺陷，提供一种能利用工业废料为主原料，降低原料成本，提高经济效益的新型轻质耐火材料及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
1、新型轻质耐火材料，其原料组成及重量百分数为：
铝型材厂工业污泥  ：40-80％
粘土              ：20-60％
外加废聚苯乙烯塑料：4-5％
上述原料经合成，产品结构形成三种晶相：莫来石，α-Al2O3和SiO2，其中莫来石含量为30-80％，α-Al2O3为16-65％，SiO2为5-6％。
2、新型轻质耐火材料的制备方法：(a)将40-80％的铝型材厂工业污泥和20-60％的粘土混合均匀，经球磨机中研磨成泥浆，泥浆经压滤脱水成泥料。(b)将废聚苯乙烯塑料经破碎成1-2mm粒状。(c)将4-5％的破碎废聚苯乙烯塑料与泥料混合真空练泥，挤压成条状泥块。(d)条状泥块在木模中成型，脱模形成生坯。(e)生坯经烘干脱水、高温煅烧，(f)自然冷却至室温，即为初产品，初产品经磨平即得到合格成品。
本发明属于固体双废的综合利用和变废为宝的项目，由于原料成本很低，经济和社会效益显著，具有很强的市场竞争能力。因此具有重要的环保意义，属国家“863”计划项目的子课题。
具体实施方式：
以铝型材厂工业污泥和废聚苯乙烯塑料为原料，以可燃加入物法制造轻质保温耐火材料。铝型材厂工业污泥是铝型材表面去污，碱洗，酸洗等过程产生的大量废渣，废渣经沉淀压滤而形成大量的固体污泥，其主要成分为γ-AlOOH、Al(OH)3和无定形体结构的固体物质。铝型材厂工业污泥的化学组成(重量百分数)：SiO2为2.34％，Al2O3为61.16％，Fe2O3为0.27％，CaO为0.48％，MgO为0.37％，K2O为0.03％，Na2O为0.34％，烧失量为34.26％。废聚苯乙烯塑料是用各种包装泡沫塑料、使用过废弃的泡沫塑料，经回收加工而形成粒状体。粘土化学组成：SiO2为72.66％，Al2O3为18.56％，Fe2O3为1.05％，TiO2为0.09％，CaO为0.07％，MgO为0.21％，K2O为0.85％，Na2O为0.09％，烧失量为7.01％。粒度为1-2mm。
1、新型轻质耐火材料，其原料组成及重量百分数为：
铝型材厂工业污泥  ：40-80％
粘土              ：20-60％
外加废聚苯乙烯塑料：4-5％
上述原料经合成，产品结构形成三种晶相：莫来石，α-Al2O3和SiO2，其中莫来石含量为30-80％，α-Al2O3为16-65％，SiO2为5-6％。
2新型轻质耐火材料的制备方法：(a)将工业污泥和粘土混合均匀，经球磨机中研磨4小时，粒度≤240目的泥浆，泥浆经压滤成含水量为20-25％的泥料。(b)将废聚苯乙烯塑料经破碎成1-2mm粒状。(c)破碎废聚苯乙烯塑料与含水量为20-25％的泥料混合真空练泥，挤压成条状泥块。(d)条状泥块在木模中成型，脱模形成生坯。(e)生坯经80℃烘干脱水，要求含水量≤1％的干坯，干坯置于高温炉中1340-1420℃烧成。烧结保温时间为2-4h。烧成升温速度为：室温-400℃为50-100℃/h；400-1000℃为100-150℃/h；1000-最高烧结温度为150-200℃/h，保温2-4h.(f)自然冷却至室温，即为初产品。(g)初产品经磨平即得到合格成品。(h)合格成品经XRD分析结构。形成三种晶相：莫来石，α-Al2O3和SiO2，其中莫来石含量为30-80％，，α-Al2O3为16-65％，SiO2为5-6％。
该方法制造的轻质保温耐火材料性能：
密度：              0.79-1.00g/cm3
抗折强度：          2.1-5.2Mpa
耐火度：            ≥1600℃
实施例1：
以铝型材厂工业污泥和粘土为主原料，外加废聚苯乙烯塑料制造轻质保温耐火材料，其配方为(重量百分数)
配方：
工业污泥熟料      ：60％
粘土              ：40％
外加废聚苯乙烯塑料：4％
工艺条件：煅烧温度1380℃，保温时间为2h
性能：
密度              ：0.954g/cm3
抗折强度          ：3.9Mpa
耐火度            ：≥1600℃
晶相：莫来石与α-Al2O3为主晶相，SiO2为次晶相。
制造工艺：工业污泥与粘土混合均匀，在球磨机中研磨4h，形成粒度小于240目的泥浆，泥浆经压滤成含水量为20-25％的泥料，泥料与废聚苯乙烯塑料进行混合，真空练泥，挤压成条状泥块，条状泥块在木模中成型，脱模形成生坯；坯体经80℃烘干，要求含水量≤1％的干坯，干坯置于高温炉1380℃煅烧2个小时，自然冷却室温，即为初产品，初产品经过磨边即为产品。
实施例2：
工业污泥和粘土含量与实例1相同，改变外加废聚苯乙烯塑料的含量，其配方和工艺条件如下：
配方：
工业污泥熟料      ：60％
粘土              ：40％
外加废聚苯乙烯塑料：5％
工艺条件：煅烧温度1380℃，保温时间为2h
性能：
密度              ：0.827g/cm3
抗折强度          ：2.55Mpa
耐火度            ：≥1600℃
晶相：莫来石与α-Al2O3为主晶相，SiO2为次晶相。
制造工艺：与实施例1相同。
实施例3：
外加废聚苯乙烯塑料含量，烧成温度和保温时间与实施例1相同，改变工业污泥和粘土的含量，其配方和性能如下：
配方：
工业污泥熟料      ：40％
粘土              ：60％
外加废聚苯乙烯塑料：4％
工艺条件：煅烧温度1380℃，保温时间为2h
性能：
密度              ：0.840g/cm3
抗折强度          ：2.15Mpa
耐火度            ：≥1600℃
晶相：莫来石，α-Al2O3为，SiO2
制造工艺：与实施例1相同。
实施例4：
工业污泥，粘土，废聚苯乙烯塑料含量，烧结保温时间与实施例1相同，改变烧结温度，其配方，工艺条件，性能与晶相如下：
配方：
工业污泥熟料      ：60％
粘土              ：40％
外加废聚苯乙烯塑料：4％
工艺条件：煅烧温度1340℃，保温时间为2h
性能：
密度              ：0.798g/cm3
抗折强度          ：2Mpa
耐火度            ：≥1600℃
晶相：莫来石和α-Al2O3为主晶相，次晶相为SiO2
实施例5：
工业污泥，粘土，废聚苯乙烯塑料米含量，烧结保温时间与实施例1相同，改变烧结温度，其配方，工艺条件，性能与晶相如下：
配方：
工业污泥熟料      ：60％
粘土              ：40％
外加废聚苯乙烯塑料：4％
工艺条件：煅烧温度1420℃，保温时间为2h
性能：
密度              ：0.901g/cm3
抗折强度          ：5.2Mpa
耐火度            ：≥1600℃
晶相：莫来石和α-Al2O3为主晶相，次晶相为SiO2

Claims (6)

1、一种新型轻质耐火材料，其特征在于：它的原料包括下列组成和重量百分数：
铝型材厂工业污泥：  40-80％
粘土：              20-60％
外加废聚苯乙烯塑料：4-5％
上述原料经合成，产品结构形成三种晶相：莫来石，α-Al2O3和SiO2，其中莫来石含量为30-80％，α-Al2O3为16-65％，SiO2为5-6％。
2、根据权利要求1所述的新型轻质耐火材料的制备方法，其特征在于：(a)将40-80％铝型材厂工业污泥和20-60％粘土混合均匀，经球磨机中研磨成泥浆，泥浆经压滤脱水成泥料；(b)将4-5％废聚苯乙烯塑料经破碎成1-2mm粒状；(c)将破碎废聚苯乙烯塑料与泥料混合真空练泥，挤压成条状泥块；(d)条状泥块经成型形成生坯；(e)生坯经烘干脱水、高温煅烧，(f)自然冷却至室温。
3、根据权利要求2所述的新型轻质耐火材料的制备方法，其特征在于：工业污泥和粘土混合均匀后，经球磨机中研磨4小时，成为粒度≤240目的泥浆；泥浆经压滤成含水量为20-25％的泥料。
4、根据权利要求2所述的新型轻质耐火材料的制备方法，其特征在于：条状泥块在木模中成型，脱模形成生坯。
5、根据权利要求2或3或4所述的新型轻质耐火材料的制备方法，其特征在于：将生坯经80℃烘干脱水，成为含水量≤1％的干坯。
6、根据权利要求5所述的新型轻质耐火材料的制备方法，其特征在于：干坯置于高温炉中1340-1420℃烧成，烧结保温时间为2-4h，烧成升温速度为：室温-400℃为50-100℃/h；400-1000℃为100-150℃/h；1000-最高烧结温度为150-200℃/h，保温2-4h。
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