專利名稱：多孔性料漿坯體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于高溫環(huán)境下的輕質(zhì)隔熱磚的前驅(qū)體低密度多孔性料漿坯
體(以下簡(jiǎn)稱"生坯")的制備方法，屬于陶瓷和耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)和科研活動(dòng)中經(jīng)常需要使用高溫窯爐，為了保障窯爐的正常運(yùn)行和提 高能量利用效率，通常在窯爐內(nèi)層采用耐火磚的基礎(chǔ)上需要在外層采用輕質(zhì)隔熱磚。對(duì)于 使用溫度在1230°C _15001:之間的輕質(zhì)隔熱磚絕大多數(shù)是一類陶瓷質(zhì)的多孔性燒結(jié)體，對(duì) 應(yīng)的密度波動(dòng)在0. 50-1. 50kg/m3之間，相應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)波動(dòng)在0. 25-0. 50w/mK。輕質(zhì)隔熱 磚的核心生產(chǎn)工序主要包括生坯的制備和磚塊的燒制兩道。其中，最終產(chǎn)品輕質(zhì)隔熱磚的 質(zhì)量在很大程度上取決于生坯的質(zhì)量，尤其是生坯的密度、孔隙率、孔分布、強(qiáng)度等因素。因 此，生坯的制備技術(shù)成為輕質(zhì)隔熱磚制備的關(guān)鍵技術(shù)。目前，對(duì)于密度大于0.60kg/m3的輕 質(zhì)隔熱磚，通常采用可燃性顆粒物預(yù)填充料漿擠壓成型方法制備生坯，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)的方 法組織生產(chǎn)，技術(shù)相對(duì)比較成熟。但是，對(duì)于密度小于0. 55kg/m3的低密度輕質(zhì)隔熱磚，對(duì) 應(yīng)的生坯烘干密度至少必須低于0. 45kg/m 采用可燃性顆粒物預(yù)填充方法難以制得性能 理想的生坯，主要表現(xiàn)為孔隙分布不均勻，干燥過(guò)程中變形開(kāi)裂嚴(yán)重，坯體耐壓強(qiáng)度低等缺 陷，因而，難以燒制出性能優(yōu)良的輕質(zhì)隔熱磚。而且對(duì)于有些聚合物類填充物，盡管可以通
過(guò)增加填充物用量來(lái)提高最終燒結(jié)物的孔隙率，但是由于過(guò)多聚合物顆粒的引入導(dǎo)致制造 成本大幅度增加，而且由于聚合物顆粒燃燒時(shí)產(chǎn)生有害氣體揮發(fā)，不僅對(duì)窯爐內(nèi)部耐火材
料產(chǎn)生腐蝕而且對(duì)大氣環(huán)境造成污染。所以，需要有一種更可靠、更高效、更環(huán)保的低密度 多孔性輕質(zhì)隔熱磚生坯制備方法來(lái)替代現(xiàn)有制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了解決可燃性顆粒物預(yù)填充料漿擠壓成型方法 制備低密度多孔性生坯過(guò)程中遇到的孔隙分布不均勻，坯體變形、開(kāi)裂、耐壓強(qiáng)度低的問(wèn)題 和高成本、環(huán)境污染等問(wèn)題，而提出一種物理發(fā)泡-澆鑄成型多孔性料漿坯體的制備方法， 可以很好地解決上述技術(shù)問(wèn)題。 本發(fā)明的技術(shù)方案為針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出物理氣力預(yù)發(fā)泡再與料漿 料混合后澆鑄成型方法替代原來(lái)的可燃性顆粒物預(yù)填充料漿擠壓成型方法，制備低密度多 孔性輕質(zhì)隔熱磚生坯。本發(fā)明借助于泡沫混凝土澆鑄成型原理和方法，結(jié)合本體系料漿料 的特性，經(jīng)必要改進(jìn)之后建立輕質(zhì)隔熱磚生坯制備方法。整個(gè)制備過(guò)程分為泡沫制備、料漿 調(diào)制、泡沫與料漿混合、坯體澆鑄和坯體養(yǎng)護(hù)五個(gè)步驟。本發(fā)明采用物理發(fā)泡劑，經(jīng)發(fā)泡裝 置在壓縮空氣作用下先行預(yù)制氣泡，以提供細(xì)小均勻和穩(wěn)定的氣泡；由高鋁水泥、蘇州土、 葉臘石、石灰和碳酸鈣按要求的比例(具體配合比視制品用途而定)混合，再加水配合預(yù)制 料漿料；料漿中采用高鋁水泥作為配料組分之一，提供氧化鋁和氧化鈣，同時(shí)借助于其快凝 快硬特性加速澆生坯澆鑄體的凝固和硬化， 一方面盡早固定氣泡減少氣泡損失，另一方面
3增強(qiáng)坯體減少生坯變形。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案為一種多孔性料漿坯體的制備方法，其具體步驟為
A :原料配合和料漿調(diào)制將原料高鋁水泥15-30質(zhì)量份，蘇州土 5_23份，葉臘石 38-50份，石灰1. 5-5份，石灰石3-8份和廢磚料8_13份，按照水固質(zhì)量比0. 40_0. 70加水， 調(diào)制成質(zhì)地均勻的料漿； B :泡沫制備采用物理發(fā)泡劑與水按質(zhì)量比為1 : 10_20比例稀釋，用發(fā)泡裝置 進(jìn)行物理發(fā)泡，得到預(yù)制好的泡沫； C :泡沫料漿制備將預(yù)制好的泡沫與料漿按比例混合，攪拌；控制泡沫料漿的體
積密度為0. 55-0. 70kg/m3，得到調(diào)制好的泡沫料漿； D :生坯澆鑄將調(diào)制好的泡沫料漿倒入模具之中，靜止擺放； E :生坯養(yǎng)護(hù)澆鑄后的泡沫料漿帶模自然養(yǎng)護(hù)，脫模后再加熱烘干，得到干燥多 孔性料槳坯體(生坯)。 由于CaO含量過(guò)高不利于最終產(chǎn)品隔熱磚的耐火性，過(guò)低不利于生坯的后續(xù)燒 結(jié)；Si(^含量過(guò)高不利于燒結(jié)，過(guò)低不利于隔熱磚的耐火性^1203含量過(guò)高不利于燒結(jié)，過(guò) 低不利于隔熱磚的耐火性；Fe203對(duì)隔熱磚耐火性有害，因此優(yōu)選本發(fā)明配合料對(duì)應(yīng)的化學(xué) 成分質(zhì)量百分含量為:CaO :10-15%， Si02 : 44-54%， A1203 :35-45%， Fe203 :0. 1_1%，其他 0. 5-5%。 其中所述的物理發(fā)泡劑為松香類發(fā)泡劑或蛋白質(zhì)類發(fā)泡劑；所述的發(fā)泡裝置為高
速機(jī)械攪拌裝置或氣力發(fā)泡裝置，市場(chǎng)有售。 優(yōu)選步驟C中的攪拌時(shí)間為5-10分鐘；步驟E所述的養(yǎng)護(hù)溫度為10-3(TC，養(yǎng)護(hù) 時(shí)間為24-36小時(shí)；所述的烘干溫度為60-9(TC;所制備得到的多孔性料漿坯體(生坯)的 干燥密度為0. 30-0. 45kg/m 耐壓強(qiáng)度為0. 15_0. 50MPa。 料漿水固比主要用來(lái)控制其流動(dòng)性，水固比過(guò)低料漿呈粘稠狀不利于后續(xù)泡沫混 入；水固比過(guò)高，雖然料漿稀疏易于引入泡沫，但是過(guò)多水分引入導(dǎo)致坯體烘干能耗增加， 干燥坯體耐壓強(qiáng)度降低。 根據(jù)料漿流動(dòng)性情況，料漿中也可以添加適量分散劑，根據(jù)配料在后續(xù)燒成工序
中預(yù)期燒結(jié)難易性，料漿中也可以添加適量燒結(jié)助劑。 有益效果 1)借助于物理氣力發(fā)泡方法可以容易地制備出烘干密度O. 34-0. 45kg/m3的生坯， 相應(yīng)的干燥坯體耐壓強(qiáng)度0. 15-0. 50MPa，有利于搬運(yùn)和碼垛； 2)由本發(fā)明提供的方法制備的生坯內(nèi)部孔隙尺寸細(xì)小，分布均勻，多為獨(dú)立圓形 孔，有利于后續(xù)產(chǎn)品隔熱磚的機(jī)械強(qiáng)度和保溫性； 3)本發(fā)明提供的方法不再使用聚合物小球填充物，從而消除了由此產(chǎn)生的對(duì)窯爐 內(nèi)部耐火磚的腐蝕和對(duì)大氣環(huán)境的污染； 4)本發(fā)明提供的方法制備的生坯強(qiáng)度高，外形規(guī)整，體積變形小，而且可以實(shí)現(xiàn)大 體積澆鑄之后再切割的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)效率大幅度高；
具體實(shí)施例方式
以下按照上文所述的低密度多孔性輕質(zhì)隔熱磚生坯的制備方法，以實(shí)施例形式具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式
實(shí)施例1 : 1)高鋁水泥239. 3g，蘇州土 105. 3g，葉臘石471. 4g，石灰28. 2g，石灰石45. 3g，廢 磚料IIO. 5g，按比例配合，攪拌10分鐘，使其充分均化；配合料對(duì)應(yīng)的化學(xué)成分(質(zhì)量)范 圍為:CaO :12. 89%， Si02 :48. 10%， A1203 :35. 26%， Fe203 :0. 55%，其他(雜質(zhì))3. 20%。
2)向混合料中加適量水，控制料漿水固質(zhì)量比0. 67，機(jī)械攪拌，調(diào)制成均勻和流 動(dòng)性良好的料漿； 3)松香類發(fā)泡劑(NJFA)用水稀釋，稀釋質(zhì)量比例為1 : ll，裝入氣力發(fā)泡裝置， 打開(kāi)壓縮空氣，發(fā)泡； 4)將適量泡沫直接加至步驟2)制備好的流動(dòng)狀的混合料料漿中，攪拌5分鐘，使
泡沫均勻分布于料漿之中； 5)測(cè)定泡沫料槳濕容重為0. 58kg/m3 ; 6)將泡沫料漿注入模具之中，澆鑄生坯； 7)將澆鑄后的泡沫料漿帶模放置于25t:環(huán)境，養(yǎng)護(hù)24小時(shí)； 8)脫模，置于7(TC環(huán)境下加熱烘干； 由此制備的生坯經(jīng)檢測(cè)主要技術(shù)性能指標(biāo)如下 生坯干燥密度0. 38kg/m3 ; 生壞耐壓強(qiáng)度0. 25MPa ; 生坯表面開(kāi)裂沒(méi)有； 生坯扭曲變形沒(méi)有。
實(shí)施例2 : 1)高鋁水泥192. 2g，蘇州土 223. 9g，葉臘石387. 5g，石灰21. 4g，石灰石56. 7g，廢
磚料118. 2g，按比例配合，攪拌10分鐘，使其充分均化；配合料對(duì)應(yīng)的化學(xué)成分(質(zhì)量)范
圍為:CaO :13. 66%， Si02 :46. 01%， A1203 :37. 22%， Fe203 :0. 57%，其他2. 54%。 2)向混合料中加適量水，控制料漿水固質(zhì)量比0. 65，機(jī)械攪拌，調(diào)制成均勻和流
動(dòng)性良好的料漿； 3)蛋白質(zhì)類(EAB)發(fā)泡劑用水稀釋，稀釋質(zhì)量比例為1 : 16，裝入氣力發(fā)泡裝置， 打開(kāi)壓縮空氣，發(fā)泡； 4)將適量泡沫直接加至步驟2)制備好的流動(dòng)狀的混合料料漿中，攪拌10分鐘，使
泡沫均勻分布于料漿之中； 5)測(cè)定泡沫料槳濕容重為0. 63kg/m3 ; 6)將泡沫料漿注入模具之中，澆鑄生坯； 7)將澆鑄后的泡沫料漿帶模放置于2(TC環(huán)境，養(yǎng)護(hù)30小時(shí)； 8)脫模，置于75t:環(huán)境下加熱烘干； 由此制備的生坯經(jīng)檢測(cè)主要技術(shù)性能指標(biāo)如下 生還烘干密度0. 40kg/m3 ; 生坯耐壓強(qiáng)度0. 27MPa ; 生坯表面開(kāi)裂沒(méi)有； 生坯扭曲變形沒(méi)有。
權(quán)利要求
一種多孔性料漿坯體的制備方法，其具體步驟為A原料配合和料漿調(diào)制將高鋁水泥15-30質(zhì)量份，蘇州土5-23質(zhì)量份，葉臘石38-50質(zhì)量份，石灰1.5-5質(zhì)量份，石灰石3-8質(zhì)量份和廢磚料8-13質(zhì)量份配合，再按照水固質(zhì)量比為0.40-0.70加水，調(diào)制成質(zhì)地均勻的料漿；B泡沫制備采用物理發(fā)泡劑與水按質(zhì)量比為1∶10-20比例稀釋，用發(fā)泡裝置進(jìn)行物理發(fā)泡，得到預(yù)制好的泡沫；C泡沫料漿制備將預(yù)制好的泡沫與料漿按比例混合，攪拌；控制泡沫料漿的體積密度為0.55-0.70kg/m3，得到調(diào)制好的泡沫料漿；D生坯澆鑄將調(diào)制好的泡沫料漿倒入模具之中，靜止擺放；E生坯養(yǎng)護(hù)澆鑄后的泡沫料漿帶模自然養(yǎng)護(hù)，脫模后再加熱烘干，得到干燥多孔性料漿坯體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于原料對(duì)應(yīng)的化學(xué)成分質(zhì)量百分含量為CaO :10-15%， Si02 :44-54%， A1203 :35-45%， Fe203 :0. 1_1%，其他0. 5_5%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的物理發(fā)泡劑為松香類發(fā)泡劑或 蛋白質(zhì)類發(fā)泡劑；所述的發(fā)泡裝置為高速機(jī)械攪拌裝置或氣力發(fā)泡裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟C中所述的攪拌時(shí)間為5-10 分鐘；步驟E中所述的養(yǎng)護(hù)溫度為10-3(TC，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為24-36小時(shí)；所述的烘干溫度為 60-90°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所制備得到的多孔性料漿坯體的干燥 密度為0. 30-0. 45kg/m 耐壓強(qiáng)度為0. 15_0. 50MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多孔性料漿坯體的制備方法，屬于陶瓷和耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。分為泡沫制備、料漿調(diào)制、泡沫與料漿混合、坯體澆鑄和坯體養(yǎng)護(hù)五個(gè)步驟。本發(fā)明采用物理發(fā)泡劑，經(jīng)發(fā)泡裝置在壓縮空氣作用下先行預(yù)制氣泡，以提供細(xì)小均勻和穩(wěn)定的氣泡；由高鋁水泥、蘇州土、葉蠟石、石灰和碳酸鈣按要求的比例混合，再加水配合預(yù)制料漿料；料漿中采用高鋁水泥作為配料組分之一，提供氧化鋁和氧化鈣，同時(shí)借助于其快凝快硬特性加速澆生坯澆鑄體的凝固和硬化，一方面盡早固定氣泡減少氣泡損失，另一方面增強(qiáng)坯體減少生坯變形。本發(fā)明可以容易地制備出烘干密度0.34-0.45kg/m3的生坯，相應(yīng)的干燥坯體耐壓強(qiáng)度0.15-0.50MPa。
文檔編號(hào)C04B38/10GK101792328SQ20101012907
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者劉強(qiáng), 潘志華 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)