專利名稱：一種微孔輕質(zhì)莫來石耐火骨料及制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及耐火材料領域所用的一種耐火骨料,尤其涉及一種輕質(zhì)耐火材料用的微孔輕質(zhì)莫來石耐火骨料及制備方法。
背景技術(shù)：
提高窯爐的工作效率和降低熱耗及減輕自身重量的重要措施之一就是采用輕質(zhì)耐火材料代替重質(zhì)耐火材料構(gòu)筑窯爐內(nèi)襯。要求隔熱耐火材料的使用溫度越來越高。而傳統(tǒng)的輕質(zhì)合成料存在雜質(zhì)高、氣孔大、隔熱效果欠佳、使用溫度低，其通常低于1200°C ;另一類為高級隔熱耐火材料，使用溫度高于1500°C .，但價格高，強度低，難于推廣應用；而使用溫度在1200°C -1500°C之間的工業(yè)窯爐和熱工設備的襯體大都是定型制品，存在整體性不好、強度低、施工效率不夠高等不足。因此開發(fā)使用溫度在1200°C -1500°C的輕質(zhì)隔熱不定形耐火材料十分必要。因此，能開發(fā)出滿足不定形耐火材料的原料成為關(guān)鍵。輕質(zhì)骨料 是組成輕質(zhì)不定形耐火材料的重要組成部分，然而，現(xiàn)在所用的骨料存在著引入雜質(zhì)多，高溫體積穩(wěn)定性差，隔熱性能與強度不能兼顧等一些缺點，從而不能滿足高性能輕質(zhì)不定形耐火材料的要求。在國內(nèi)專利文獻CN201010159664. 4中表述了具有類似本發(fā)明的莫來石微孔輕質(zhì)骨料，但本發(fā)明與其有顯著的不同。使用的原料不同，熱處理工藝不同，使得合成莫來石的轉(zhuǎn)化率更高，輕質(zhì)骨料容重更小，從而導致最終的產(chǎn)品性能也有截然差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題的不足，提供一種純度高、高溫體積穩(wěn)定性好、隔熱性好、強度高的微孔輕質(zhì)莫來石骨料及其制備方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種微孔輕質(zhì)莫來石耐火骨料，選用硅石粉和氫氧化鋁為起始物料，外加結(jié)合劑、添加劑和燒失物，起始料的重量百分比為硅石粉30-40、氫氧化鋁60-70% ;外加結(jié)合劑、添加劑和燒失物的加入量占起始物料總重量的百分比為結(jié)合劑2-4%、添加劑為O. 3-0. 6%和燒失物20-30%。原料中所用的硅石粉，二氧化硅含量大于98% ;氫氧化鋁的含量大于98% ;所用結(jié)合劑為黃糊精；燒失物為焦炭細粉；添加劑為木質(zhì)素磺酸鈣。起始物料經(jīng)破粉碎后放入球磨機內(nèi)濕法磨細混勻，混后的物料經(jīng)過真空濾泥，通過練泥機和擠泥機形成尺寸為230X114X65毫米的坯體，坯體在室溫條件下自然干燥24小時后，將坯體在干燥器內(nèi)100-150°C的溫度下干燥20-35小時，然后將干燥后的坯體于高溫窯內(nèi)在1350_1450°C下煅燒，將煅燒后的塊狀莫來石經(jīng)破碎機破碎就得到這種微孔輕質(zhì)莫來石骨料。本發(fā)明的原理在于利用氫氧化鋁在高溫下分解形成高活性的氧化鋁與二氧化硅細粉在較高的溫度下反應，生成一種性質(zhì)穩(wěn)定，性能優(yōu)越的莫來石相，莫來石本身具有較低的熱膨脹系數(shù)，較高的熱震穩(wěn)定性以及優(yōu)良的高溫性能。采用氫氧化鋁與硅石粉合成輕質(zhì)莫來石材料，非常適合。氫氧化鋁分解形成高活性氧化鋁，物料分解不僅可以使材料產(chǎn)生氣孔輕質(zhì)化，同時高活性的氧化鋁又能提高莫來石的轉(zhuǎn)化率。此外，在所采用的起始物料中，加入了一定量的可燒掉的焦炭細粉，從而可在材料內(nèi)部形成大量微氣孔。根據(jù)傳熱學原理，在氣孔率一定的情況下，氣孔越小，導熱系數(shù)越小，同時強度越高。因此本發(fā)明制備的微孔輕質(zhì)莫來石骨料具有較高的莫來石生成率，較高的強度，較低的導熱系數(shù)。本發(fā)明，微孔輕質(zhì)莫來石骨料的制備方法為
步驟一、原料準備，把硅石粉、氫氧化鋁、焦炭分別破碎，粒度要小于325目。步驟二，配制混合料，將按一定配比的硅石粉、氫氧化鋁、焦炭細粉及外加劑黃糊精、添加劑木質(zhì)素加入球磨機內(nèi)，再向球磨機內(nèi)加入占全部料重100%的水，用氧化鋯球作研磨介質(zhì)進行球磨，全部物料在球磨機內(nèi)磨12-24小時得到500-800目的混合物料料漿。
步驟三、真空濾泥、煉泥與擠泥，在真空濾泥機內(nèi)將混合料漿壓濾成餅狀，將濾好的料餅放在練泥機內(nèi)處理，然后經(jīng)擠泥機擠成尺寸為230X114X65毫米的坯體。步驟四、自然干燥和烘干，坯體在室溫條件下自然干燥24小時后，將坯體在干燥器內(nèi)100-150°C的溫度下干燥20-35小時。步驟五、煅燒和破碎，將干燥后的坯體于高溫窯內(nèi)在1350_1450°C下煅燒，1100°C下升溫速率為5°C /min，在1100°C _1450°C升溫速率為3°C /min，燒20-30小時后得到塊狀微孔莫來石制品；將煅燒后的塊狀莫來石經(jīng)破碎機破碎就得到這種微孔輕質(zhì)莫來石骨料。所得到的骨料體積密度介于O. 7-1. Og/cm3之間，氣孔率在60_85% ;經(jīng)過衍射分析，表明骨料中的莫來石含量高于85%，骨料內(nèi)部的氣孔主要處于10微米以下，集中分布在2微米以下。通過掃描電鏡分析，骨料內(nèi)部氣孔分布均勻。本發(fā)明的有益結(jié)果在于與同類產(chǎn)品比，內(nèi)部孔為微米級，莫來石轉(zhuǎn)化率高可以達到85%以上，使得本發(fā)明制得的莫來石骨料體積密度更小，保溫效果更好；由于本產(chǎn)品為輕質(zhì)固相材料，內(nèi)部主要為點接觸，對固相傳質(zhì)不敏感，因此該產(chǎn)品在高溫下收縮下，體積穩(wěn)定性好；骨料內(nèi)部氣孔多為封閉的球形結(jié)構(gòu)，因此產(chǎn)品熱導系數(shù)小，強度高。
具體實施例方式以下實施例詳細地說明了本發(fā)明。實施例I
將硅石粉與98%的氫氧化鋁按34:66的比例配制，外加焦炭細粉25%、黃糊精3%、木質(zhì)素磺酸鈣O. 5% (均為占起始物料總重量的百分比)。將上述原料稱量好后，與研磨介質(zhì)氧化錯球、水一起放入球磨機內(nèi)。三者重量比為原料研磨球水=1:1: I。球磨機轉(zhuǎn)速設定為25轉(zhuǎn)每分鐘。共磨時間為18小時。將共磨好的物料引入真空濾泥機內(nèi)進行壓濾，壓濾后的料漿經(jīng)練泥后投入擠泥機內(nèi)，擠出后切割得到坯體。坯體在室溫條件下自然干燥24小時后，將坯體在干燥器內(nèi)120°C的溫度下干燥20小時，將干燥后的坯體于高溫窯內(nèi)在1450°C下煅燒，1100°C下升溫速率為50C /min，在1100°C _1450°C升溫速率為3°C /min, 1450°C保溫20小時。產(chǎn)品出窯后，將煅燒后的莫來石經(jīng)破碎機破碎就得到這種微孔輕質(zhì)莫來石骨料。實施例2
將硅石粉與98%的氫氧化鋁按30:70的比例配制，外加焦炭細粉20%、黃糊精2%、木質(zhì)素磺酸鈣O. 6% (均為占起始物料總重量的百分比)。將上述原料稱量好后，與研磨介質(zhì)氧化錯球、水一起放入球磨機內(nèi)。三者重量比為原料研磨球水=1:1: I。球磨機轉(zhuǎn)速設定為25轉(zhuǎn)每分鐘。共磨時間為24小時。將共磨好的物料引入真空濾泥機內(nèi)進行壓濾，壓濾后的料漿經(jīng)練泥后投入擠泥機內(nèi)，擠出后切割得到坯體。坯體在室溫條件下自然干燥24小時后，將坯體在干燥器內(nèi)150°C的溫度下干燥25小時，將干燥后的坯體于高溫窯內(nèi)在1400°C下煅燒，1100°C下升溫速率為50C /min，在IlOO0C -1400°C升溫速率為3°C /min, 1400。。保溫25小時。產(chǎn)品出窯后，將煅燒后的莫來石經(jīng)破碎機破碎就得到這種微孔輕質(zhì)莫來石骨料。實施例3
將硅石粉與98%的氫氧化鋁按40:60的比例配制，外加焦炭細粉30%、黃糊精4%、木質(zhì)素磺酸鈣O. 3% (均為占起始物料總重量的百分比)。將上述原料稱量好后，與研磨介質(zhì)氧化錯球、水一起放入球磨機內(nèi)。三者重量比為原料研磨球水=1:1: I。球磨機轉(zhuǎn)速設定為25 轉(zhuǎn)每分鐘。共磨時間為24小時。將共磨好的物料引入真空濾泥機內(nèi)進行壓濾，壓濾后的料漿經(jīng)練泥后投入擠泥機內(nèi)，擠出后切割得到坯體。坯體在室溫條件下自然干燥24小時后，將坯體在干燥器內(nèi)150°C的溫度下干燥30小時，將干燥后的坯體于高溫窯內(nèi)在1350°C下煅燒，1100°C下升溫速率為50C /min，在1100°C _1350°C升溫速率為3°C /min, 1350°C保溫30小時。產(chǎn)品出窯后，將煅燒后的莫來石經(jīng)破碎機破碎就得到這種微孔輕質(zhì)莫來石骨料。
權(quán)利要求
1.一種微孔輕質(zhì)莫來石耐火骨料，其特征在于選用硅石粉和氫氧化鋁為起始物料，外加結(jié)合劑、添加劑和燒失物，起始料的重量百分比為硅石粉30-40、氫氧化鋁60-70% ;夕卜加結(jié)合劑、添加劑和燒失物的加入量占起始物料總重量的百分比為結(jié)合劑2-4%、添加劑為O. 3-0. 6%和燒失物20-30%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種微孔輕質(zhì)莫來石耐火骨料，其特征在于結(jié)合劑為黃糊精，燒失物為焦炭細粉，添加劑為木質(zhì)素磺酸鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種微孔輕質(zhì)莫來石耐火骨料，其特征在于硅石粉中的ニ氧化娃含量大于98%,氫氧化招中的氫氧化招含量大于98%。
4.據(jù)權(quán)利要求I所述的微孔輕質(zhì)莫來石耐火骨料的制備方法，其特征在于步驟一、原料準備，把硅石粉、氫氧化鋁、焦炭分別破碎，粒度要小于325目；步驟ニ，配制混合料，將按一定配比的硅石粉、氫氧化鋁、焦炭細粉及外加劑黃糊精、添加劑木質(zhì)素磺酸鈣加入球磨機內(nèi)，再向球磨機內(nèi)加入占全部料重100%的水，用氧化鋯球作研磨介質(zhì)進行球磨，全部物料在球磨機內(nèi)研磨12-24小時得到500-800目的混合物料料漿；步驟三、真空濾泥、練泥與擠泥，在真空濾泥機內(nèi)將混合料漿壓濾成餅狀，將濾好的料餅放在練泥機內(nèi)處理，然后經(jīng)擠泥機擠成尺寸為230X114X65毫米的坯體；步驟四、自然干燥和烘干，坯體在室溫條件下自然干燥24小時后，將坯體在干燥器內(nèi)100-150°C的溫度下干燥20-35小時；步驟五、煅燒和破碎，將干燥后的坯體于高溫窯內(nèi)在1350-1450°C下煅燒，1100°C下升溫速率為5°C /min，在1100°C _1450°C升溫速率為3°C /min，燒20-30小時后得到塊狀微孔莫來石制品；將煅燒后的莫來石經(jīng)破碎機破碎就得到這種微孔輕質(zhì)莫來石骨料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微孔輕質(zhì)莫來石骨料及制備方法。這種骨料以硅石粉和氫氧化鋁為起始物料，外加結(jié)合劑、添加劑和可燒失物，通過濕法共磨，真空壓濾成形，坯體干燥后進行煅燒，燒后產(chǎn)物經(jīng)過破碎后得到這種微孔輕質(zhì)莫來石骨料。起始料的重量百分比為硅石粉30-40、氫氧化鋁60-70%；外加結(jié)合劑、添加劑和燒失物的加入量占起始物料總重量的百分比為結(jié)合劑2-4%、添加劑為0.3-0.6%和燒失物20-30%。 這種微孔輕質(zhì)莫來石骨料具有莫來石轉(zhuǎn)化率高、體積穩(wěn)定性好、強度高等性能。
文檔編號C04B38/06GK102659449SQ201210173259
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者周寧生, 山國強 申請人:山國強