一種鋁矽質輕質隔熱磚及其製備方法
2023-05-29 18:40:46
專利名稱：一種鋁矽質輕質隔熱磚及其製備方法
技術領域：
本發明屬於輕質隔熱磚技術領域，具體涉及到一種鋁矽質輕質隔熱磚及其製備方法。
背景技術：
能源緊缺已經是全世界範圍所要面臨的嚴峻局面，低碳環保和節約能源是我國保持經濟穩健發展的重要措施之一。各種工業窯爐等熱工設備是工業生產中的重要設施，也是能源消耗大戶。因此，對於窯爐及熱工設備的隔熱保溫是其長期安全使用、節能降耗的重要途徑，故開發輕質、高強、使用溫度高和熱導率低的輕質隔熱耐火材料是一項具有重大意義的課題，以便有效降低爐殼外表溫度、保證設備安全作業、有效降低能耗。目前各種材質的隔熱、保溫耐火材料主要採用以下方法製備(1)加入可燃物造孔劑，如聚輕球、鋸末；( 添加低密度、低耐火度輕質材料，如漂珠、珍珠巖、硅藻土以及氧化鋁空心球等。這些骨料的加入存在較多問題，一是來源有限；二是雖然骨料部分密度低， 但是基質部分仍然呈緻密狀態，熱導率較高；三是添加一些低熔點的骨料造成材料使用溫度降低，抗熱震性能差；四是原料成本高，如氧化鋁空心球。在加入可燃物造孔劑方法中，高鋁輕質隔熱磚及其製備方法(CN201010100809. 3) 的專利技術，公開了以高鋁礬土熟料、高嶺土或鋁酸鈣水泥為原料，通過添加造孔劑聚輕球、鋸末來造孔。該產品原料成本較高，由於添加了聚輕球，因此磚體內部孔徑主要以大孔的形式存在，而材料的強度和孔徑大小密切相關，大孔徑必然造成應力集中，從而造成強度較低；此外孔徑大小對材料的導熱係數影響較大，在體積密度相同的情況下，孔徑越小導熱係數越小，因此該種輕質隔熱磚隔熱性能一般；由於該專利中均為無機粉料，無起支撐作用的骨料成分，高溫煅燒存在較大的線變化。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種原料廣泛、工藝簡單的鋁矽質輕質隔熱磚的製備方法，用該方法製備的鋁矽質輕質隔熱磚耐壓強度高、熱導率低、熱震穩定性好、隔熱效果好和成本低廉。為實現上述目的，本發明所採用的技術方案是先將40 55wt%的輕質礬土骨料、25 40wt%的高鋁礬土熟料、5 12襯％的鋁酸鈣水泥、8 13襯％的有機聚合物和 2 5wt %的矽微粉混合均勻，再外加0. 05 0. 15wt %的減水劑和15 25wt %的水，混練， 澆注成型；然後在室溫條件下養護M 48h，脫模後在100 120°C條件下乾燥20 36h ； 最後在1400 1550°C條件下保溫3 5h，即得鋁矽質輕質隔熱磚。輕質礬土骨料的製備方法是先以85 95wt%的生礬土尾礦細粉和5 15wt% 的Al (OH)3細粉為主要原料，外加1 3wt%的普通紙纖維，造粒，在室溫條件下乾燥20 30h，再於100 120°C條件下乾燥20 30h，然後在1350 1450°C條件下保溫3 5h，自然冷卻，製得輕質礬土骨料。
在上述技術方案中所述的生礬土尾礦中的Al2O3含量為50 70wt%，粒度為325 目以下；Al (OH)3細粉粒度在325目以下；有機聚合物細粉為酒糟、澱粉、糊精和葡萄糖中的一種以上，其粒度為325目以下；減水劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、聚羧酸類減水劑中的一種以上。由於採用上述技術方案，本發明所具有的積極有益效果是1、所採用的原料廉價易得，生產工藝較簡單，成本低；2、所製備的鋁矽質輕質隔熱磚中由於基質部分添加了有機聚合物細粉，加熱分解後使基質部分具有較多的微小氣孔，比其他輕質磚緻密基質更輕，因此隔熱效果要優於現有輕質磚；3、採用紙纖維造粒工藝製備輕質礬土骨料，其原料主要為生礬土尾礦，實現了對低品位礬土尾礦的開發利用，所製備的輕質礬土骨料堆積容重為0. 6 0. 8g/cm3，該方法新穎、成本低廉、工藝簡單且無汙染；4、添加了自製的輕質礬土骨料，起到了骨架的作用，使磚體在成型過程中不易開裂，成品率高，燒後試樣的強度比全細粉製備的輕質磚的強度大；5、所製備的鋁矽質輕質隔熱磚具有積密度低於1.6g/cm3、耐壓強度可達20 35MPa、熱導率為0. 2 0. 4ff/(m · K)、重燒線變化率低於士0. 4%、熱震穩定性好。6、可根據用途的不同加工成不同形狀的磚型，應用到鋼包隔熱層、加熱爐等多種工業爐工作襯、爐頂，可顯著降低爐外溫度，降低能耗，減輕爐體重量，確保生產安全有效進行。因此，本發明原料廣泛、工藝簡單和生產成本低；所製備的鋁矽質輕質隔熱磚具有耐壓強度高、體積密度低、熱導率低、使用溫度高、重燒線變化率低、熱震穩定性好等優點； 該製品可用於各種工業窯爐隔熱層，不僅應用範圍廣，且可顯著降低能耗和爐外溫度，確保生產安全有效進行。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明做進一步描述，並非對其保護範圍的限制。本具體實施方式
中生礬土尾礦中Al2O3含量為50 70wt%，粒度為325目以下； Al (OH)3細粉粒度在325目以下；有機聚合物細粉粒度為325目以下。為避免重複，以下實施例中不再贅述。實施例1一種鋁矽質輕質隔熱磚及其製備方法。先將40 45wt%的輕質礬土骨料、35 40wt%的高鋁礬土熟料、5 8wt%的鋁酸鈣水泥、8 10wt%的酒糟和2 3wt%的矽微粉混合均勻，再外加0. 05 0. 08襯％的三聚磷酸鈉和15 20襯％的水，混練，澆注成型；然後在室溫條件下養護M 36h，脫模後在100 120°C條件下乾燥20 36h ；最後在1400 1450°C條件下保溫3 5h。本實施例中，輕質礬土骨料的製備方法是先以85 90wt%的生礬土尾礦細粉和 10 15wt%的Al(OH)3細粉為主要原料，外加1 2wt%的普通紙纖維，造粒，在室溫條件下乾燥20 30h，再於100 120°C條件下乾燥20 30h，然後在1350 1400°C條件下保溫3 5h，自然冷卻，製得輕質礬土骨料。
本實施例所製備的鋁矽質輕質磚具有積密度低(低於1. 70g/cm3)、耐壓強度可達 25 35MPa、熱導率為0. 2 0. 4ff/(m · K)、重燒線變化率低於士0. 4%、熱震穩定性好。實施例2一種鋁矽質輕質隔熱磚及其製備方法。先將45 50wt%的輕質礬土骨料、25 35wt%的高鋁礬土熟料、6 10襯％的鋁酸鈣水泥、10 13襯％的澱粉、3 的矽微粉混合均勻，再外加0. 08 0. IOwt %的六偏磷酸鈉和18 22wt%的水，混練，澆注成型； 然後在室溫條件下養護28 36h，脫模後在100 120°C條件下乾燥20 36h ；最後在 1450 1500°C條件下保溫3 5h。本實施例中，輕質礬土骨料的製備方法是先以88 93wt%的生礬土尾礦細粉和 7 12wt%的Al (OH) 3細粉為主要原料，外加2 3wt%的普通紙纖維，造粒，在室溫條件下乾燥20 30h，再於100 120°C條件下乾燥20 30h，然後在1400 1450°C條件下保溫 3 5h，自然冷卻，製得輕質礬土骨料。本實施例所製備的鋁矽質輕質磚具有積密度低(低於1. 50g/cm3)、耐壓強度可達 20 35MPa、熱導率為0. 2 0. 4ff/(m · K)、重燒線變化率低於士0. 4%、熱震穩定性好。實施例3一種鋁矽質輕質隔熱磚及其製備方法。先將50 55wt%的輕質礬土骨料、25 30wt%的高鋁礬土熟料、7 12襯％的鋁酸鈣水泥、8 10襯％的糊精、4 5襯％的矽微粉混合均勻，再外加0. 10 0. 13wt%的聚羧酸類減水劑和20 23wt%的水，混練，澆注成型；然後在室溫條件下養護M 40h，脫模後在100 120°C條件下乾燥20 36h ；最後在 1500 1550°C條件下保溫3 5h。本實施例中，輕質礬土骨料的製備方法是先以90 95wt%的生礬土尾礦細粉和 5 IOwt %的Al (OH) 3細粉為主要原料，外加1 的普通紙纖維，造粒，在室溫條件下乾燥20 30h，再於100 120°C條件下乾燥20 30h，然後在1350 1400°C條件下保溫 3 5h，自然冷卻，製得輕質礬土骨料。本實施例所製備的鋁矽質輕質磚具有積密度低(低於1. 42g/cm3)、耐壓強度可達 20 30MPa、熱導率為0. 2 0. 4ff/(m · K)、重燒線變化率低於士0. 4%、熱震穩定性好。實施例4一種鋁矽質輕質隔熱磚及其製備方法。先將40 45wt%的輕質礬土骨料、35 40wt%的高鋁礬土熟料、5 8襯％的鋁酸鈣水泥、8 10wt%的葡萄糖、2 3wt%的矽微粉混合均勻，再外加0. 13 0. 15wt%的減水劑和22 25wt%的水，混練，澆注成型；然後在室溫條件下養護28 42h，脫模後在100 120°C條件下乾燥20 36h ；最後在1400 1550°C條件下保溫3 5h。本實施例中，減水劑為三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉；輕質礬土骨料的製備方法同實施例2。本實施例所製備的鋁矽質輕質磚具有積密度低(低於1. 60g/cm3)、耐壓強度可達 25 35MPa、熱導率為0. 2 0. 4ff/(m · K)、重燒線變化率低於士0. 4%、熱震穩定性好。實施例5一種鋁矽質輕質隔熱磚及其製備方法。先將45 50wt%的輕質礬土骨料、25 35wt%的高鋁礬土熟料、6 IOwt %的鋁酸鈣水泥、10 13wt%的有機聚合物細粉、3 的矽微粉混合均勻，外加0. 05 0. 08wt%的減水劑和15 20wt%的水，混練，澆注成型；然後在室溫條件下養護30 42h，脫模後在100 120°C條件下乾燥20 36h ；最後在1450 1500°C條件下保溫3 釙。本實施例中有機聚合物細粉為酒糟和澱粉；減水劑為三聚磷酸鈉和聚羧酸類減水劑；輕質礬土骨料的製備方法同實施例3。本實施例所製備的鋁矽質輕質磚具有積密度低(低於1. 50g/cm3)、耐壓強度可達 25 35MPa、熱導率為0. 2 0. 4ff/(m · K)、重燒線變化率低於士0. 4%、熱震穩定性好。實施例6一種鋁矽質輕質隔熱磚及其製備方法。先將50 55wt%的輕質礬土骨料、25 30wt%的高鋁礬土熟料、7 12wt%的鋁酸鈣水泥、8 IOwt %的有機聚合物細粉和4 5wt%的矽微粉混合均勻，外加0. 08 0. IOwt %的減水劑和18 22wt %的水，混練，澆注成型；然後在室溫條件下養護M 36h，脫模後在100 120°C條件下乾燥20 36h ；最後在1500 1550°C條件下保溫3 釙。本實施例中有機聚合物細粉為糊精和葡萄糖；減水劑為三聚磷酸鈉和聚羧酸類減水劑；輕質礬土骨料的製備方法同實施例1。本實施例所製備的鋁矽質輕質磚具有積密度低(低於1. 40g/cm3)、耐壓強度可達 20 30MPa、熱導率為0. 2 0. 4ff/(m · K)、重燒線變化率低於士0. 3%、熱震穩定性好。實施例7一種鋁矽質輕質隔熱磚及其製備方法。先將40 45wt%的輕質礬土骨料、35 40wt%的高鋁礬土熟料、5 8wt%的鋁酸鈣水泥、8 IOwt %的有機聚合物細粉和2 3wt%的矽微粉混合均勻，再外加0. 10 0. 13wt%的減水劑和20 23襯％的水，混練，澆注成型；然後在室溫條件下養護28 42h，脫模後在100 120°C條件下乾燥20 36h ；最後在1400 1450°C條件下保溫3 5h。本實施例中有機聚合物細粉為酒糟、澱粉和糊精；減水劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、聚羧酸類減水劑；輕質礬土骨料的製備方法同實施例3。本實施例所製備的鋁矽質輕質磚具有積密度低(低於1. 60g/cm3)、耐壓強度可達 23 32MPa、熱導率為0. 2 0. 4ff/(m · K)、重燒線變化率低於士0. 4%、熱震穩定性好。實施例8一種鋁矽質輕質隔熱磚及其製備方法。先將45 50wt%的輕質礬土骨料、25 35wt%的高鋁礬土熟料、6 IOwt %的鋁酸鈣水泥、10 13wt%的有機聚合物細粉和3
矽微粉混合均勻，再外加0. 13 0. 15襯％的三聚磷酸鈉和22 25wt%的水，混練， 澆注成型；然後在室溫條件下養護32 48h，脫模後在100 120°C條件下乾燥20 36h ； 最後在1450 1550°C條件下保溫3 5h。本實施例中，有機聚合物細粉為酒糟、澱粉和葡萄糖；輕質礬土骨料的製備方法同實施例1。本實施例所製備的鋁矽質輕質磚具有積密度低(低於1. 50g/cm3)、耐壓強度可達 20 31MPa、熱導率為0. 2 0. 4ff/(m · K)、重燒線變化率低於士0. 3%、熱震穩定性好。實施例9一種鋁矽質輕質隔熱磚及其製備方法。先將50 55wt%的輕質礬土骨料、25 30wt%的高鋁礬土熟料、7 12wt%的鋁酸鈣水泥、8 IOwt %的有機聚合物細粉和4 5wt%矽微粉混合均勻，再外加0. 05 0. 08襯％的六偏磷酸鈉和15 20wt%的水，混練， 澆注成型；然後在室溫條件下養護28 40h，脫模後在100 120°C條件下乾燥20 36h ； 最後在1500 1550°C條件下保溫3 5h。本實施例中有機聚合物細粉為酒糟、澱粉、糊精和葡萄糖；輕質礬土骨料的製備方法同實施例2。本實施例所製備的鋁矽質輕質隔熱磚具有積密度低(低於1. 40g/cm3)、耐壓強度可達20 30MPa、熱導率為0. 2 0. 4ff/(m · K)、重燒線變化率低於士0. 4%、熱震穩定性好。本具體實施方式
所具有的積極有益效果是1、所採用的原料廉價易得，生產工藝較簡單，成本低；2、所製備的鋁矽質輕質隔熱磚中由於基質部分添加了有機聚合物細粉，加熱分解後使基質部分具有較多的微小氣孔，比其他輕質磚緻密基質更輕，因此隔熱效果要優於現有輕質磚；3、採用紙纖維造粒工藝製備輕質礬土骨料，其原料主要為生礬土尾礦，實現了對低品位礬土尾礦的開發利用，所製備的輕質礬土骨料堆積容重為0. 6 0. 8g/cm3，該方法新穎、成本低廉、工藝簡單、無汙染；4、添加了自製的輕質礬土骨料，起到了骨架的作用，使磚體在成型過程中不易開裂，成品率高，燒後試樣強度比全細粉製備的輕質磚大；5、所製備的鋁矽質輕質隔熱磚具有積密度低(低於1.60g/cm3)、耐壓強度可達 20 35MPa、熱導率為0. 2 0. 4ff/(m · K)、重燒線變化率低於士0. 4%、熱震穩定性好。6、可根據用途的不同加工成不同形狀的磚型，應用到鋼包隔熱層、加熱爐等多種工業爐工作襯、爐頂，可顯著降低爐外溫度，降低能耗，減輕爐體重量，確保生產安全有效進行。因此，本發明原料廣泛、工藝簡單和生產成本低；所製備的鋁矽質輕質隔熱磚具有耐壓強度高、體積密度低、熱導率低、使用溫度高、重燒線變化率低、熱震穩定性好等優點； 該製品可用於各種工業窯爐隔熱層，不僅應用範圍廣，且可顯著降低能耗和爐外溫度，確保生產安全有效進行。
權利要求
1.一種鋁矽質輕質隔熱磚的製備方法，其特徵在於先將40 55wt %的輕質礬土骨料、 25 40wt%的高鋁礬土熟料、5 12襯％的鋁酸鈣水泥、8 13襯％的有機聚合物和2 5wt%的矽微粉混合均勻，再外加0. 05 0. 15wt%的減水劑和15 25襯％的水，混練，澆注成型；然後在室溫條件下養護M 48h，脫模後在100 120°C條件下乾燥20 36h ；最後在1400 1550°C條件下保溫3 5h，即得鋁矽質輕質隔熱磚；輕質礬土骨料的製備方法是先以85 95wt%的生礬土尾礦細粉和5 15襯％的 Al (OH) 3細粉為主要原料，外加1 3wt %的普通紙纖維，造粒，在室溫條件下乾燥20 30h， 再於100 120°C條件下乾燥20 30h，然後在1350 1450°C條件下保溫3 5h，自然冷卻，製得輕質礬土骨料。
2.根據權利要求1所述的鋁矽質輕質隔熱磚的製備方法，其特徵在於所述的生礬土尾礦中的Al2O3含量為50 70wt%，粒度為325目以下。
3.根據權利要求1所述的鋁矽質輕質隔熱磚的製備方法，其特徵在於所述的Al(OH)3 細粉粒度在325目以下。
4.根據權利要求1所述的鋁矽質輕質隔熱磚的製備方法，其特徵在於所述的有機聚合物細粉為酒糟、澱粉、糊精和葡萄糖中的一種以上，其粒度為325目以下。
5.根據權利要求1所述的鋁矽質輕質隔熱磚的製備方法，其特徵在於所述的減水劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、聚羧酸類減水劑中的一種以上。
6.根據權利要求1 5項中任一項所述的鋁矽質輕質隔熱磚的製備方法所製備的鋁矽質輕質隔熱磚。
全文摘要
本發明涉及一種鋁矽質輕質隔熱磚及其製備方法。其方案是將40～55wt％的輕質礬土骨料、25～40wt％的高鋁礬土熟料、5～12wt％的鋁酸鈣水泥、8～13wt％的有機聚合物和2～5wt％的矽微粉混合均勻，外加0.05～0.15wt％的減水劑和15～25wt％的水，混練，澆注成型；在室溫條件下養護24～48h，脫模後在100～120℃條件下乾燥20～36h；在1400～1550℃條件下保溫3～5h，即得鋁矽質輕質隔熱磚。本發明原料廣泛、工藝簡單和生產成本低；所製備的鋁矽質輕質隔熱磚具有耐壓強度高、體積密度低、熱導率低、使用溫度高、重燒線變化率低、熱震穩定性好等優點；該製品用於各種工業窯爐隔熱層，不僅應用範圍廣，且可顯著降低能耗和爐外溫度，確保生產安全有效進行。
文檔編號C04B35/66GK102167622SQ20111002376
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月21日 優先權日2011年1月21日
發明者張美傑, 方義能, 董西嶽, 顧華志, 黃奧 申請人:武漢科技大學