一種微孔輕質莫來石耐火骨料及製備方法
2023-05-21 04:05:06 1
專利名稱：一種微孔輕質莫來石耐火骨料及製備方法
技術領域：
本發明涉及耐火材料領域所用的一種耐火骨料,尤其涉及一種輕質耐火材料用的微孔輕質莫來石耐火骨料及製備方法。
背景技術：
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採用輕質耐火材料代替重質耐火材料構築窯爐內襯。要求隔熱耐火材料的使用溫度越來越高。而傳統的輕質合成料存在雜質高、氣孔大、隔熱效果欠佳、使用溫度低，其通常低於1200°C ;另一類為高級隔熱耐火材料，使用溫度高於150(TC .，但價格高，強度低，難於推廣應用；而使用溫度在1200°C -1500°C之間的工業窯爐和熱工設備的襯體大都是定型製品，存在整體性不好、強度低、施工效率不夠高等不足。因此開發使用溫度在1200°C -1500°C的輕質隔熱不定形耐火材料十分必要。因此，能開發出滿足不定形耐火材料的原料成為關鍵。輕質骨料是組成輕質不定形耐火材料的重要組成部分，然而，現在所用的骨料存在著引入雜質多，高溫體積穩定性差，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不定形耐火材料的要求。在國內專利文獻CN201010159664. 4中表述了具有類似本發明的莫來石微孔輕質骨料，但本發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化率更高，輕質骨料容重更小，從而導致最終的產品性能也有截然差異。
發明內容
本發明的目的是為了解決上述問題的不足，提供一種純度高、高溫體積穩定性好、隔熱性好、強度高的微孔輕質莫來石骨料及其製備方法。本發明採用的技術方案是一種微孔輕質莫來石耐火骨料，選用矽石粉和氫氧化鋁為起始物料，外加結合劑、添加劑和燒失物，起始料的重量百分比為矽石粉30-40、氫氧化鋁60-70% ;外加結合劑、添加劑、燒失物和晶核劑的加入量佔起始物料總重量的百分比為結合劑2-4%、添加劑為O. 3-0. 6%、燒失物20-30%和晶核劑O. 5-2. 0%。原料中所用的矽石粉，二氧化矽含量大於98% ;氫氧化鋁的含量大於98% ;所用結合劑為黃糊精；燒失物為焦炭細粉；添加劑為木質素磺酸鈣；晶核劑為燒結莫來石晶種。起始物料經破粉碎後放入球磨機內溼法磨細混勻，混後的物料經過真空濾泥，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乾燥24小時後，將坯體在乾燥器內100-150°C的溫度下乾燥20-35小時，然後將乾燥後的坯體於高溫窯內在1350-1450°C下煅燒，將煅燒後的塊狀莫來石經破碎機破碎就得到這種微孔輕質莫來石骨料。本發明的原理在於利用晶核劑來誘導莫來石的生成，以促進莫來石在較低溫度下生成，或在同等條件莫來石生成量更高。根據物理化學晶核理論，非自發形核可以降低反應的能量，使得化學反應更易進行。本發明就是為了降低反應過程中自發成核的勢壘，引入莫、來石晶種，使得氫氧化鋁高溫分解形成的活性氧化鋁與二氧化矽細粉在莫來石晶種的作用下可以在相對較低的溫度下迅速反應，生成一種性質穩定，性能優越的莫來石相。由於引入晶核劑後，同等條件下，成核數量急聚增多，因此最終形成的莫來石晶粒細小，具有較低的熱膨脹係數，較高的熱震穩定性以及優良的高溫性能。此外，對合成微孔輕質莫來石骨料來講，採用氫氧化鋁與矽石粉合成輕質莫來石材料是非常適合的。氫氧化鋁分解形成高活性氧化鋁，物料分解不僅可 以使材料產生氣孔使得材料更輕質化，而且高活性的氧化鋁又能提高莫來石的轉化率。此外，在所採用的起始物料中，加入了一定量的可燒掉的焦炭細粉，從而可在材料內部形成大量微氣孔。根據傳熱學原理，在氣孔率一定的情況下，氣孔越小，導熱係數越小，同時強度越高。因此本發明製備的微孔輕質莫來石骨料具有較高的莫來石生成率，較高的強度，較低的導熱係數。本發明，微孔輕質莫來石骨料的製備方法為
步驟一、原料準備，把矽石粉、氫氧化鋁、焦炭分別破碎，粒度要小於325目。步驟二，配製混合料，將按一定配比的矽石粉、氫氧化鋁、焦炭細粉及外加劑黃糊精、添加劑木質素磺酸鈣、晶核劑莫來石加入球磨機內，再向球磨機內加入佔全部料重100%的水，用氧化鋯球作研磨介質進行球磨，全部物料在球磨機內磨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，在真空濾泥機內將混合料漿壓濾成餅狀，將濾好的料餅放在練泥機內處理，然後經擠泥機擠成尺寸為230X114X65毫米的坯體。步驟四、自然乾燥和烘乾，坯體在室溫條件下自然乾燥24小時後，將坯體在乾燥器內100-150°C的溫度下乾燥20-35小時。步驟五、煅燒和破碎，將乾燥後的坯體於高溫窯內在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小時後得到塊狀微孔莫來石製品；將煅燒後的塊狀莫來石經破碎機破碎就得到這種微孔輕質莫來石骨料。所得到的骨料體積密度介於O. 7-1. Og/cm3之間，氣孔率在60_85% ;經過衍射分析，表明骨料中的莫來石含量高於90%，骨料內部的氣孔主要處於10微米以下，集中分布在2微米以下。通過掃描電鏡分析，骨料內部氣孔分布均勻。本發明的有益結果在於與同類產品比，內部孔為微米級，莫來石轉化率高可以達到90%以上，使得本發明製得的莫來石骨料體積密度更小，保溫效果更好；由於本產品為輕質固相材料，內部主要為點接觸，對固相傳質不敏感，因此該產品在高溫下收縮下，體積穩定性好；骨料內部氣孔多為封閉的球形結構，因此產品熱導係數小，強度高。
具體實施例方式以下實施例詳細地說明了本發明。實施例I
將矽石粉與98%的氫氧化鋁按34:66的比例配製，外加焦炭細粉25%、黃糊精3%、木質素磺酸鈣0.5%、莫來石晶種O. 5% (均為佔起始物料總重量的百分比)。將上述原料稱量好後，與研磨介質氧化錯球、水一起放入球磨機內。三者重量比為原料研磨球水=1:1: I。球磨機轉速設定為25轉每分鐘。共磨時間為18小時。將共磨好的物料引入真空濾泥機內進行壓濾，壓濾後的料漿經練泥後投入擠泥機內，擠出後切割得到坯體。坯體在室溫條件下自然乾燥24小時後，將坯體在乾燥器內120°C的溫度下乾燥20小時，將乾燥後的坯體於高溫窯內在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。產品出窯後，將煅燒後的莫來石經破碎機破碎就得到這種微孔輕質莫來石骨料。實施例2
將矽石粉與98%的氫氧化鋁按30:70的比例配製，外加焦炭細粉20%、黃糊精2%、木質素磺酸鈣0.6%、莫來石晶種1.0% (均為佔起始物料總重量的百分比)。將上述原料稱量好後，與研磨介質氧化錯球、水一起放入球磨機內。三者重量比為原料研磨球水=1:1: I。球磨機轉速設定為25轉每分鐘。共磨時間為24小時。將共磨好的物料引入真空濾泥機內進行壓濾，壓濾後的料漿經練泥後投入擠泥機內，擠出後切割得到坯體。坯體在室溫條件下自然乾燥24小時後，將坯體在乾燥器內150°C的溫度下乾燥25小時，將乾燥後的坯體於高溫窯內在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。產品出窯後，將煅燒後的莫來石經破碎機破碎就得到這種微孔輕質莫來石骨料。實施例3
將矽石粉與98%的氫氧化鋁按40:60的比例配製，外加焦炭細粉30%、黃糊精4%、木質素磺酸鈣0.3%、莫來石晶種2.0% (均為佔起始物料總重量的百分比)。將上述原料稱量好後，與研磨介質氧化錯球、水一起放入球磨機內。三者重量比為原料研磨球水=1:1: I。球磨機轉速設定為25轉每分鐘。共磨時間為24小時。將共磨好的物料引入真空濾泥機內進行壓濾，壓濾後的料漿經練泥後投入擠泥機內，擠出後切割得到坯體。坯體在室溫條件下自然乾燥24小時後，將坯體在乾燥器內150°C的溫度下乾燥30小時，將乾燥後的坯體於高溫窯內在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。產品出窯後，將煅 燒後的莫來石經破碎機破碎就得到這種微孔輕質莫來石骨料。
權利要求
1.一種微孔輕質莫來石耐火骨料，其特徵在於選用矽石粉和氫氧化鋁為起始物料，外加結合劑、添加剤、燒失物和晶核劑，起始料的重量百分比為矽石粉30-40、氫氧化鋁60-70%;外加結合劑、添加劑、燒失物及外加劑的加入量佔起始物料總重量的百分比為結合劑2-4%、添加劑為0. 3-0. 6%、燒失物20-30%和晶核劑0. 5-2. 0%。
2.根據權利要求I所述的ー種微孔輕質莫來石耐火骨料，其特徵在於結合劑為黃糊精，燒失物為焦炭細粉，添加劑為木質素磺酸鈣，晶核劑為莫來石晶種。
3.根據權利要求I所述的ー種微孔輕質莫來石耐火骨料，其特徵在於矽石粉中的ニ氧化娃含量大於98%,氫氧化招中的氫氧化招含量大於98%。
4.根據權利要求I所述的微孔輕質莫來石耐火骨料的製備方法，其特徵在於步驟一、原料準備，把矽石粉、氫氧化鋁、焦炭分別破碎，粒度要小於325目；步驟ニ，配製混合料，將按一定配比的矽石粉、氫氧化鋁、焦炭細粉及外加劑黃糊精、添加劑木質素磺酸鈣、精合劑莫來石晶種加入球磨機內，再向球磨機內加入佔全部料重100%的水，用氧化鋯球作研磨介質進行球磨，全部物料在球磨機內研磨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，在真空濾泥機內將混合料漿壓濾成餅狀，將濾好的料餅放在練泥機內處理，然後經擠泥機擠成尺寸為230X114X65毫米的坯體；步驟四、自然乾燥和烘乾，坯體在室溫條件下自然乾燥24小時後，將坯體在乾燥器內100-150°C的溫度下乾燥20-35小時；步驟五、煅燒和破碎，將乾燥後的坯體於高溫窯內在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小時後得到塊狀微孔莫來石製品；將煅燒後的莫來石經破碎機破碎就得到這種微孔輕質莫來石骨料。
全文摘要
本發明公開了一種微孔輕質莫來石骨料及製備方法。這種骨料以矽石粉和氫氧化鋁粉為起始物料，外加入結合劑、添加劑和可燒失物，通過溼法共磨，真空壓濾成形，坯體乾燥後進行煅燒，燒後產物經過破碎後得到這種微孔輕質莫來石骨料。起始料的重量百分比為矽石粉30-40、氫氧化鋁60-70%；外加結合劑、添加劑、燒失物和晶核劑的加入量佔起始物料總重量的百分比為結合劑2-4%、添加劑為0.3-0.6%、燒失物20-30%和0.5-2.0%。這種微孔輕質莫來石骨料具有莫來石轉化率高、體積穩定性好、強度高等性能。
文檔編號C04B35/66GK102659438SQ201210173260
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月30日 優先權日2012年5月30日
發明者周寧生, 山國強 申請人:山國強