本發(fā)明屬于輕質(zhì)隔熱磚技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，受國(guó)內(nèi)外能源匱乏和可利用能源價(jià)格的影響，新型節(jié)能耐火材料的開發(fā)在國(guó)內(nèi)外具有巨大的市場(chǎng)需求。研發(fā)環(huán)境友好型隔熱耐火材料和制備低密度、低導(dǎo)熱、高強(qiáng)度、低成本的輕質(zhì)隔熱材料已成為主流方向。
“一種禾本科植物結(jié)構(gòu)遺態(tài)的高硅莫來(lái)石及其制備方法”(CN201410457026.9)專利技術(shù)，以30~90wt%的鋁溶膠為浸漬劑在常壓或者103~104Pa條件下浸漬，攪拌均勻；再將浸漬鋁溶膠的禾本植物在60~200℃條件下烘烤24~48h，然后在1100~1400℃條件下保溫2~12h得到禾本植物遺態(tài)的高硅莫來(lái)石。所制制品雖耐壓強(qiáng)度較高，但其缺陷是：制備工藝復(fù)雜，產(chǎn)品導(dǎo)熱系數(shù)偏大，線收縮率較高。
“一種黏土輕質(zhì)磚及其制備方法”(CN103435332A)專利技術(shù)，該專利技術(shù)以30~40wt%的藍(lán)晶石或焦寶石、35~45wt%的粉煤灰和15~35wt%的塑性粘土為原料，外加所述原料35~55wt%的成孔劑或2~4wt%的聚苯乙烯球，再外加所述原料6~10wt%的結(jié)合劑，混勻，造粒，然后通過半干法振動(dòng)加壓成型制備輕質(zhì)隔熱磚，所制制品雖耐壓強(qiáng)度較高和體積密度低，但缺陷是：制備工藝復(fù)雜和燒后線變化率較大。
“一種氧化鋁輕質(zhì)隔熱耐火制品及其制備方法”(CN103145434B)專利技術(shù)，該技術(shù)以45~75wt%的剛玉顆粒、15~30wt%的氧化鋁細(xì)粉和10~25wt%的α-Al2O3微粉為骨料原料，外加骨料原料40~60wt%的造孔劑和0.5~5.0wt%的結(jié)合劑，混勻，造粒，干燥，于120~210℃條件下烘烤24h。再以15~25wt%的一級(jí)骨料、25~35wt%的二級(jí)骨料、15~25wt%的三級(jí)骨料、15~25wt%的α-Al2O3的細(xì)粉和5~15wt%的“三石”為制品原料，外加制品原料1.0~5.0wt%的酚醛樹脂，混勻成型，干燥，在1500~1750℃保溫3~12小時(shí)，制得氧化鋁輕質(zhì)隔熱耐火制品。所制制品雖耐壓強(qiáng)度較高和資源消耗較低，但其缺陷是體積密度過大和輕質(zhì)隔熱效果差。
“莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱耐火磚及其生產(chǎn)方法”(CN201410145534.3)的專利技術(shù)，該技術(shù)以25~35wt%的氫氧化鋁/10~30wt%的焦寶石熟料/10~30wt%的藍(lán)晶石和35~50wt%的粘結(jié)劑為原料，雖制備工藝簡(jiǎn)單和體積密度低，但其缺陷是耐壓強(qiáng)度過低和導(dǎo)熱系數(shù)偏大。
“一種莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法”(CN201210542032.5)的專利技術(shù)，該技術(shù)以30~40wt%的焦寶石熟料、20~30wt%的粘土熟料、20~32wt%的藍(lán)晶石微粉、2~8wt%的ρ-氧化鋁微粉、1~6wt%的輕燒氧化鈣和0.5~2wt%的二氧化硅微粉為原料，外加原料10~20wt%的水和0.5~2wt%的減水劑，混合調(diào)制成料漿。再外加原料0.1~0.5wt%泡沫劑制成的泡沫，攪拌，然后外加原料0.5~2wt%的凝膠劑、0.1~1wt%的熱固性水溶性高分子化合物和0.5~2.5wt%的促凝劑攪拌，澆注成型，所制制品雖耐壓強(qiáng)度較低、燒后線收縮較小和消耗資源較少，但其缺陷是澆注成型和發(fā)泡成型相結(jié)合成型難度較大，成本較高，體積密度偏大。
“一種基于焦寶石的莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法”(201510942153.2)的專利技術(shù)，以20~38wt%的焦寶石、20~32wt%的藍(lán)晶石、20~32wt%的粘土和14~26wt%的α-氧化鋁微粉為原料，外加所述原料30~50wt%的鋸末、5~11wt%的莫來(lái)石纖維和10~35wt%的結(jié)合劑，所制制品雖體積密度較低和制備工藝簡(jiǎn)單，但缺陷在于纖維在粉料中分散不均勻和耐壓強(qiáng)度略低。
“工業(yè)窯爐隔熱層低導(dǎo)熱輕質(zhì)耐火磚及其制備方法”(CN201210310541.5)專利技術(shù)，公開了一種工業(yè)氧化鋁為10~15wt%、焦寶石熟料為10~15wt%、蘇州土為4~7wt%、長(zhǎng)石為4~7wt%、滑石為3~5wt%、明礬為3~5wt%，其余為鋁礬土，加水研磨成泥漿；將松香皂溶解于骨膠液制成泡沫劑；泡沫劑加水后與泥漿混合，打泡成泡沫泥漿注入成型磨具中干燥。所制制品雖體積密度較低和耐壓強(qiáng)度較高，但缺陷在于燒后線變化率偏大和導(dǎo)熱系數(shù)偏大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種節(jié)約資源、工藝簡(jiǎn)單和綠色環(huán)保的莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚的制備方法；所制備的莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱系數(shù)低、體積密度小、燒后線收縮率低、耐壓強(qiáng)度高和保溫隔熱效果好。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
所述莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚的原料及其含量是：焦寶石為40~48wt%，藍(lán)晶石為14~38wt%，粘土為6~16wt%，α-Al2O3微粉為14~24wt%；結(jié)合劑為所述原料15~20wt%，造孔劑為所述原料45~60wt%。
所述莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚的制備方法是：按上述原料、結(jié)合劑和造孔劑的含量，先將α-Al2O3微粉與造孔劑混合，濕磨8~10h，得到均質(zhì)泥漿，再將所述均質(zhì)泥漿、焦寶石、藍(lán)晶石、粘土和結(jié)合劑在室溫條件下攪拌6~10h，困料，成型，在110℃條件下烘烤24h，在1325~1450℃條件下保溫3~5h，即得莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚。
所述造孔劑的制備方法是：按照鋸末∶硅溶膠的質(zhì)量比為(1.5~2)∶1，向鋸末中加入硅溶膠，攪拌均勻，在103~104Pa條件下浸漬5~10min，烘干，得到改性鋸末；然后將所述一次改性鋸末球磨3~5h，將球磨后改性鋸末在103~104Pa條件靜置2~3min，烘干，得到造孔劑。
所述藍(lán)晶石的主要化學(xué)成分是：SiO2為35~40wt%，Al2O3為55~60wt%，ZrO2為1~2wt%，F(xiàn)e2O3為0.5~0.9wt%，CaO+MgO為0.5~0.8wt%，燒失為0.1~0.25wt%；所述藍(lán)晶石的粒徑小于0.088mm。
所述焦寶石的主要化學(xué)成分是：Al2O3為45~50wt%，SiO2為40~50wt%，F(xiàn)e2O3為0.5~1wt%，CaO為0.5~0.6wt%，MgO為0.2~0.3wt%，Na2O為0.5~1.0wt%，K2O為0.1~0.2wt%，燒失為1~1.5wt%；所述焦寶石的粒徑小于0.088mm。
所述粘土為蘇州土、高嶺土和廣西泥中的一種。
所述α-Al2O3微粉的粒徑小于0.088mm。
所述硅溶膠的濃度為5~15wt%。
所述造孔劑的中位徑小于0.026mm。
所述結(jié)合劑為鋁溶膠、木質(zhì)素磺酸鈣溶液、聚乙烯醇和ρ-Al2O3中的一種。
所述成型為半干法機(jī)壓成型。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
本發(fā)明采用的主要原料為焦寶石，產(chǎn)量巨大，來(lái)源豐富；通過半干法機(jī)壓制備生坯，成型工藝簡(jiǎn)單。本發(fā)明利用燃盡物法制備莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚，燒成工藝簡(jiǎn)單，利用溶膠浸漬工藝的同時(shí)濕磨鋸末和α-Al2O3微粉，使之在分子水平上充分混合，預(yù)制成莫來(lái)石骨架，增加了莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚制品的強(qiáng)度，減少了污染氣體的排放。
本發(fā)明制備的莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚經(jīng)檢測(cè)：導(dǎo)熱系數(shù)為0.1~0.3W/(m·K)，體積密度為0.5~0.8g·cm-3，燒后線收縮率小于1%，耐壓強(qiáng)度為5~10MPa。
因此，本發(fā)明具有節(jié)約資源、綠色環(huán)保和工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，所制備的莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱系數(shù)低、體積密度小、燒后線收縮率低、耐壓強(qiáng)度高和保溫隔熱效果好。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
為避免重復(fù)，先將本具體實(shí)施方式所述原料、造孔劑和成型技術(shù)參數(shù)統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中不再贅述：
所述造孔劑的制備方法是：按照鋸末∶硅溶膠的質(zhì)量比為(1.5~2)∶1，向鋸末中加入硅溶膠，攪拌均勻，在103~104Pa條件下浸漬5~10min，烘干，得到改性鋸末；然后將所述一次改性鋸末球磨3~5h，將球磨后改性鋸末在103~104Pa條件靜置2~3min，烘干，得到造孔劑。
所述藍(lán)晶石的主要化學(xué)成分是：SiO2為35~40wt%，Al2O3為55~60wt%，ZrO2為1~2wt%，F(xiàn)e2O3為0.5~0.9wt%，CaO+MgO為0.5~0.8wt%，燒失為0.1~0.25wt%；所述藍(lán)晶石的粒徑小于0.088mm。
所述焦寶石的主要化學(xué)成分是：Al2O3為45~50wt%，SiO2為40~50wt%，F(xiàn)e2O3為0.5~1wt%，CaO為0.5~0.6wt%，MgO為0.2~0.3wt%，Na2O為0.5~1.0wt%，K2O為0.1~0.2wt%，燒失為1~1.5wt%；所述焦寶石的粒徑小于0.088mm。
所述α-Al2O3微粉的粒徑小于0.088mm。
所述硅溶膠的濃度為5~15wt%。
所述造孔劑的中位徑小于0.026mm。
所述成型為半干法機(jī)壓成型。
實(shí)施例1
一種莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。所述莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚的原料及其含量是：焦寶石為40~44wt%，藍(lán)晶石為33~38wt%，粘土為6~12wt%，α-Al2O3微粉為14~20wt%；結(jié)合劑為所述原料19~20wt%，造孔劑為所述原料45~48wt%。
所述莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚的制備方法是：按上述原料、結(jié)合劑和造孔劑的含量，先將α-Al2O3微粉與造孔劑混合，濕磨8~10h，得到均質(zhì)泥漿，再將所述均質(zhì)泥漿、焦寶石、藍(lán)晶石、粘土和結(jié)合劑在室溫條件下攪拌6~10h，困料，成型，在110℃條件下烘烤24h，在1325~1350℃條件下保溫3~5h，即得莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚。
本實(shí)施例中：所述粘土為蘇州土；所述結(jié)合劑為聚乙烯醇。
本實(shí)施例1所制備的莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚經(jīng)檢測(cè)：導(dǎo)熱系數(shù)為0.1~0.14W/(m·K)；燒后線收縮率為0.3~0.5%；體積密度為0.5~0.56g/cm3；耐壓強(qiáng)度為5~6.5MPa。
實(shí)施例2
一種莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。所述莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚的原料及其含量是：焦寶石為41~45wt%，藍(lán)晶石為28~33wt%，粘土為7~13wt%，α-Al2O3微粉為15~21wt%；結(jié)合劑為所述原料18~19wt%，造孔劑為所述原料48~51wt%。
所述莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚的制備方法是：按上述原料、結(jié)合劑和造孔劑的含量，先將α-Al2O3微粉與造孔劑混合，濕磨8~10h，得到均質(zhì)泥漿，再將所述均質(zhì)泥漿、焦寶石、藍(lán)晶石、粘土和結(jié)合劑在室溫條件下攪拌6~10h，困料，成型，在110℃條件下烘烤24h，在1350~1375℃條件下保溫3~5h，即得莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚。
本實(shí)施例中：所述粘土為高嶺土；所述結(jié)合劑為鋁溶膠。
本實(shí)施例2所制備的莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚經(jīng)檢測(cè)：導(dǎo)熱系數(shù)為0.14~0.18W/(m·K)；燒后線收縮率為0.1~0.3%；體積密度為0.55~0.61g/cm3；耐壓強(qiáng)度為5.5~7MPa。
實(shí)施例3
一種莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。所述莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚的原料及其含量是：焦寶石為42~46wt%，藍(lán)晶石為23~28wt%，粘土為8~14wt%，α-Al2O3微粉為16~22wt%；結(jié)合劑為所述原料17~18wt%，造孔劑為所述原料51~54wt%。
所述莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚的制備方法是：按上述原料、結(jié)合劑和造孔劑的含量，先將α-Al2O3微粉與造孔劑混合，濕磨8~10h，得到均質(zhì)泥漿，再將所述均質(zhì)泥漿、焦寶石、藍(lán)晶石、粘土和結(jié)合劑在室溫條件下攪拌6~10h，困料，成型，在110℃條件下烘烤24h，在1375~1400℃條件下保溫3~5h，即得莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚。
本實(shí)施例中：所述粘土為廣西泥；所述結(jié)合劑為ρ-Al2O3。
本實(shí)施例3所制備的莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚：導(dǎo)熱系數(shù)0.18~0.22W/(m·K)；燒后線收縮率為0.5~0.65%；體積密度0.6~0.67g/cm3；耐壓強(qiáng)度7~8.5MPa。
實(shí)施例4
一種莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。所述莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚的原料及其含量是：焦寶石為43~47wt%，藍(lán)晶石為19~23wt%，粘土為9~15wt%，α-Al2O3微粉為17~23wt%；結(jié)合劑為所述原料16~17wt%，造孔劑為所述原料54~57wt％。
所述莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚的制備方法是：按上述原料、結(jié)合劑和造孔劑的含量，先將α-Al2O3微粉與造孔劑混合，濕磨8~10h，得到均質(zhì)泥漿，再將所述均質(zhì)泥漿、焦寶石、藍(lán)晶石、粘土和結(jié)合劑在室溫條件下攪拌6~10h，困料，成型，在110℃條件下烘烤24h，在1400~1425℃條件下保溫3~5h，即得莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚。
本實(shí)施例中：所述粘土為蘇州土；所述結(jié)合劑為聚乙烯醇3。
本實(shí)施例4所制備的莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚：導(dǎo)熱系數(shù)為0.22~0.26W/(m·K)；燒后線收縮率為0.3~0.6%；體積密度為0.66~0.73g/cm3；耐壓強(qiáng)度為8.5~9MPa。
實(shí)施例5
一種莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。所述莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚的原料及其含量是：焦寶石為44~48wt%，藍(lán)晶石為14~18wt%，粘土為10~16wt%，α-Al2O3微粉為18~24wt%；結(jié)合劑為所述原料15~16wt%，造孔劑為所述原料57~60wt%。
所述莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚的制備方法是：按上述原料、結(jié)合劑和造孔劑的含量，先將α-Al2O3微粉與造孔劑混合，濕磨8~10h，得到均質(zhì)泥漿，再將所述均質(zhì)泥漿、焦寶石、藍(lán)晶石、粘土和結(jié)合劑在室溫條件下攪拌6~10h，困料，成型，在110℃條件下烘烤24h，在1425~1450℃條件下保溫3~5h，即得莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚。
本實(shí)施例中：所述粘土為高嶺土；所述結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣溶液。
本實(shí)施例5所制備的莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚經(jīng)檢測(cè)：導(dǎo)熱系數(shù)為0.26~0.3W/(m·K)；燒后線收縮率為0.6~0.8%；體積密度為0.72~0.8g/cm3；耐壓強(qiáng)度為9~10MPa。
本具體實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
本具體實(shí)施方式采用的主要原料為焦寶石，產(chǎn)量巨大，來(lái)源豐富；通過半干法機(jī)壓制備生坯，成型工藝簡(jiǎn)單。本具體實(shí)施方式利用燃盡物法制備莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚，燒成工藝簡(jiǎn)單，利用溶膠浸漬工藝的同時(shí)濕磨鋸末和α-Al2O3微粉，使之在分子水平上充分混合，預(yù)制成莫來(lái)石骨架，增加了莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚制品的強(qiáng)度，減少了污染氣體的排放。
本具體實(shí)施方式制備的莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚經(jīng)檢測(cè)：導(dǎo)熱系數(shù)為0.1~0.3W/(m·K)，體積密度為0.5~0.8g·cm-3，燒后線收縮率小于1%，耐壓強(qiáng)度為5~10MPa。
因此，本具體實(shí)施方式具有節(jié)約資源、綠色環(huán)保和工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，所制備的莫來(lái)石輕質(zhì)隔熱磚熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱系數(shù)低、體積密度小、燒后線收縮率低、耐壓強(qiáng)度高和保溫隔熱效果好。