專利名稱：新型粉媒灰微珠非燒結耐火、耐火保溫磚的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種耐火及保溫材料，尤其是一種以粉煤灰中分離提取的比重大于1的高強厚壁微珠生產(chǎn)、制造非燒結耐火、耐火保溫磚。
背景技術：
我國每年熱工材料有7億多噸(m3)的產(chǎn)量，其中80％為定形磚，其余為不定形或澆注料、搗打料等，近一半以上是用于500℃～1500℃非直接高溫區(qū)。國內乃至世界幾乎都是采用天然資源生產(chǎn)燒結與非燒結耐火和耐火保溫磚、澆注料、搗打料等定形、不定形產(chǎn)品。粉煤灰中分離提取比重大于1的高強厚壁微珠耐火度波動于1100～1630℃，抗壓強度(常溫)最高可達700kg/cm2、堆積密度0.4～0.8g/cm3、重燒線變化＜5％，珠體內充滿N2、CO2惰性氣體，珠殼是以硅鋁氧化物的晶質與非晶質相微珠的變相集合體，包括莫來石、單晶石英、方解石等，具有粒徑小、空心、質輕、隔熱、隔音、耐磨、抗壓、耐高溫、高熱穩(wěn)定、電絕緣性和導熱性低等優(yōu)點，是一種功能優(yōu)異的耐火保溫材料。
公開號為1051033的中國發(fā)明申請案提供了一種不需燒成的輕質耐火型材，由組分35～80％的粉煤灰空心微珠(漂珠)等做輕質骨料，5～30％磷酸二氫鋁等作無機粘合劑，3～15％的高嶺土等作固化劑，2～18％的白云母粉作活性物料，0.2～5％的纖維及填料，25～50％的水，混合、壓制成型。在150℃或者300℃下干燥固化而成。生產(chǎn)不需要高溫爐室設備，制品體積密度≤0.4g/cm3，工作溫度達1250℃。該生產(chǎn)方法與本發(fā)明類似，但主料非比重大于1的微珠，而是比重小于1的漂珠，配方中有纖維等填料，低溫干燥相似，無自然養(yǎng)護，耐火度在本發(fā)明范圍內。
公開號為1067036的中國發(fā)明申請案提供了一種可塑性微膨脹節(jié)能耐火材料，它是選用國產(chǎn)藍晶石、焦寶石、高鋁熟料、粉煤灰微珠和復合結合劑配制而成。具有可塑性、流變性、耐儲性、節(jié)能性、耐用性和微膨脹性等特點。用于爐窯等熱工設備作內襯材料和修補材料，兼有耐火、隔熱、密封等功能。該方法與本發(fā)明不定形隔熱耐火磚相仿，用料較本發(fā)明復雜。
公開號為86103874的中國發(fā)明申請案提供了一種無機保溫材料及其制造方法，以粉煤灰為主體原料、耐高溫及耐水性能好，屬房屋建材類，與本發(fā)明不同類。
公開號為1096502的中國發(fā)明申請案提供了一種混凝土的新配方及加工方法。其特征是取100份普通硅酸鹽水泥、碎石50～250份、粉煤灰提取物漂珠和微珠20～50份、砂10～50份、外加劑0.5～15份、水30～50份，經(jīng)混合攪拌而成。配方中使用有微珠，但終端用途與本發(fā)明不同類。
公開號為1096051的中國發(fā)明申請案提供了一種輕質混凝土制備方法。是將100份普通硅酸鹽水泥、50～150份陶粒、粉煤灰提取物漂珠和微珠15～35份、砂10～60份、外加劑0.5～15份、水30～50份，經(jīng)混合攪拌制成。配方中使用有微珠，但終端用途與本發(fā)明不同類。
公開號為1096504的中國發(fā)明申請案提供了一種超輕、耐高溫、高強水泥砂漿的加工方法。它是以100份低鈣鋁酸鹽耐火水泥為膠凝材料，加粉煤灰提取物漂珠和微珠10～45份、水30～50份，經(jīng)混合攪拌均勻制成。配方中使用有微珠，與本發(fā)明不定形耐火保溫類似，但涉及建筑材料，而非用于冶金爐窯、鍋爐等熱設備。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低、能耗小、耐高溫、質輕的新型粉煤灰微珠非燒結耐火磚。
本發(fā)明的另一目的是提供一種成本低、能耗小、耐高溫、質輕、保溫性能好的粉煤灰微珠非燒結耐火保溫磚。
本發(fā)明的技術方案是一種新型粉煤灰微珠非燒結耐火磚，包括下列步驟；a選取原料的重量份數(shù)及其化學成分范圍為結合劑 15～70％， SiO25～20％， Al2O340～85％；微珠 30～85％，SiO240～55％，Al2O325～45％；水15～30％。
b將結合劑、微珠和水混合攪拌，放置0.5～1.0小時，按計算值稱量需成型磚所需料量，加入模具，在200～300噸壓力下壓制或振動液壓成形。
c自然養(yǎng)護、輻射傳熱養(yǎng)護、對流傳熱養(yǎng)護、溫濕養(yǎng)護、低溫干燥養(yǎng)護均可。自然養(yǎng)護期為28天；輻射傳熱養(yǎng)護、對流傳熱養(yǎng)護、溫濕養(yǎng)護、低溫干燥養(yǎng)護根據(jù)成型磚容重、導熱系數(shù)、比熱、流體放熱系數(shù)、輻射黑度、溫度、濕度等因數(shù)條件一般為60～120℃，24～48小時。
結合劑為高鋁礬土、耐火粘土、高嶺土、云母、鋁酸鹽、聚合鋁、磷酸鹽、硅酸鹽、硫鋁酸鹽、有機或無機高分子等。
微珠的比重大于1、珠粒粒徑0.1μm～380μm。
一種新型粉煤灰微珠非燒結耐火保溫磚，包括下列步驟；a選取原料的容重比例及其化學成分范圍為微珠 30～45％，SiO240～55％，Al2O325～45％；微泡劑、粉末等40～45％，SiO210～50％，Al2O35～20％；結合劑10～20％，SiO25～20％， Al2O340～85％；水15～40％b將微珠、微泡劑、粉末等與結合劑、水在一定轉速下混合攪拌，按計算值稱量需成型磚所需料量，在60～150噸壓力下壓制或振動液壓成形。
c自然養(yǎng)護、輻射傳熱養(yǎng)護、對流傳熱養(yǎng)護、低溫干燥養(yǎng)護均可。自然養(yǎng)護期為28天；輻射傳熱養(yǎng)護、對流傳熱養(yǎng)護、低溫干燥養(yǎng)護根據(jù)成型磚容重、導熱系數(shù)、比熱、流體放熱系數(shù)、輻射黑度、溫度等因數(shù)條件一般為60～120℃，24～48小時。
結合劑為高鋁礬土、耐火粘土、高嶺土、云母、鋁酸鹽、聚合鋁、磷酸鹽、硅酸鹽、硫鋁酸鹽、有機或無機高分子等。
微珠的比重大于1、珠粒粒徑0.1μm～380μm。
本發(fā)明以粉煤灰中分離提取的比重大于1的高強厚壁微珠用量30％～85％、珠粒粒徑0.1μm～380μm、壁厚占珠體1/3～1/10，珠體內充滿N2、CO2惰性氣體，通過與水硬性或化學性結合劑的復配采用半干壓制成型，振動液壓成型，均可生產(chǎn)非燒結定形、不定形耐火、耐火保溫磚。容重400kg/m3～2600kg/m3，耐火度900℃～1600℃，產(chǎn)品技術指標符合GB/T2992-1998《通用耐火磚形狀尺寸》、GB4513-84《不定形耐火材料(致密和隔熱)分類》、GB/T16763-1997《定形隔熱耐火制品的分類》、GB10324-88《耐火制品的分型定義》、GB/T17105-1997《致密定形耐火制品分類》、GB/T17617-1998《耐火原料和不定形耐火材料取樣》、YB4014-91《玻璃熔窯用致密定形耐火制品的分類》、YB/T5012-1997《高爐及熱風爐用磚形狀尺寸》、JC/T496-92(96)《水泥窯用耐堿磚》、YB/T112-1997《高爐用磷酸浸漬粘土磚》、YB/T5106-93《粘土質耐火磚》、YB/T5108-93《玻璃窯用大型粘土質耐火磚》、JC/T638-1996《玻璃窯用低氣孔率粘土磚》、JB/T3649.3-94《電阻爐用耐火制品》、JB/T3649.6-94《電阻爐用耐火制品》、GB3994-83《粘土質隔熱耐火磚》、GB3996-83《硅藻土隔熱制品》、YB/T386-94《硅質隔熱耐火磚》、GB/T14982-94《粘土質耐火泥漿》、YB/T134-1998《高溫紅外輻射涂料》、YB/T5083-1997《粘土質和高鋁質致密耐火澆注料》、JC708-89(96)《耐堿耐火澆注料》、JC/T807-89(96)《輕質耐堿澆注料》的標準廣泛應用于工業(yè)窯爐熱工設備基礎、煙道、平爐沉渣室、蓄熱室底板與墻板及硅酸鹽化工、機械、動力等用的爐窯、鍋爐等熱工設備。微珠生產(chǎn)非燒結耐火、耐火保溫磚污染小、節(jié)約燃料、能耗和資源，提高再生資源的利用率，降低生產(chǎn)成本，利企利國。
本發(fā)明是以中國每年排棄上億噸的粉煤灰中分離提取比重大于1的微珠為主要原料，其具有活性，但塑性差，不能作為獨立材料使用，必須借助其它結合劑而形成終端產(chǎn)品，體現(xiàn)出真正的物質價值。采用水硬性或化學性結合劑，如高鋁礬土、耐火粘土、高嶺土、云母、鋁酸鹽、聚合鋁、磷酸鹽、硅酸鹽、硫鋁酸鹽、有機或無機高分子等，與微珠復配半干壓制成型為定形、不定形耐火、耐火保溫磚制品，自然養(yǎng)護或低溫干燥即得成品，完全適應所有的非直接高溫區(qū)使用，每利用1噸微珠就可節(jié)約1噸不可再生資源，而且生產(chǎn)成本低，產(chǎn)成品率高。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點為1、本發(fā)明的微珠來源為各地均有的固體廢棄物粉煤灰中提取的比重大于1的微珠，材料易得、廉價，完全可替代不可再生資源，使用其作為原料可享受國家減免稅收待遇。
2、本發(fā)明制備工藝簡單，無需復雜的工藝設備和工藝過程。
3、本發(fā)明生產(chǎn)成本低，制造的非燒結耐火磚、耐火保溫磚符合國家標準的有關規(guī)定。
具體實施例方式以比重大于1的微珠為主，以高鋁礬土、耐火粘土、高嶺土、云母、鋁酸鹽、聚合鋁、磷酸鹽、硅酸鹽、硫鋁酸鹽、有機或無機高分子等為結合劑，預先檢測并按國標要求計算出所需生產(chǎn)種類的定形、不定形(異性)耐火磚的成分比例、容重，其工藝方法如下非燒結微珠耐火磚a選取原料的重量分數(shù)及其化學成分范圍為結合劑15～70％，SiO25～20％，Al2O340～85％；微珠 30～85％，SiO240～55％，Al2O325～45％；水15～30％。
b將結合劑、微珠和水混合攪拌，放置0.5～1.0小時，按計算值稱量需成型磚所需料量，加入模具，在200～300噸壓力下壓制或振動液壓成形。
c自然養(yǎng)護、輻射傳熱養(yǎng)護、對流傳熱養(yǎng)護、溫濕養(yǎng)護、低溫干燥養(yǎng)護均可。自然養(yǎng)護期為28天；輻射傳熱養(yǎng)護、對流傳熱養(yǎng)護、溫濕養(yǎng)護、低溫干燥養(yǎng)護根據(jù)成型磚容重、導熱系數(shù)、比熱、流體放熱系數(shù)、輻射黑度、溫度、濕度等因數(shù)條件一般為60～120℃，24～48小時。
在上述制備方法中，結合劑的塑性值，結合劑和微珠混合料的主要化學成分比，物料的粒徑級配范圍必須合理并達標，才能生產(chǎn)出合格的非燒結定形、不定形耐火磚。結合劑可以為一種或幾種，成型壓力200～300MPa。
以比重大于1的微珠，配以微泡劑、秸稈粉、鋸末粉、廢泡沫粉、高鋁礬土、耐火粘土、高嶺土、云母、鋁酸鹽、聚合鋁、磷酸鹽、硅酸鹽、硫鋁酸鹽、有機或無機高分子等為結合劑，預先檢測并按照國標要求計算出所需生產(chǎn)種類的定形、不定形(異形)耐火保溫磚的成分比例、容重，其工藝方法如下非燒結微珠耐火保溫磚a選取原料的容重比例及其化學成分范圍為微珠 30～45％，SiO240～55％，Al2O325～45％；微泡劑、粉末等40～45％，SiO210～50％，Al2O35～20％；結合劑10～20％，SiO25～20％，Al2O340～85％；水15～40％b將微珠、微泡劑、粉末等與結合劑、水在一定轉速下混合攪拌，按計算值稱量需成型磚所需料量，在60～150噸壓力下壓制或振動液壓成形。
c自然養(yǎng)護、輻射傳熱養(yǎng)護、對流傳熱養(yǎng)護、低溫干燥養(yǎng)護均可。自然養(yǎng)護期為28天；輻射傳熱養(yǎng)護、對流傳熱養(yǎng)護、低溫干燥養(yǎng)護根據(jù)成型磚容重、導熱系數(shù)、比熱、流體放熱系數(shù)、輻射黑度、溫度等因數(shù)條件一般為60～120℃，24～48小時。
在上述制備方法中，微珠、微泡劑、粉末等與結合劑混合料的主要化學成分比，物料的粒徑級配范圍、孔隙率必須合理并達標，才能生產(chǎn)出合格的非燒結定形、不定形耐火保溫磚。結合劑、微泡劑、粉末等可以為一種或幾種，成型壓力60～150MPa。
采用級配合理的比重大于1的微珠與水硬性或化學性結合劑復配可制成容重為2000～2600kg/m3非燒結定形、不定形耐火磚耐火度1100～1600℃，耐壓強度＞30MPa，顯氣孔率不大于22％。按中華人民共和國國家標準GB/T17105-1997《致密定形耐火制品分類》屬于以幾種氧化物為主要原料的制品類。
實施例以河南省豐源實業(yè)股份有限公司提供的粉煤灰中分離提取比重大于1的微珠(成分如表1)、高鋁礬土、聚合鋁為原料。
表1 河南豐源實業(yè)股份有限公司的粉煤灰微珠化學組成

非燒結微珠耐火磚取重量分數(shù)高鋁礬土50％，微珠50％，液態(tài)聚合鋁10％，水18％。先將高鋁礬土、微珠放置于攪拌器中，干混均勻，液態(tài)聚合鋁與水溶解均勻加入攪拌器中，攪拌均勻后放料陳放0.5小時，按容重2600kg/m3計算值稱取物料于230×114×65mm標準耐火磚模具中，于200～300MPa機械壓力下成型。溫度20～24℃，濕度＞80％條件下自然養(yǎng)護28天，即得非燒結微珠耐火磚(檢測結果如表2)。
表2 河南豐源實業(yè)股份有限公司非燒結微珠耐火磚常規(guī)檢驗數(shù)據(jù)

非燒結微珠耐火保溫磚取河南省豐源實業(yè)股份有限公司提供的粉煤灰中分離提取比重大于1的微珠30份，高鋁礬土30份，液態(tài)聚合鋁10份，水20份，膨脹珍珠巖、廢泡沫各15份放于高速攪拌器中，攪拌均勻，放料陳放1小時，按容重1000kg/m3計算值稱取物料于230×114×65mm標準耐火保溫磚模具中，于60～150MPa機械壓力下成型。自然干燥養(yǎng)護28天，即得非燒結微珠耐火保溫磚(檢測結果如表3)。
表3 河南豐源實業(yè)股份有限公司非燒結微珠耐火保溫磚常規(guī)檢驗數(shù)據(jù)

權利要求
1.一種新型粉煤灰微珠非燒結耐火磚，其特征是包括下列步驟；a選取原料的重量份數(shù)及其化學成分范圍為結合劑15～70％，SiO25～20％，Al2O340～85％；微 珠30～85％，SiO240～55％，Al2O325～45％；水15～30％。b將結合劑、微珠和水混合攪拌，放置0.5～1.0小時，按計算值稱量需成型磚所需料量，加入模具，在200～300噸壓力下壓制或振動液壓成形。c自然養(yǎng)護、輻射傳熱養(yǎng)護、對流傳熱養(yǎng)護、溫濕養(yǎng)護、低溫干燥養(yǎng)護均可。自然養(yǎng)護期為28天；輻射傳熱養(yǎng)護、對流傳熱養(yǎng)護、溫濕養(yǎng)護、低溫干燥養(yǎng)護根據(jù)成型磚容重、導熱系數(shù)、比熱、流體放熱系數(shù)、輻射黑度、溫度、濕度等因數(shù)條件一般為60～120℃，24～48小時。
2.根據(jù)權利要求1所述的新型粉煤灰微珠非燒結耐火磚，其特征是結合劑為高鋁礬土、耐火粘土、高嶺土、云母、鋁酸鹽、聚合鋁、磷酸鹽、硅酸鹽、硫鋁酸鹽、有機或無機高分子等。
3.根據(jù)權利要求1所述的新型粉煤灰微珠非燒結耐火磚，其特征是微珠的比重大于1、珠粒粒徑0.1μm～380μm。
4.一種新型粉煤灰微珠非燒結耐火保溫磚，其特征是包括下列步驟；a選取原料的容重比例及其化學成分范圍為微 珠30～45％，SiO240～55％，Al2O325～45％；微泡劑、粉末等40～45％，SiO210～50％，Al2O35～20％；結合劑10～20％，SiO25～20％，Al2O340～85％；水15～40％b將微珠、微泡劑、粉末等與結合劑、水在一定轉速下混合攪拌，按計算值稱量需成型磚所需料量，在60～1 50噸壓力下壓制或振動液壓成形。c自然養(yǎng)護、輻射傳熱養(yǎng)護、對流傳熱養(yǎng)護、低溫干燥養(yǎng)護均可。自然養(yǎng)護期為28天；輻射傳熱養(yǎng)護、對流傳熱養(yǎng)護、低溫干燥養(yǎng)護根據(jù)成型磚容重、導熱系數(shù)、比熱、流體放熱系數(shù)、輻射黑度、溫度等因數(shù)條件一般為60～120℃，24～48小時。
5.根據(jù)權利要求4所述的新型粉煤灰微珠非燒結耐火磚，其特征是結合劑為高鋁礬土、耐火粘土、高嶺土、云母、鋁酸鹽、聚合鋁、磷酸鹽、硅酸鹽、硫鋁酸鹽、有機或無機高分子等。
6.根據(jù)權利要求4所述的新型粉煤灰微珠非燒結耐火磚，其特征是微珠的比重大于1、珠粒粒徑0.1μm～380μm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型粉煤灰微珠非燒結耐火、耐火保溫磚，它是以粉煤灰中分離提取的比重大于1的高強厚壁微珠用量30％～85％、珠粒粒徑0.1μm～380μm、壁厚占珠體1/3～1/10，珠體內充滿N
文檔編號B28B11/00GK1579983SQ03126279
公開日2005年2月16日 申請日期2003年8月4日 優(yōu)先權日2003年8月4日
發(fā)明者楊久俊, 黃明, 盧青, 楊沛森, 王夢月 申請人:鄭州大學