專利名稱：一種輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)工業(yè)爐窯為達(dá)到保溫節(jié)能的目的，通常在重質(zhì)耐火磚筑體或重質(zhì)不定形耐火材料施工體外增加保溫層，由于采用的保溫材料使用溫度較低，所以這種方法在中、高溫工業(yè)爐窯上的使用受到極大的限制。同時(shí)，現(xiàn)有的重質(zhì)層很厚，窯爐體積龐大、笨重，對(duì)間歇式爐來(lái)說(shuō)，蓄熱損失大。為解決這一問(wèn)題，開(kāi)始開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出了一系列使用溫度高、體積密度小、隔熱性能好的輕質(zhì)耐火磚。
但現(xiàn)有的輕質(zhì)耐火磚是采用鋸屑、木炭、焦炭、煤、稻谷及谷殼等作為成孔材料，使磚內(nèi)產(chǎn)生許多氣孔，利用氣孔內(nèi)靜止、低熱導(dǎo)率的空氣來(lái)隔熱。但是，由于這些成孔材料的體積密度比耐火原料提及密度小，且比表面積大，因此，為了使耐火原料與成孔材料混合均勻，
通常還需要添加35% 40%左右的成孔劑，這樣就必須調(diào)成水分很高的泥漿，所以，坯體脫水、干燥、燒成后的收縮率大，變形、開(kāi)裂的廢品率高；不僅如此，成型后坯體的尺寸往往要比要求的大，需要進(jìn)行切割、研磨等加工工序；此外，所制得的隔熱磚強(qiáng)度較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有耐火材料技術(shù)的不足，尤其是為了解決現(xiàn)有耐火磚坯體脫水干燥燒成后的收縮率大、變形開(kāi)裂的廢品率高，后續(xù)加工復(fù)雜、隔熱磚強(qiáng)度較低等問(wèn)題，提供一種輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，密度小、熱導(dǎo)率低、耐壓強(qiáng)度高，且孔徑尺寸可調(diào)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供所述材料的制備方法。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供所述材料的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
提供一種輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，包括以下重量百分含量的各組
份:
結(jié)合粘土
莫來(lái)石纖維
膨脹珍珠巖粉
無(wú)機(jī)結(jié)合劑
聚乙烯廢料泡沫球
水
15 30重量份；3 10重量份；
15 35重量份；15 25重量份；
1.5 3.5重量份-
所述的結(jié)合粘土主要成分為Si02 ， Si02所占重量百分含量為
45 56%;作為優(yōu)選，結(jié)合粘土包括以下重量百分含量的各組份Si0255.1%， Al20331.3%， Fe2032.68%。
所述莫來(lái)石纖維為一種多晶質(zhì)纖維狀隔熱耐火材料，優(yōu)選Al203
重量百分含量為72.34%;可選地，所述莫來(lái)石纖維包括以下重量百分含量的各組份Si02 22.76%， A1203 72.34%， Fe2O30.41%，主晶相為莫來(lái)石。
所述的無(wú)機(jī)結(jié)合劑包括水玻璃、磷酸鋁或硅溶膠等。所述膨脹珍珠巖中Si02所占重量百分含量為70 75%，作為優(yōu)選，所述膨脹珍珠巖包括以下重量百分含量的各組份Si02 72.93%，A1203 12.90%， Fe2O30.53%。
本發(fā)明所述輕質(zhì)多孔耐火材料的孔徑可調(diào)，孔徑尺寸可由聚乙烯泡沬球尺寸控制，所述聚乙烯泡沫球的直徑優(yōu)選為0.5 2mm。
所述輕質(zhì)多孔耐火材料不需要再添加任何輔助助劑就可以制備得到所述的輕質(zhì)多孔耐火材料。當(dāng)然也不排除為了獲得顏色等其他的效果添加輔助助劑。
本發(fā)明同時(shí)提供了所述輕質(zhì)多孔隔熱耐火磚的制備方法，包括以下步驟
(1) 將結(jié)合粘土、膨脹珍珠巖粉、聚苯乙烯廢料泡沫球混合均勻得混合物l;
將莫來(lái)石纖維充分均勻地分散于無(wú)機(jī)結(jié)合劑中得混合物2;為了保證均勻分散，可采用攪拌機(jī)，并用水進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)；攪拌機(jī)的攪拌速度優(yōu)選為 。
(2) 將混合物1和混合物2混合攪拌，直至混合料分散成均勻的粘稠物；
(3) 粘稠物靜置一定時(shí)間(0.5h左右)后，置于模具中擠壓成型，得到一定形狀的耐火材料坯體；
(4) 將耐火材料坯體經(jīng)常溫干燥兩天或7(TC干燥2 5h小時(shí)即得
輕質(zhì)多孔耐火材料干坯。
將所述耐火材料干坯置于馬弗爐中經(jīng)500 80(TC燒結(jié)后可得到多孔輕質(zhì)隔熱耐火磚成品。
本發(fā)明提供了所述輕質(zhì)多孔耐火材料的應(yīng)用，主要可應(yīng)用于熱風(fēng)爐、高爐、煉焦?fàn)t、各種加熱爐、退火爐、玻璃溶解窯、強(qiáng)化爐、石腦油裂解爐、加熱爐、脫硫裝置、滲炭爐、熱處理爐、陶瓷燒成爐、石灰窯爐、水泥窯等，以及應(yīng)用于部材燒成爐和溶融爐等的高溫隔熱保溫。
本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明經(jīng)過(guò)大量長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)總結(jié)得到合適的組份配伍，采用聚苯乙烯泡沫球作為成孔材料，以莫來(lái)石纖維作為增強(qiáng)材料，以結(jié)合粘土和膨脹珍珠巖作為保溫材料，外加一定的結(jié)合劑等經(jīng)擠壓成型制備出了密度小、熱導(dǎo)率低、耐壓強(qiáng)度高的輕質(zhì)多孔隔熱材料，克服了現(xiàn)有耐火材料磚坯體脫水干燥燒成后的收縮率大、變形開(kāi)裂的廢品率高，后續(xù)加工復(fù)雜、隔熱磚強(qiáng)度較低等技術(shù)難題，應(yīng)用廣泛。
本發(fā)明采用的成孔材料為聚苯乙烯泡沫球，實(shí)現(xiàn)了廢物利用，有效地節(jié)約資源。
本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)的成本低，易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1:
一種輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，包括以下重量百分含量的各組份結(jié)合粘土 20%;莫來(lái)石纖維 3%;膨脹珍珠巖粉 28%;
無(wú)機(jī)結(jié)合劑水玻璃 20%;
聚苯乙烯廢料泡沬球 3.0%;
水 余量。 所述組份都為市購(gòu)產(chǎn)品。
所述聚乙烯泡沫球的直徑為0.5 2mm。
所述的結(jié)合粘土主要成分為Si02 ，包括以下重量百分含量的各 組份Si0255.1%， Al20331.3%， Fe2032.68%。
所述莫來(lái)石纖維為一種多晶質(zhì)纖維狀隔熱耐火材料，包括以下重 量百分含量的各組份Si02 22.76%, A1203 72.34%， Fe2O30.41%，主
晶相為莫來(lái)石。
所述膨脹珍珠巖包括以下重量百分含量的各組份Si0272.93%， A1203 12.90%， Fe2O30.53%。
制備過(guò)程如下
(1) 將結(jié)合粘土、膨脹珍珠巖粉、聚苯乙烯廢料泡沫球混合均 勻得混合物l;
將莫來(lái)石纖維充分均勻地分散于無(wú)機(jī)結(jié)合劑中得混合物2;為了 保證均勻分散，可采用攪拌機(jī)，并用水進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)；攪拌機(jī)的攪 拌速度優(yōu)選為250 500rrnin—、
(2) 將混合物1和混合物2混合攪拌，直至混合料分散成均勻的 粘稠物；
(3) 粘稠物靜置0.511左右后，置于模具中，常溫常壓下，將稠物置于模具中擠壓形成一定形狀的、厚度均一坯體。
(4)將耐火材料坯體經(jīng)常溫干燥兩天或7(TC干燥2 5h小時(shí)即得
輕質(zhì)多孔耐火材料干坯。
將所述耐火材料干坯置于馬弗爐中經(jīng)500 80(TC燒結(jié)后可得到
多孔輕質(zhì)隔熱耐火磚成品。 測(cè)定成品的性能如下-
體積密度/ (g'cm—3) 0. 43
常溫耐壓強(qiáng)度/MPa 3
熱導(dǎo)率/[W'(m'Kr1] 0.433
重?zé)€變化率/呢(125(TC， 4h) -0.5 上述多孔輕質(zhì)隔熱耐火磚密度小、熱導(dǎo)率低、耐壓強(qiáng)度高，質(zhì)量 輕，脫水干燥燒成后的收縮率小，將上述多孔輕質(zhì)隔熱耐火磚應(yīng)用于 陶瓷窯爐內(nèi)壁，大大降低了陶瓷窯爐的重量，可降低l/4重量，且提 高了陶瓷窯爐的保溫效果，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。 實(shí)施例2:
一種輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，包括以下重量百分含量的各組份
結(jié)合粘土15 %;
莫來(lái)石纖維3.5 %;
膨脹珍珠巖粉35 %;
無(wú)機(jī)結(jié)合劑磷酸鋁24 %;
聚苯乙烯廢料泡沫球2.8 %;
水錢。所述的結(jié)合粘土主要成分為Si02 ，包括以下重量百分含量的各 組份Si0253.5%， Al203 31.3%， Fe2032.68%。
所述莫來(lái)石纖維為一種多晶質(zhì)纖維狀隔熱耐火材料，包括以下重 量百分含量的各組份Si02 22.76%, A1203 72.34%， Fe2O30.41%，主 晶相為莫來(lái)石。
所述膨脹珍珠巖包括以下重量百分含量的各組份Si02 74.13%， A1203 12.90%， Fe2O30.53%。 制備方法同實(shí)施例l。
將上述多孔輕質(zhì)隔熱耐火磚應(yīng)用于陶瓷窯爐內(nèi)壁，大大降低了陶 瓷窯爐的重量，可降低l/4重量，且提高了陶瓷窯爐的保溫效果。
測(cè)定成品的性能如下
體積密度/ (g'cm—3) 0. 45
常溫耐壓強(qiáng)度/MPa 3.1 熱導(dǎo)率/[W'(m'K)—。 0.435 重?zé)€變化率/% (1250 °C ， 4h) -0.54
實(shí)施例3:
一種輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，包括以下重量百分含量的各組份
結(jié)合粘土 莫來(lái)石纖維 膨脹珍珠巖粉 無(wú)機(jī)結(jié)合劑硅溶膠
18 %; 3 %; 33 %; 25 %;聚苯乙烯廢料泡沬球 2.5%; 水 余量。
所述聚乙烯泡沫球的直徑為0.5 2mm。
所述的結(jié)合粘土主要成分為Si02 ，包括以下重量百分含量的各 組份SiO250.3%， Al20331.3%， Fe2032.68%。
所述莫來(lái)石纖維為一種多晶質(zhì)纖維狀隔熱耐火材料，包括以下重 量百分含量的各組份Si02 22.76%, A1203 72.34%， Fe2O30.41%，主 晶相為莫來(lái)石。
所述膨脹珍珠巖包括以下重量百分含量的各組份Si02 74.65%, A1203 12.90%, Fe2O30.53%。 制備方法同實(shí)施例l。
測(cè)定成品的性能如下
體積密度/ (g'cm—3) 0. 43
常溫耐壓強(qiáng)度/MPa 3.2 熱導(dǎo)率/[W'(m'K)—^ 0.432 重?zé)€變化率/ % (1250 °C, 4 h) -0. 52
將上述多孔輕質(zhì)隔熱耐火磚應(yīng)用于加熱爐、脫硫裝置或滲炭爐， 大大降低了裝置的重量，大約可降低l/4重量，隔熱效果良好。 實(shí)施例4:
一種輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，包括以下重量百分含量的各組份 結(jié)合粘土 25%;
莫來(lái)石纖維 5%膨脹珍珠巖粉 20%;
無(wú)機(jī)結(jié)合劑硅溶膠 20%;
聚苯乙烯廢料泡沫球 3.5%;
水 余量。
所述的結(jié)合粘土中含Si0246呢，所述膨脹珍珠巖中Si02所占重量 百分含量為70%。
其他各組份組成同實(shí)施例3。制備方法同實(shí)施例l。
測(cè)定成品的性能如下
體積密度/(g'cm—3) 0.41
常溫耐壓強(qiáng)度/MPa 3.0
熱導(dǎo)率/[W'(m'K)—1] 0.431
重?zé)€變化率/ % (1250 °C, 4 h) "0.50
將上述多孔輕質(zhì)隔熱耐火磚應(yīng)用于將上述多孔輕質(zhì)隔熱耐火磚 應(yīng)用于熱風(fēng)爐、高爐或煉焦?fàn)t，大大降低了熱風(fēng)爐、高爐或煉焦?fàn)t的 重量，可降低l/4重量。 實(shí)施例5:
一種輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，包括以下重量百分含量的各組份
結(jié)合粘土 28 %;
莫來(lái)石纖維 5.5%;
膨脹珍珠巖粉 22%;
無(wú)機(jī)結(jié)合劑硅溶膠 21%;
聚苯乙烯廢料泡沫球 1.5%;水 余量。 各組份組成同實(shí)施例3。制備方法同實(shí)施例l。 測(cè)定成品的性能如下
體積密度/ (g'cm—3) 0.45 常溫耐壓強(qiáng)度/MPa 3.2 熱導(dǎo)率/[W'(m'K)—" 0.435 重?zé)€變化率/ % (1250 °C, 4 h) ~0.48
上述多孔輕質(zhì)隔熱耐火磚密度小、熱導(dǎo)率低、耐壓強(qiáng)度高，質(zhì)量 輕，脫水干燥燒成后的收縮率小，將上述多孔輕質(zhì)隔熱耐火磚應(yīng)用于 將上述多孔輕質(zhì)隔熱耐火磚應(yīng)用于石灰窯爐或水泥窯內(nèi)壁，大大降低 了窯爐的重量，隔熱效果良好。
權(quán)利要求
1、一種輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，其特征在于包括以下重量百分含量的各組份結(jié)合粘土15～30％；莫來(lái)石纖維 3～10％；膨脹珍珠巖粉15～35％；無(wú)機(jī)結(jié)合劑 15～25％；聚苯乙烯廢料泡沫球 1.5～3.5％；水 余量。
1、 一種輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，其特征在于包括以下重量百分含量的各組份15 30%;3 10 %;15 35 %;15 25 %;聚苯乙烯廢料泡沫球1. 5 3. 5 %;水 余量。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，其特征在于所述結(jié)合粘土中&02所占重量百分含量為45 56%
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，其特征在于所述結(jié)合粘土包括以下重量百分含量的各組份Si0255.1%， A1203 31.3%，F(xiàn)e2032.68% 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，其特征在于所述莫來(lái)石纖維包括以下重量百分含量的各組份Si02 22.76%， A120372.34%， Fe2O30.41%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，其特征在于所述無(wú)機(jī)結(jié)合劑為水玻璃、磷酸鋁或硅溶膠。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，其特征在于所述膨脹珍珠巖中SiO2所占重量百分含量為70 75呢。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，其特征在于所述膨脹珍珠巖包括以下重量百分含量的各組份Si02 72.93%, A1203`12.90%， Fe2O30.53%。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，其特征在于所述聚苯乙烯泡沬球直徑為0,5 2mm。
9、 一種權(quán)利要求l所述輕質(zhì)多孔隔熱耐火磚的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1) 將結(jié)合粘土、膨脹珍珠巖粉、聚苯乙烯廢料泡沬球混合均勻得混合物l;將莫來(lái)石纖維充分均勻地分散于無(wú)機(jī)結(jié)合劑中得混合物2;為了保證均勻分散，可采用攪拌機(jī)，并用水進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)；(2) 將混合物1和混合物2混合攪拌，直至混合料分散成均勻的粘稠物；(3) 粘稠物靜置后，常溫常壓下，置于模具中擠壓成型，得到一定形狀的耐火材料坯體；(4) 將耐火材料坯體經(jīng)常溫干燥兩天或7(TC干燥2 5h小時(shí)即得輕質(zhì)多孔耐火材料干坯。(5) 將所述耐火材料干坯置于馬弗爐中經(jīng)500 80(TC燒結(jié)后可得到多孔輕質(zhì)隔熱耐火磚成品。
10、 一種權(quán)利要求l所述輕質(zhì)多孔隔熱耐火磚的應(yīng)用，其特征在于應(yīng)用于熱風(fēng)爐、高爐、煉焦?fàn)t、各種加熱爐、退火爐、玻璃溶解窯、強(qiáng)化爐、石腦油裂解爐、加熱爐、脫硫裝置、滲炭爐、熱處理爐、陶瓷燒成爐、石灰窯爐、水泥窯、部材燒成爐或溶融爐。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種輕質(zhì)多孔隔熱耐火材料，包括以下重量百分含量的各組份結(jié)合粘土15～30％；莫來(lái)石纖維3～10％；膨脹珍珠巖粉15～35％；無(wú)機(jī)結(jié)合劑15～25％；聚苯乙烯廢料泡沫球1.5～3.5％和余量的水。本發(fā)明采用廢棄的聚苯乙烯泡沫球作為成孔材料，以莫來(lái)石纖維作為增強(qiáng)材料，以結(jié)合粘土和膨脹珍珠巖作為保溫材料，外加一定的結(jié)合劑等經(jīng)擠壓成型制備出了密度小、熱導(dǎo)率低、耐壓強(qiáng)度高的輕質(zhì)多孔隔熱材料，克服了現(xiàn)有耐火材料磚坯體脫水干燥燒成后的收縮率大、變形開(kāi)裂的廢品率高，后續(xù)加工復(fù)雜、隔熱磚強(qiáng)度較低等技術(shù)難題，應(yīng)用廣泛。
文檔編號(hào)C04B35/66GK101638324SQ200910041870
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月14日
發(fā)明者周武藝 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)