專利名稱：一種氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輕質(zhì)隔熱磚技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
低碳環(huán)保和節(jié)能降耗是當(dāng)前我國(guó)保持經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健發(fā)展的重要措施之一。保溫隔熱是節(jié)能的重要措施之一，輕質(zhì)耐火材料是各種窯爐等熱工設(shè)備的關(guān)鍵部位，關(guān)系重大。開(kāi)發(fā)輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐火度高、熱導(dǎo)率低、熱震穩(wěn)定性好、荷重軟化點(diǎn)高、甚至可直接與火焰接觸的輕質(zhì)隔熱耐火材料，以改變傳統(tǒng)高溫窯爐采用的重質(zhì)材料所存在的熱容大、升溫速率慢、爐殼表面溫度高、能耗大、使用壽命短、維修量大等缺點(diǎn)。輕質(zhì)隔熱耐火磚的使用能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗，為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。輕質(zhì)隔熱耐火材料制品通常采用在無(wú)機(jī)氧化物細(xì)粉中引入聚輕球、鋸末等燒失物來(lái)造孔從而獲得低熱導(dǎo)率，然而引入大量氣孔必然導(dǎo)致材料重?zé)€收縮率提高、耐壓強(qiáng)度降低、荷軟溫度降低、高溫蠕變嚴(yán)重，從而使材料的使用溫度受到很大局限。作為工作襯的輕質(zhì)耐火材料制品，要求受高溫、熱煙氣的沖刷、窯爐溫度升降而產(chǎn)生熱應(yīng)力，使用條件十分苛刻。其中氧化鋁輕質(zhì)磚作為工作襯已經(jīng)是很常見(jiàn)的一種。通常是以氧化鋁空心球?yàn)楣橇?，以剛玉?xì)粉為基質(zhì)，添加少量結(jié)合粘土、CA水泥或磷酸鹽結(jié)合劑，混合澆注成型，烘干后經(jīng)1600 1700°C高溫?zé)?。氧化鋁空心球已經(jīng)在耐火輕質(zhì)保溫隔熱領(lǐng)域得到了較大的應(yīng)用，空心球利用了封閉空腔熱阻大的特點(diǎn)，隔熱效果好，強(qiáng)度大，使用溫度高，荷重軟化點(diǎn)高?？梢灾苯咏佑|火焰，還可以作為隔熱層使用?！耙环N制備輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球陶瓷的制備方法”(CN200310122906. 2)的專利技術(shù)中，以α-Al2O3微粉、氧化鋁空心球?yàn)樵?，磷酸溶液為結(jié)合劑，制備的輕質(zhì)隔熱磚體積密度較低，抗折耐壓強(qiáng)度較高。該方法所制備的輕質(zhì)隔熱磚體系過(guò)于簡(jiǎn)單，只有氧化鋁空心球和α -Al2O3微粉，純剛玉相在高溫下難以燒結(jié)，因此需要煅燒溫度高，煅燒時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致產(chǎn)品成本較高；該種輕質(zhì)磚的磚體輕質(zhì)化主要依靠所添加的氧化鋁空心球所引入的大孔，基質(zhì)部分仍然呈致密態(tài)，熱量可以在基質(zhì)部分自由傳遞，熱震穩(wěn)定性差，因此使用過(guò)程中基質(zhì)部分容易形成應(yīng)力集中而開(kāi)裂，影響輕質(zhì)磚的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服已有技術(shù)缺陷，目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚的制備方法。用該方法制備的氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚與普通隔熱材料相比具有體積密度低、熱導(dǎo)率低，耐壓強(qiáng)度高、使用溫度高、隔熱效果好、荷重軟化溫度高和重?zé)€變化率低的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是先將45 55wt%的氧化鋁空心球、30 45wt%的Al2O3微粉、6 13wt%的P -Al2O3的微粉和3 6wt%的硅微粉混合，外加上述混合料5 15wt%的有機(jī)聚合物細(xì)粉和20 30wt%的水，攪拌均勻，澆注成型；然后在室溫條件下養(yǎng)護(hù)24 48h，脫模后于100 120°C條件下干燥20 36h，最后在1600 1700°C條件下保溫3 6h。在上述技術(shù)方案中氧化鋁空心球中的Al2O3含量> 98wt%，容重為0. 6 0. 8g/ cm3，氧化鋁空心球的顆粒級(jí)配是5 3mm的顆粒為25 35wt%，3 Imm的顆粒為35 50wt%,l 0. 2mm的顆粒為20 33wt% ；Al2O3微粉的粒度為325目以下；有機(jī)聚合物細(xì)粉為酒糟、淀粉、糊精和葡萄糖中的一種以上，其粒度為325目以下；硅微粉中的SiO2含量 > 91wt%，粒度為325目以下；P-Al2O3微粉中的Al2O3含量>99wt%，粒度為325目以下。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有的有益效果是該輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱磚是以氧化鋁空心球?yàn)楣橇?，Al2O3微粉為基質(zhì)粉料， P -Al2O3微粉為結(jié)合劑，輔助添加硅微粉，高溫煅燒與氧化鋁微粉反應(yīng)產(chǎn)生莫來(lái)石相，能降低燒成溫度并提高強(qiáng)度。添加有機(jī)聚合物細(xì)粉為基質(zhì)部分微孔造孔劑，使所得制品中基質(zhì)部分均勻分布微小氣孔，提高了產(chǎn)品的熱震穩(wěn)定性和降低熱導(dǎo)率。所制備的輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱磚與普通的輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱材料相比具有體積密度低(低于1. 70g/cm3)，導(dǎo)熱系數(shù)低(為0. 20 0. 60W/ (m · K))，隔熱效果更佳， 耐壓強(qiáng)度較大(11 25MPa)；與普通隔熱耐火材料相比具有耐火度高、耐壓強(qiáng)度高、荷重軟化溫度高、重?zé)€變化率低(低于士0.4%)等特點(diǎn)，不僅可用作隔熱層，也可作為高溫窯爐理想的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)材料，直接與火焰接觸。因此，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、成本低廉；用該方法制備的氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚具有體積密度低、熱導(dǎo)率低，耐壓強(qiáng)度高、使用溫度高、隔熱效果好、荷重軟化溫度高和重?zé)€變化率低的特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。本具體實(shí)施方式
中氧化鋁空心球中的Al2O3含量> 98wt%，容重為0. 6 0. 8g/ cm3 ；Al2O3微粉的粒度為325目以下；有機(jī)聚合物細(xì)粉的粒度為325目以下；硅微粉中的 SiO2含量> 91wt %，粒度為325目以下；P -Al2O3微粉中的Al2O3含量> 99wt %，粒度為325 目以下。為避免重復(fù)，以下實(shí)施例中不再贅述。實(shí)施例1 一種氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。先將45 50wt%的氧化鋁空心球、 40 45wt %的Al2O3微粉、6 8wt %的P -Al2O3的微粉和3 4wt %的硅微粉混合，外加上述混合料5 IOwt%的有機(jī)聚合物細(xì)粉和20 25wt%的水，攪拌均勻，澆注成型；然后在室溫條件下養(yǎng)護(hù)24 30h，脫模后于100 120°C條件下干燥20 36h，最后在1600 1650°C條件下保溫3 6h。本實(shí)施例中有機(jī)聚合物細(xì)粉為酒糟；氧化鋁空心球的顆粒級(jí)配是5 3mm的顆粒為25 30wt %，3 Imm的顆粒為40 50wt %，1 0. 2mm的顆粒為23 33wt %。本實(shí)施例所制得的氧化鋁輕質(zhì)磚的體積密度為1. 30 1. 70g/cm3,耐壓強(qiáng)度16 25MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 23 0. 60W/ (m · K)。實(shí)施例2:
一種氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。先將45 50wt%的氧化鋁空心球、 37 43wt%的Al2O3微粉、7 12wt%的P -Al2O3的微粉和4 5wt%的硅微粉混合，外加上述混合料10 15wt%的有機(jī)聚合物細(xì)粉和23 27wt%的水，攪拌均勻，澆注成型；然后在室溫條件下養(yǎng)護(hù)24 36h，脫模后于100 120°C條件下干燥20 36h，最后在1650 1700°C條件下保溫3 6h。本實(shí)施例中有機(jī)聚合物細(xì)粉為淀粉；氧化鋁空心球的顆粒級(jí)配是5 3mm的顆粒為30 35wt%，3 Imm的顆粒為35 45wt%，1 0. 2mm的顆粒為22 33wt% ；本實(shí)施例所制得的氧化鋁輕質(zhì)磚的體積密度為1. 20 1. 60g/cm3,耐壓強(qiáng)度15 25MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 22 0. 60W/ (m · K)。實(shí)施例3 一種氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。先將45 50wt%的氧化鋁空心球、 40 45wt %的Al2O3微粉、6 8wt %的P -Al2O3的微粉和3 5wt %的硅微粉混合，外加上述混合料8 12wt%的有機(jī)聚合物細(xì)粉和21 26wt%的水，攪拌均勻，澆注成型；然后在室溫條件下養(yǎng)護(hù)24 48h，脫模后于100 120°C條件下干燥20 36h，最后在1600 1650°C條件下保溫3 6h。本實(shí)施例中有機(jī)聚合物細(xì)粉為糊精；氧化鋁空心球的顆粒級(jí)配是5 3mm的顆粒為28 33wt %，3 Imm的顆粒為38 45wt %，1 0. 2mm的顆粒為25 33wt %。本實(shí)施例所制得的氧化鋁輕質(zhì)磚的體積密度為1. 10 1. 58g/cm3,耐壓強(qiáng)度12 18MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 20 0. 50W/ (m · K)。實(shí)施例4 一種氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。先將45 55wt%的氧化鋁空心球、 30 40wt%的Al2O3微粉、7 IOwt %的P -Al2O3的微粉和5 6wt%的硅微粉混合，外加上述混合料5 8wt%的有機(jī)聚合物細(xì)粉和20 25wt%的水，攪拌均勻，澆注成型；然后在室溫條件下養(yǎng)護(hù)24 30h，脫模后于100 120°C條件下干燥20 36h，最后在1650 1700°C條件下保溫3 6h。本實(shí)施例中有機(jī)聚合物細(xì)粉為葡萄糖；氧化鋁空心球的顆粒級(jí)配是5 3mm的顆粒為30 35wt %，3 Imm的顆粒為35 45wt %，1 0. 2mm的顆粒為23 33wt %。本實(shí)施例所制得的氧化鋁輕質(zhì)磚的體積密度為1. 19 1. 48g/cm3,耐壓強(qiáng)度13 24MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 22 0. 5 Iff/ (m · K)。實(shí)施例5一種氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。先將47 55wt%的氧化鋁空心球、 32 40wt%的Al2O3微粉、8 13wt%的P -Al2O3的微粉和4 5wt%的硅微粉混合，外加上述混合料8 13wt%的有機(jī)聚合物細(xì)粉和25 30wt%的水，攪拌均勻，澆注成型；然后在室溫條件下養(yǎng)護(hù)24 48h，脫模后于100 120°C條件下干燥20 36h，最后在1600 1650°C條件下保溫3 6h。本實(shí)施例中有機(jī)聚合物細(xì)粉為酒糟及淀粉；氧化鋁空心球的顆粒級(jí)配是5 3mm的顆粒為27 32wt%，3 Imm的顆粒為38 45wt%，l 0. 2mm的顆粒為27 33wt%。本實(shí)施例所制得的氧化鋁輕質(zhì)磚的體積密度為1. 13 1. 41g/cm3,耐壓強(qiáng)度11 20MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 20 0. 45W/ (m · K)。實(shí)施例6一種氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。先將45 55wt%的氧化鋁空心球、 30 40wt %的Al2O3微粉、10 13wt %的P -Al2O3的微粉和3 4wt %的硅微粉混合，外加上述混合料10 15wt%的有機(jī)聚合物細(xì)粉和22 25wt%的水，攪拌均勻，澆注成型；然后在室溫條件下養(yǎng)護(hù)28 36h，脫模后于100 120°C條件下干燥20 36h，最后在1650 1700°C條件下保溫3 6h。本實(shí)施例中有機(jī)聚合物細(xì)粉為糊精和葡萄糖；氧化鋁空心球的顆粒級(jí)配是5 3mm的顆粒為28 33wt%，3 Imm的顆粒為38 45wt%，l 0. 2mm的顆粒為25 33wt%。本實(shí)施例所制得的氧化鋁輕質(zhì)磚的體積密度為1. 21 1. 42g/cm3,耐壓強(qiáng)度11 23MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 22 0. 48W/ (m · K)。實(shí)施例7一種氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。本實(shí)施例中，除有機(jī)聚合物細(xì)粉為酒糟、淀粉和葡萄糖外，其余同實(shí)施例2。本實(shí)施例所制得的氧化鋁輕質(zhì)磚的體積密度為1. 19 1. 59g/cm3,耐壓強(qiáng)度13 23MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 21 0. 59W/ (m · K)。實(shí)施例8一種氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。本實(shí)施例中除有機(jī)聚合物細(xì)粉為酒糟、淀粉和糊精外，其余同實(shí)施例4。本實(shí)施例所制得的氧化鋁輕質(zhì)磚的體積密度為1. 20 1. 47g/cm3,耐壓強(qiáng)度11 23MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 22 0. 52W/ (m · K)。實(shí)施例9—種氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。本實(shí)施例中，除有機(jī)聚合物細(xì)粉為酒糟、淀粉、糊精和葡萄糖外，其余同實(shí)施例5。本實(shí)施例所制得的氧化鋁輕質(zhì)磚的體積密度為1. 10 1. 45g/cm3,耐壓強(qiáng)度12 2 IMPa,導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 20 0. 48W/ (m · K)。本具體實(shí)施方式
具有的有益效果是該輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱磚是以氧化鋁空心球?yàn)楣橇?，Al2O3微粉為基質(zhì)粉料， P -Al2O3微粉為結(jié)合劑，輔助添加硅微粉，高溫煅燒與氧化鋁微粉反應(yīng)產(chǎn)生莫來(lái)石相，能降低燒成溫度并提高強(qiáng)度。添加有機(jī)聚合物細(xì)粉為基質(zhì)部分微孔造孔劑，使所得制品中基質(zhì)部分均勻分布微小氣孔，提高了產(chǎn)品的熱震穩(wěn)定性和降低熱導(dǎo)率。所制備的輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱磚與普通的輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱材料相比具有體積密度低(低于1. 70g/cm3)，導(dǎo)熱系數(shù)低(為0. 20 0. 60W/ (m · K))，隔熱效果更佳， 耐壓強(qiáng)度較大(11 25MPa)；與普通隔熱耐火材料相比具有耐火度高、耐壓強(qiáng)度高、荷重軟化溫度高、重?zé)€變化率低(低于士0.4%)等特點(diǎn)，不僅可用作隔熱層，也可作為高溫窯爐理想的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)材料，直接與火焰接觸。因此，本具體實(shí)施方式
工藝簡(jiǎn)單、成本低廉；用該方法制備的氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚具有體積密度低、熱導(dǎo)率低，耐壓強(qiáng)度高、使用溫度高、隔熱效果好、荷重軟化溫度高和重?zé)€變化率低的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚的制備方法，其特征在于先將45 55襯％的氧化鋁空心球、30 45wt%的Al2O3微粉、6 13wt%的P -Al2O3的微粉和3 6wt%的硅微粉混合，外加上述混合料5 15wt%的有機(jī)聚合物細(xì)粉和20 30wt%的水，攪拌均勻，澆注成型；然后在室溫條件下養(yǎng)護(hù)24 48h，脫模后于100 120°C條件下干燥20 36h，最后在 1600 1700°C條件下保溫3 6h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚的制備方法，其特征在于所述的氧化鋁空心球中的Al2O3含量> 98wt%，容重為0. 6 0. 8g/cm3 ；氧化鋁空心球的顆粒級(jí)配是5 3mm的顆粒為25 35wt%，3 的顆粒為35 50wt%，l 0. 2mm的顆粒為 20 33wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚的制備方法，其特征在于所述的 Al2O3微粉的粒度為325目以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚的制備方法，其特征在于所述的有機(jī)聚合物細(xì)粉為酒糟、淀粉、糊精和葡萄糖中的一種以上，其粒度為325目以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚的制備方法，其特征在于所述的硅微粉中的SiO2含量> 91wt%，粒度為325目以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚的制備方法，其特征在于所述的 P-Al2O3微粉中的Al2O3含量> 99wt%，粒度為325目以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚的制備方法所制備的氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。其技術(shù)方案是先將45～55wt％的氧化鋁空心球、30～45wt％的Al2O3微粉、6～13wt％的ρ-Al2O3的微粉和3～6wt％的硅微粉混合，外加上述混合料5～15wt％的有機(jī)聚合物細(xì)粉和20～30wt％的水，攪拌均勻，澆注成型；然后在室溫條件下養(yǎng)護(hù)24～48h，脫模后于100～120℃條件下干燥20～36h，最后在1600～1700℃條件下保溫3～6h。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、成本低廉。用該方法制備的氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱磚具有體積密度低、熱導(dǎo)率低，耐壓強(qiáng)度高、使用溫度高、隔熱效果好、荷重軟化溫度高和重?zé)€變化率低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C04B35/622GK102167621SQ20111002375
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者張美杰, 方義能, 董西岳, 顧華志, 黃奧 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)