專利名稱：一種剛玉莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐火材料，尤其是一種剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚及制備方法復(fù)合磚及制備方法。
背景技術(shù)：
耐高溫隔熱材料是各種窯爐等熱工設(shè)備的關(guān)鍵部分，耐高溫隔熱材料直接接觸火焰，要求既耐高溫又隔熱節(jié)能，對材料的性能要求特別高。開發(fā)輕質(zhì)、高強(qiáng)、熱震穩(wěn)定性好、 使用溫度高能滿足輕質(zhì)結(jié)構(gòu)高溫窯爐所需的材料，改變傳統(tǒng)高溫窯爐采用重質(zhì)材料而存在的熱容量大、升溫速率小、能耗大、使用壽命短、施工維修量大等缺點，為建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會服務(wù)。氧化鋁空心球已經(jīng)在耐火保溫隔熱領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，空心球利用了封閉空腔熱阻大的特點，隔熱效果好，強(qiáng)度高，耐高溫，抗剝落。輕質(zhì)氧化鋁空心球制品克服了泡沫氧化鋁產(chǎn)品強(qiáng)度低、高溫抗蠕變性能差的特點，不但可以直接接觸火焰，還可以作為隔熱層使用，但其荷重軟化溫度有待于進(jìn)一步提高，特別是爐齡得到提高之后，由于煙氣中的低熔點揮發(fā)成份進(jìn)入及長時間蠕變作用易造成爐體內(nèi)襯變形內(nèi)突，爐頂塌陷。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有耐火復(fù)合磚及制備方法的耐磨性較差、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低、保溫隔熱性能較差的不足，本發(fā)明提供一種耐磨性良好、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高、保溫隔熱性能良好的剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚及制備方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，包括剛玉莫來石質(zhì)重質(zhì)工作層，和以輕質(zhì)骨料和粉料為原料制備的輕質(zhì)隔熱層，重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層復(fù)合制成復(fù)合磚， 重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1。優(yōu)選的，所述重質(zhì)工作層中的化學(xué)組分質(zhì)量百分含量如下其中Al2O3 ^ 72%, Si02%為5 觀％，其余為原料引入的其他成分；進(jìn)一步，所述重質(zhì)工作層中的原料由剛玉和莫來石組成。更進(jìn)一步，所述輕質(zhì)隔熱層所采用的輕質(zhì)骨料為氧化鋁空心球、鎂鋁空心球、剛玉空心球、鉻剛玉空心球、鋯剛玉空心球中的一種或幾種。所述輕質(zhì)隔熱層中，各種種類的輕質(zhì)骨料化學(xué)組分質(zhì)量百分含量如下1)氧化鋁空心球，其中Al2O3大于98% ；2)鎂鋁空心球，其中Al2O3為0. 1 99. 9 %，MgO為0. 1 99. 9%；3)剛玉空心球，其中Al2O3大于93%；4)鉻剛玉空心球，其中Al2O3為70 99. 9%， Cr2O3為0. 1 30% ；5)鋯剛玉空心球，其中Al2O3為90 99. 9%，ZrO2為0. 1 10%，其余為原料引入的其他成分。一種剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚的制備方法，所述制備方法的步驟如下
(1)重質(zhì)工作層配料所述重質(zhì)工作層中的化學(xué)組分質(zhì)量百分含量如下其中Al2O3彡72%, Si02%為 5 觀％，其余為原料引入的其他成分。所述配料選用硅石、莫來石、焦寶石和高鋁礬土中的兩種或兩種以上，按配比與外加結(jié)合劑一起混勻備用；(2)輕質(zhì)隔熱層配料輕質(zhì)隔熱層特性選用氧化鋁空心球、鎂鋁空心球、剛玉空心球、鉻剛玉空心球、鋯剛玉空心球中的一種或幾種輕質(zhì)骨料的混合物，按配比要求把輕質(zhì)骨料、粉料和外加結(jié)合劑混勻；(3)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1，加料后抽出隔板，采用振動加壓或機(jī)壓成型；(4)燒成成型后的坯體取出經(jīng)80 150°C烘干后裝窯于1600 1750°C保溫3 8小時燒成。進(jìn)一步，所述步驟(3)中，成型過程在振動壓機(jī)、摩擦壓機(jī)或油壓機(jī)上進(jìn)行。所述步驟(1)中，重質(zhì)工作層采用的原料顆粒級配為不小于Imm顆粒35 45%， 小于Imm顆粒25 35%，不大于325目細(xì)粉25 35%，外加結(jié)合劑3 5% ；在配料時先將不大于325目粉料按比例配好后在球磨機(jī)中混合均勻，再在其余骨料顆粒與外加結(jié)合劑混合均勻后加入混合好的粉料，攪拌時間為10 30分鐘。所述步驟O)中，所述輕質(zhì)隔熱層采用的輕質(zhì)骨料粒徑為0. 2 5mm，自然堆積密度0.3 l.Og/cm3，輕質(zhì)隔熱層中原料質(zhì)量配比為輕質(zhì)骨料55 70%，不大于325目細(xì)粉 30 45 %，外加結(jié)合劑6 10 %，在配料時先把輕質(zhì)骨料按比例和外加結(jié)合劑混合均勻，然后按比例加入粉料，攪拌時間為10 30分鐘。所用的外加結(jié)合劑為黃糊精、磷酸溶液、磷酸二氫鋁溶液、鋁膠、硅膠、紙漿廢液、 木質(zhì)磺酸鹽溶液中的一種。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為為進(jìn)一步延長窯爐壽命，為滿足節(jié)能降耗的要求，利用研究所專有技術(shù)開發(fā)了剛玉空心球結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，致密高鋁支撐層用來承重，同時提高窯爐致密性和降低高溫蠕變，輕質(zhì)隔熱層主要用于隔熱和提高抗熱震性，以便進(jìn)一步提高爐齡，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。砌筑窯爐時注意，輕質(zhì)層接觸火焰，否則起不到提高壽命作用。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在耐磨性良好、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高、保溫隔熱性能良好。


圖1是剛玉莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚結(jié)構(gòu)圖。圖中1、重質(zhì)工作層，2、輕質(zhì)隔熱層。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照圖1，一種剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，包括剛玉莫來石質(zhì)重質(zhì)工作層1，和以輕質(zhì)骨料和粉料為原料制備的輕質(zhì)隔熱層2，重質(zhì)工作層1和輕質(zhì)隔熱層2復(fù)
合制成復(fù)合磚，重質(zhì)工作層1和輕質(zhì)隔熱層2的長度尺寸比例為1 5 3 1。 優(yōu)選的，所述重質(zhì)工作層中的化學(xué)組分質(zhì)量百分含量如下其中Al2O3 ^ 72%,
Si02%為5 觀％，其余為原料引入的其他成分； 所述重質(zhì)工作層中的原料由剛玉和莫來石組成。所述輕質(zhì)隔熱層所采用的輕質(zhì)骨料為氧化鋁空心球、鎂鋁空心球、剛玉空心球、鉻剛玉空心球、鋯剛玉空心球中的一種或幾種。所述輕質(zhì)隔熱層中，各種種類的輕質(zhì)骨料化學(xué)組分質(zhì)量百分含量如下1)氧化鋁空心球，其中Al2O3大于98% ；2)鎂鋁空心球，其中Al2O3為0. 1 99. 9 %，MgO為0. 1 99. 9%；3)剛玉空心球，其中Al2O3大于93%；4)鉻剛玉空心球，其中Al2O3為70 99. 9%， Cr2O3為0. 1 30% ；5)鋯剛玉空心球，其中Al2O3為90 99. 9%，ZrO2為0. 1 10%，其余為原料引入的其他成分。所用的外加結(jié)合劑為黃糊精、磷酸溶液、磷酸二氫鋁溶液、鋁膠、硅膠、紙漿廢液、 木質(zhì)磺酸鹽溶液中的一種。剛玉-莫來石質(zhì)重質(zhì)工作層，抗高溫蠕變；輕質(zhì)隔熱層起到隔熱作用，并具有高抗熱震性。實施例1本實施例重質(zhì)工作層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為
1 3mm莫來石45%
小于Imm莫來石25%
不大于325目莫來石 30%
外加結(jié)合劑鋁膠3%其中，莫來石牌號為SM-72。按上述配比，所得重質(zhì)工作層成分的質(zhì)量百分含量Al2O3為45%，SiO2為50%，其余為原料引入的其他成分。輕質(zhì)隔熱層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為氧化鋁空心球35%，鋯剛玉空心球20%、不大于325目莫來石粉45%、外加結(jié)合劑硅膠10%，所用氧化鋁空心球中成分的質(zhì)量百分含量Al2O3為99%，鋯剛玉空心球中成分的質(zhì)量百分含量Al2O3為99. 9%, ZrO2為 0.1%。剛玉莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質(zhì)工作層先將骨料顆粒與結(jié)合劑按比例配好并在球磨機(jī)中混合均勻，再加入不大于325目的粉料，攪拌30分鐘后備用；高強(qiáng)輕質(zhì)隔熱層將空心球輕質(zhì)骨料按比例和結(jié)合劑混合均勻，然后按比例加入不大于325目的粉料，攪拌30分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，重質(zhì)工作層和高強(qiáng)輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為5 1，加料后抽出隔板，采用油壓機(jī)壓制成型。(3)燒成成型后的坯體取出經(jīng)80°C烘干后裝窯于1600°C保溫8小時燒成。實施例2本實施例重質(zhì)工作層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為
1 3mm電熔剛玉35%
小于Imm電熔剛玉 35% 不大于325目電熔剛玉17.1%
不大于325目莫來石 12.9%
外加結(jié)合劑硅膠3%其中，莫來石牌號為SM-72。按上述配比，所得重質(zhì)工作層成分的質(zhì)量百分含量Al2O3為75%，SiO2為20%，其余為原料引入的其他成分。輕質(zhì)隔熱層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為剛玉空心球65%、不大于325目高鋁礬土 35%、外加結(jié)合劑磷酸二氫鋁溶液10%，所用剛玉空心球中成分質(zhì)量百分含量 Al2O3 為 94%。剛玉莫來石質(zhì)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質(zhì)工作層先將骨料顆粒與結(jié)合劑按比例配好并在球磨機(jī)中混合均勻，再加入不大于325目的粉料，攪拌10 30分鐘后備用；高強(qiáng)輕質(zhì)隔熱層將空心球輕質(zhì)骨料按比例和結(jié)合劑混合均勻，然后按比例加入高鋁礬土攪拌10 30分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，重質(zhì)工作層和高強(qiáng)輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 3，加料后抽出隔板，采用振動壓機(jī)壓制成型。(3)燒成成型后的坯體取出經(jīng)150°C烘干后裝窯于1750°C保溫3小時燒成。實施例3 本實施例重質(zhì)工作層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為
1 3mm電熔剛玉40%小于Imm電熔剛玉10%小于Imm莫來石25%不大于325目莫來石25%外加結(jié)合劑黃糊精溶液3% 其中，莫來石牌號為SM-72。
按上述配比，所得重質(zhì)工作層成分的質(zhì)量百分含量Al2O3為60%，SiO2為35%，其余為原料引入的其他成分。輕質(zhì)隔熱層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為鉻剛玉空心球70%、不大于325 目高鋁礬土 30%、外加結(jié)合劑磷酸溶液8%，所用鉻剛玉空心球中的成分質(zhì)量百分含量 Al2O3 % 99. 9%, Cr2O3 為 0. 1 %。剛玉莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質(zhì)工作層先將骨料顆粒與結(jié)合劑按比例配好并在球磨機(jī)中混合均勻，再加入不大于325目的粉料，攪拌20分鐘后備用；高強(qiáng)輕質(zhì)隔熱層將鉻剛玉空心球輕質(zhì)骨料按比例和結(jié)合劑混合均勻，然后按比例加入高鋁礬土攪拌20分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，重質(zhì)工作層和高強(qiáng)輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為5 2，加料后抽出隔板，采用振動壓機(jī)壓制成型。(3)燒成成型后的坯體取出經(jīng)110°C烘干后裝窯于1700°C保溫4小時燒成。實施例4 本實施例重質(zhì)工作層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為
1 3mm莫來石40%
小于Imm莫來石25%
不大于325目莫來石 10% 不大于325目電熔剛玉 25%
外加結(jié)合劑紙漿廢液3%其中，莫來石牌號為SM-72。按上述配比，所得重質(zhì)工作層成分的質(zhì)量百分含量Al2O3為65%，SiO2為30%，其余為原料引入的其他成分。輕質(zhì)隔熱層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為鎂鋁空心球65%、不大于325 目高鋁礬土 35%、外加結(jié)合劑木質(zhì)磺酸鹽溶液6%，所用鎂鋁空心球中成分質(zhì)量百分含量 Al2O3 為 0. 1%，MgO 為 99. 9%。剛玉莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質(zhì)工作層先將骨料顆粒與結(jié)合劑按比例配好并在球磨機(jī)中混合均勻，再加入不大于325目的粉料，攪拌30分鐘后備用；高強(qiáng)輕質(zhì)隔熱層將鉻剛玉空心球輕質(zhì)骨料按比例和結(jié)合劑混合均勻，然后按比例加入高鋁礬土攪拌30分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，重質(zhì)工作層和高強(qiáng)輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為5 1，加料后抽出隔板，采用油壓機(jī)壓制成型。
(3)燒成成型后的坯體取出經(jīng)80°C烘干后裝窯于1750°C保溫5小時燒成。
權(quán)利要求
1.一種剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，其特征在于包括剛玉莫來石質(zhì)重質(zhì)工作層，和以輕質(zhì)骨料和粉料為原料制備的輕質(zhì)隔熱層，重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層復(fù)合制成復(fù)合磚，重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，其特征在于所述重質(zhì)工作層中的化學(xué)組分質(zhì)量百分含量如下其中Al2O3彡72%, Si02%為5 觀％，其余為原料引入的其他成分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，其特征在于 所述重質(zhì)工作層中的原料由剛玉和莫來石組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，其特征在于 所述輕質(zhì)隔熱層所采用的輕質(zhì)骨料為氧化鋁空心球、鎂鋁空心球、剛玉空心球、鉻剛玉空心球、鋯剛玉空心球中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，其特征在于所述輕質(zhì)隔熱層中，各種種類的輕質(zhì)骨料化學(xué)組分質(zhì)量百分含量如下1)氧化鋁空心球，其中 Al2O3大于98%；2)鎂鋁空心球，其中Al2O3為0. 1 99. 9%，MgO為0. 1 99. 9%；3)剛玉空心球，其中Al2O3大于93% ；4)鉻剛玉空心球，其中Al2O3為70 99. 9%, Cr2O3為0. 1 30%；5)鋯剛玉空心球，其中Al2O3為90 99. 9%,ZrO2為0. 1 10%，其余為原料引入的其他成分。
6.一種如權(quán)利要求1所述的剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚的制備方法，其特征在于所述制備方法的步驟如下(1)重質(zhì)工作層配料所述重質(zhì)工作層中的化學(xué)組分質(zhì)量百分含量如下其中Al2O3 ^ 72%, Si02%為5 觀％，其余為原料引入的其他成分。所述配料選用硅石、莫來石、焦寶石和高鋁礬土中的兩種或兩種以上，按配比與外加結(jié)合劑一起混勻備用；(2)輕質(zhì)隔熱層配料輕質(zhì)隔熱層特性選用氧化鋁空心球、鎂鋁空心球、剛玉空心球、鉻剛玉空心球、鋯剛玉空心球中的一種或幾種輕質(zhì)骨料的混合物，按配比要求把輕質(zhì)骨料、粉料和外加結(jié)合劑混勻；(3)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1，加料后抽出隔板，采用振動加壓或機(jī)壓成型；(4)燒成成型后的坯體取出經(jīng)80 150°C烘干后裝窯于1600 1750°C保溫3 8小時燒成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中，成型過程在振動壓機(jī)、摩擦壓機(jī)或油壓機(jī)上進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中，重質(zhì)工作層采用的原料顆粒級配為不小于Imm顆粒35 45%， 小于Imm顆粒25 35%，不大于325目細(xì)粉25 35%，外加結(jié)合劑3 5% ；在配料時先將不大于325目粉料按比例配好后在球磨機(jī)中混合均勻，再在其余骨料顆粒與外加結(jié)合劑混合均勻后加入混合好的粉料，攪拌時間為10 30分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的剛玉-莫來石質(zhì)剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚的制備方法，其特征在于所述步驟O)中，所述輕質(zhì)隔熱層采用的輕質(zhì)骨料粒徑為0. 2 5mm,自然堆積密度0. 3 1. Og/cm3，輕質(zhì)隔熱層中原料質(zhì)量配比為輕質(zhì)骨料55 70%，不大于325目細(xì)粉30 45%，外加結(jié)合劑6 10%，在配料時先把輕質(zhì)骨料按比例和外加結(jié)合劑混合均勻，然后按比例加入粉料，攪拌時間為10 30分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚的制備方法，其特征在于所用的外加結(jié)合劑為黃糊精、磷酸溶液、磷酸二氫鋁溶液、鋁膠、硅膠、紙漿廢液、 木質(zhì)磺酸鹽溶液中的一種。
全文摘要
一種剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，其特征在于包括剛玉莫來石質(zhì)重質(zhì)工作層，和以輕質(zhì)骨料和粉料為原料制備的輕質(zhì)隔熱層，重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層復(fù)合制成復(fù)合磚，重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1～5∶3～1。以及提供一種所述剛玉-莫來石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚的制備方法。本發(fā)明耐磨性良好、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高、保溫隔熱性能良好。
文檔編號C04B35/66GK102261845SQ20111015046
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月6日
發(fā)明者王家邦 申請人:浙江大學(xué)