一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種制備亞鐵鋁尖晶石（FeAl2O4）纖維磚的簡(jiǎn)單方法，屬于陶瓷纖維材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于采用以下步驟：（1）把鋁鹽、鐵鹽、尿素、輔助劑溶解到蒸餾水中配制成溶液；（2）把含棉布料縫制成磚形；（3）將所述的磚形布料放到上述溶液中浸泡10分鐘；取出后進(jìn)行擠壓以排除多余的水分，再用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)一步吹出多余的水分，并在50℃下干燥20小時(shí)；（4）把所述的浸泡、干燥后的磚形布料放入隧道窯內(nèi)，快速加熱升溫到400-600℃，然后在弱還原氣氛下緩慢加熱升溫到1300-1500℃并保溫4-6小時(shí)燒結(jié)。本發(fā)明工藝、設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗低、成本低、可規(guī)?；B續(xù)生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種制備亞鐵鋁尖晶石(FeAl2O4)纖維磚的簡(jiǎn)單方法，屬于陶瓷纖維材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]亞鐵鋁尖晶石纖維磚具有耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度高、孔隙率高、比表面積大、隔熱保溫等優(yōu)點(diǎn)，可作為高溫耐火保溫材料、催化劑載體、有毒物質(zhì)的吸附劑、薄膜支撐體及化工填料等。傳統(tǒng)纖維磚的制備方法是把原始配料加熱到高溫并使其熔融，用甩絲、拉絲等工藝制備纖維，然后再利用粘結(jié)、壓制、高溫?zé)Y(jié)等技術(shù)制備成纖維磚。國(guó)內(nèi)外目前還沒(méi)有利用傳統(tǒng)的熔融法制備亞鐵鋁尖晶石纖維(磚)的報(bào)道，也還沒(méi)有用濕化學(xué)方法(主要是溶膠一凝膠法)制備亞鐵鋁尖晶石纖維(磚)的相關(guān)報(bào)道。
[0003]另一方面，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口數(shù)量的增多，紡織品的消耗量迅速增加，大量廢舊紡織品被作為垃圾掩埋、焚燒、既造成了資源的浪費(fèi)，也造成了環(huán)境污染。因此，開(kāi)發(fā)對(duì)廢舊紡織品的有效利用技術(shù)，既能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，還具有巨大的社會(huì)效益。本發(fā)明提供的是一種以含棉布料為模板制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法。該方法可用新含棉布料為模板，但更具有意義是該方法也可直接用洗滌干凈的廢舊含棉布料作為模板，也可使用再生的含棉布料作為模板。具體選擇那一種含棉布料作為模板，取決于所生產(chǎn)的亞鐵鋁尖晶石纖維磚的應(yīng)用領(lǐng)域。如本發(fā)明生產(chǎn)的亞鐵鋁尖晶石纖維磚作為化工填料或一般的保溫材料(應(yīng)用的環(huán)境溫度不超過(guò)1300°C)，可直接采用洗滌干凈的廢舊含棉布料為模板；如本發(fā)明生產(chǎn)的亞鐵鋁尖晶石纖維磚作為高溫(高于1600°C)耐火保溫材料，則需選用新的含棉布料或高純度的再生含棉布料作為模板。因此，本發(fā)明提供的以含棉布料為模板生產(chǎn)亞鐵鋁尖晶石纖維磚的方法，除了具有良好的經(jīng)濟(jì)效益外，還具有巨大的社會(huì)效益。
[0004]本發(fā)明提供的是一種以含棉布料為模板制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，該方法具有工藝簡(jiǎn)單、能耗低、成本低、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單、能耗低、成本低、可規(guī)模化生產(chǎn)的亞鐵鋁尖晶石(FeAl2O4)纖維磚的制備方法,其技術(shù)方案為:
一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于采用以下步驟:(I)把鋁鹽、鐵鹽、尿素、輔助劑溶解到蒸餾水中配制成溶液；(2)把含棉布料縫制成磚形；(3)將所述的磚形布料放到上述溶液中浸泡10分鐘；取出后進(jìn)行擠壓以排除多余的水分，再用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)一步吹出多余的水分，并在50°C下干燥20小時(shí)；(4)把所述的浸泡、干燥后的磚形布料放入隧道窯內(nèi)，快速加熱升溫到400-600°C，然后在弱還原氣氛下緩慢加熱升溫到1300-1500 V并保溫4-6小時(shí)燒結(jié)。
[0006]所述的一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于步驟(I)中的鋁鹽主要是硝酸鋁、硫酸鋁、氯化鋁中的一種；鐵鹽是硝酸鐵、硫酸鐵和氯化鐵中的一種。
[0007]所述的一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于步驟(I)中所述的溶液中Al3+的濃度為0.5-1.5 mol/L, Fe3+的溶度Al3+的濃度的0.5倍，尿素的濃度為1.0-3.0 mol/L。
[0008]所述的一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于步驟(I)中的輔助劑指的是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇中的一種；輔助劑的加入量是尿素質(zhì)量的廣5 %。
[0009]所述的一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于步驟(I)中的含棉布料是指布料中棉纖維的質(zhì)量百分含量為80-90%，滌綸纖維的質(zhì)量百分含量為5-15%，氨綸纖維的質(zhì)量百分含量為5-10%。
[0010]所述的一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于步驟(I)中的含棉布料可以是新含棉布料，也可以是廢舊含棉布料，還可以是再生含棉布料。
[0011]所述的一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于步驟(2)中的快速加熱升溫是指升溫速度為20-50 V /min。
[0012]所述的一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于步驟(2)中的緩慢加熱升溫是指升溫速度為0.f 1.0 °C/min。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明提供的是一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的濕化學(xué)方法，無(wú)需把原始配料加熱到高溫并使其熔融，也沒(méi)有粘結(jié)、成型等后續(xù)工藝過(guò)程，因此工藝簡(jiǎn)單，操作安全，能耗低，總成本低，且易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；
2.本發(fā)明所制備的亞鐵鋁尖晶石纖維磚和所述的作為模板的磚形布料具有完全相同的紋理結(jié)構(gòu)，亞鐵鋁尖晶石纖維磚的形狀、尺寸以及纖維的長(zhǎng)度與直徑等，主要取決于含棉布料的形狀、尺寸以及布料中的纖維長(zhǎng)度與直徑等。因此，本發(fā)明所制備的亞鐵鋁尖晶石纖維磚的形狀、尺寸以及纖維的長(zhǎng)度與直徑等能根據(jù)實(shí)際需要而靈活控制；
3.本發(fā)明提供的制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的方法，可用于制備一些異形(如楔形磚，拱形磚等)耐火保溫纖維磚；
4.本發(fā)明所提供的亞鐵鋁尖晶石纖維磚的制備方法中，可用洗滌干凈的廢舊含棉布料或再生含棉布料為模板，實(shí)現(xiàn)廢舊布料的回收利用，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1
把硝酸鋁、氯化鐵、尿素與聚乙烯醇(輔助劑)溶解到蒸餾水中配制成溶液，控制Al3+、Fe3+和尿素的濃度分別是0.5 mol/L、0.25 mol/L和I mol/L。其中，聚乙烯醇的添加量是尿素質(zhì)量的1%。將新的含棉布料(棉含量80wt%,漆絕15 wt%,氨絕5 wt%)縫制成磚形，放入所述的溶液中浸泡10分鐘，取出并擠壓以排除多余的水分，再用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)一步吹出多余的水分。在50°C下干燥20小時(shí)后，把所述的浸泡、干燥后的磚形布料置于隧道窯內(nèi)，用20 °C/min的速度加熱到400 °C，然后在弱還原氣氛下以0.1 °C /min的速度加熱升溫到1300 °C并保溫6小時(shí)燒結(jié)；冷卻后即可制備出亞鐵鋁尖晶石纖維磚。
[0015]實(shí)施例2
把硫酸鋁、硝酸鐵、尿素與聚乙二醇(輔助劑)溶解到蒸餾水中配制成溶液，控制Al3+、Fe3+和尿素的濃度分別是1.0 mol/L,0.25 mol/L和2.5mol/L。其中，聚乙二醇的添加量是尿素質(zhì)量的2.0%。將新的含棉布料(棉含量85wt%，滌綸5 wt%，氨綸10 wt%)縫制成磚形，放入所述的溶液中浸泡10分鐘，取出并擠壓以排除多余的水分，再用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)一步吹出多余的水分。在50°C下干燥20小時(shí)后，把所述的浸泡、干燥后的磚形布料置于隧道窯內(nèi)，用30°C/min的速度加熱到500 °C，然后在弱還原氣氛下以I °C/min的速度加熱升溫到1400°C并保溫5小時(shí)燒結(jié)；冷卻后即可制備出亞鐵鋁尖晶石纖維磚。
[0016]實(shí)施例3
把硫酸鋁、硝酸鐵、尿素與聚丙二醇(輔助劑)溶解到蒸餾水中配制成溶液，控制Al3+、Fe3+和尿素的濃度分別是1.5 mol/L,0.75 mol/L和3.0 mol/L。其中，聚丙二醇的添加量是尿素質(zhì)量的3%。將再生含棉布料(棉含量90 wt%，滌綸5 wt%，氨綸5 wt%)縫制成磚形，放入所述的溶液中浸泡10分鐘，取出并擠壓以排除多余的水分，再用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)一步吹出多余的水分。在50°C下干燥20小時(shí)后，把所述的浸泡、干燥后的磚形布料置于隧道窯內(nèi)，用40 V /min的速度加熱到600 °C，然后在弱還原氣氛下以0.7 V /min的速度加熱升溫到1500 °C并保溫4小時(shí)燒結(jié)；冷卻后即可制備出亞鐵鋁尖晶石纖維磚。
[0017]實(shí)施例4
把氯化鋁、硝酸鐵、尿素與聚乙烯醇(輔助劑)溶解到蒸餾水中配制成溶液，控制Al3+、Fe3+和尿素的濃度分別是0.5 mol/L,0.25 mol/L和I mol/L。其中，聚乙烯醇的添加量是尿素質(zhì)量的4.1%。將再生含棉布料(棉含量86wt%，滌綸6 wt%，氨綸8 wt%)縫制成磚形，放入所述的溶液中浸泡10分鐘，取出并擠壓以排除多余的水分，再用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)一步吹出多余的水分。在50°C下干燥20小時(shí)后，把所述的浸泡、干燥后的磚形布料置于隧道窯內(nèi)，用50 °C/min的速度加熱到450 °C，然后在弱還原氣氛下以0.3 °C /min的速度加熱升溫到1300 °C并保溫6小時(shí)燒結(jié)；冷卻后即可制備出亞鐵鋁尖晶石纖維磚。
[0018]實(shí)施例5
把硝酸鋁、硫酸鐵、尿素與聚乙二醇(輔助劑)溶解到蒸餾水中配制成溶液，控制Al3+、Fe3+和尿素的濃度分別是0.8 mol/L、0.4 mol/L和2 mol/L。其中，聚乙二醇的添加量是尿素質(zhì)量的5%。將廢舊含棉布料(棉含量85wt%，滌綸8 wt%,氨綸7 wt%)縫制成磚形，放入所述的溶液中浸泡10分鐘，取出并擠壓以排除多余的水分，再用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)一步吹出多余的水分。在50°C下干燥20小時(shí)后，把所述的浸泡、干燥后的磚形布料置于隧道窯內(nèi)，用50 0C/min的速度加熱到500 °C，然后在弱還原氣氛下以0.5 °C /min的速度加熱升溫到1300 V并保溫6小時(shí)燒結(jié)；冷卻后即可制備出亞鐵鋁尖晶石纖維磚。用廢舊布料做模板制備的亞鐵鋁尖晶石纖維磚可用于化工填料、耐火保溫材料(使用溫度不高于1300°C )、催化劑載體、有毒物質(zhì)的吸附劑、薄膜支撐體等。
【權(quán)利要求】
1.一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于采用以下步驟:(1)把鋁鹽、鐵鹽、尿素、輔助劑溶解到蒸餾水中配制成溶液；(2)把含棉布料縫制成磚形；(3)將所述的磚形布料放到上述溶液中浸泡10分鐘；取出后進(jìn)行擠壓以排除多余的水分，再用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)一步吹出多余的水分，并在50°C下干燥20小時(shí)；(4)把所述的浸泡、干燥后的磚形布料放入隧道窯內(nèi)，快速加熱升溫到400-600°C，然后在弱還原氣氛下緩慢加熱升溫到1300-1500°C并保溫4-6小時(shí)燒結(jié)。
2.如權(quán)利I所述的一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于:步驟(I)中的鋁鹽主要是硝酸鋁、硫酸鋁、氯化鋁中的一種；鐵鹽是硝酸鐵、硫酸鐵和氯化鐵中的一種。
3.如權(quán)利I所述的一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于:步驟(I)中所述的溶液中Al3+的濃度為0.5-1.5 mol/L,Fe3+的溶度Al3+的濃度的0.5倍，尿素的濃度為 1.0-3.0 mol/L。
4.如權(quán)利I所述的一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于:步驟(I)中的輔助劑指的是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇中的一種；輔助劑的加入量是尿素質(zhì)量的Γ5 %。
5.如權(quán)利I所述的一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于:步驟(I)中的含棉布料是指布料中棉纖維的質(zhì)量百分含量為80-90%，滌綸纖維的質(zhì)量百分含量為5-15%，氨綸纖維的質(zhì)量百分含量為5-10%。
6.如權(quán)利I所述的一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于:步驟(I)中的含棉布料可以是新含棉布料，也可以是廢舊含棉布料，還可以是再生含棉布料。
7.如權(quán)利I所述的一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于:步驟(2)中的快速加熱升溫是指升溫速度為20-50 V /min。
8.如權(quán)利I所述的一種制備亞鐵鋁尖晶石纖維磚的簡(jiǎn)單方法，其特征在于:步驟(2)中的緩慢加熱升溫是指升溫速度為0.Γ1.0 V /min。
【文檔編號(hào)】C04B35/44GK104387098SQ201410557189
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】白佳海, 唐鈺棟, 劉俊成 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)