一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，屬于陶瓷纖維材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，其特征在于采用以下步驟：（1）把鋁鹽、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400-800℃，然后緩慢加熱升溫到1200-1650℃并保溫0.5-1小時(shí)燒結(jié)。本發(fā)明工藝、設(shè)備簡單、能耗低、成本低、易于規(guī)模化生產(chǎn)。
【專利說明】 一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，屬于陶瓷纖維材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋁纖維磚具有耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度高、密度低、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。由于氧化鋁的熔點(diǎn)大約是2300°C左右，如果使用傳統(tǒng)的熔融法制備高純度(95 wt%以上)的氧化鋁纖維磚，則具有能耗高、設(shè)備復(fù)雜、成本高等缺點(diǎn)，極大限制了高純度氧化鋁纖維磚在高溫耐火保溫材料、催化劑載體、薄膜支撐體等方面的應(yīng)用。此外，國內(nèi)外用濕化學(xué)方法(主要是溶膠一凝膠法)制備氧化鋁纖維的工藝過程和設(shè)備復(fù)雜，成本高；如果進(jìn)一步粘結(jié)、壓制、燒結(jié)成磚，成本會(huì)進(jìn)一步提高，這嚴(yán)重阻礙了氧化鋁纖維磚的廣泛應(yīng)用和推廣。
[0003]另一方面，隨著我國經(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氧化鋁纖維磚的簡單方法。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)的氧化鋁纖維磚的應(yīng)用領(lǐng)域。如本發(fā)明生產(chǎn)的氧化鋁纖維磚作為一般的保溫材料(應(yīng)用的環(huán)境溫度不超過1400°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)的氧化鋁纖維磚作為高溫(高于1650 °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)氧化鋁纖維磚的方法，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氧化鋁纖維磚的簡單方法，該方法具有工藝和設(shè)備簡單、能耗低、成本低、便于操作、可連續(xù)化生產(chǎn)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、設(shè)備簡單、能耗低、成本低、可規(guī)?；a(chǎn)的氧化鋁纖維磚的制備方法，其技術(shù)方案為:
一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，其特征在于采用以下步驟:(I)把鋁鹽、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400-800°C，然后緩慢加熱升溫到1200-1650 °C并保溫0.5-1小時(shí)燒結(jié)。
[0006]所述的一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，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。
[0007]所述的一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，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，尿素的濃度為1.0-3.0 mol/L。
[0008]所述的一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，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]所述的一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，其特征在于步驟(2)中的含棉布料是指布料中的棉纖維的質(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]所述的一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，其特征在于步驟(2)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]所述的一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，其特征在于步驟(4)中的快速加熱升溫是指升溫速度為20-50 V /min。
[0012]所述的一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，其特征在于步驟(4)中的緩慢加熱升溫是指升溫速度為0.Γ1.0 V /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氧化鋁纖維磚的濕化學(xué)方法，無需把原始配料加熱到高溫并使其熔融，也沒有粘結(jié)、成型等后續(xù)工藝過程，故工藝簡單，無需特殊設(shè)備，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)明所制備的氧化鋁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)，氧化鋁纖維磚的形狀、尺寸以及纖維的長度與直徑等，主要取決于含棉布料縫制成的磚的形狀、尺寸以及布料中的纖維長度與直徑等。因此，本發(fā)明所制備的氧化鋁纖維磚的形狀、尺寸以及纖維的長度與直徑等能根據(jù)實(shí)際需要而靈活控制；
3.本發(fā)明提供的制備氧化鋁纖維磚的方法，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)明所提供的氧化鋁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)廢舊磚料的回收利用，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
把氯化鋁、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+和尿素的濃度分別是0.5 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 V /min的速度加熱到400°C，然后以0.1 0C /min的速度加熱升溫到1200 °C并保溫I小時(shí)燒結(jié)；冷卻后即可制備出氧化鋁纖維磚。
[0015]實(shí)施例2 把硝酸鋁、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+和尿素的濃度分別是I mol/L和2.5mol/L。其中，聚乙二醇的添加量是尿素質(zhì)量的2%。將新的含棉布料(棉含量85wt%，滌綸5 wt%,氨綸10 wt%)縫制成磚形，放入到溶液中浸泡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、干燥后的磚形狀布料置于隧道窯內(nèi)，用30 °C/min的速度加熱到600 °C，然后以0.5 0C /min的速度加熱升溫到1650 °C并保溫0.5小時(shí)燒結(jié)；冷卻后即可制備出氧化鋁纖維磚。
[0016]實(shí)施例3
把硫酸鋁、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+和尿素的濃度分別是1.5 mol/L和3 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(其中，棉含量90 wt%,滌綸5 wt%,氨綸5 wt%)縫制成磚形，放入到溶液中浸泡10分鐘，取出后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，把所述的磚形布料置于隧道窯內(nèi)，用40 V /min的速度加熱到800 °C，然后以
I0C /min的速度加熱升溫到1600 °C并保溫0.5小時(shí)燒結(jié)；冷卻后即可制備出氧化鋁纖維磚。
[0017]實(shí)施例4
把氯化鋁、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+和尿素的濃度分別是0.5 mol/L和1.0 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%,潘會(huì)侖6 wt%,氨絕8 wt%)縫制成磚形,放入到溶液中浸泡10分鐘，取出后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 V /min的速度加熱到450°C，然后以0.3 0C /min的速度加熱升溫到1300 °C并保溫I小時(shí)燒結(jié)；冷卻后即可制備出氧化鋁纖維磚。
[0018]實(shí)施例5
把硝酸鋁、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+和尿素的濃度分別是0.8 mol/L和2.0mol/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，放入到溶液中浸泡10分鐘，取出后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35 °C/min的速度加熱到500 °C，然后以0.6 0C /min的速度加熱升溫到1400 °C并保溫1.0小時(shí)燒結(jié)；冷卻后即可制備出氧化鋁纖維磚。用廢舊布料制備的氧化鋁纖維磚可用于化工填料、耐火保溫材料(使用溫度不高于1400°C )、催化劑載體、有毒物質(zhì)的吸附劑等。
【權(quán)利要求】
1.一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，其特征在于采用以下步驟:(1)把鋁鹽、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400-800°C，然后緩慢加熱升溫到1200-1650 °C并保溫0.5-1小時(shí)燒結(jié)。
2.如權(quán)利I所述的一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，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。
3.如權(quán)利I所述的一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，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，尿素的濃度為1.0-3.0 mol/L。
4.如權(quán)利I所述的一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，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 %。
5.如權(quán)利I所述的一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，其特征在于:步驟(2)中的含棉布料是指布料中的棉纖維的質(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所述的一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，其特征在于:步驟(2)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所述的一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，其特征在于:步驟(4)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所述的一種制備氧化鋁纖維磚的簡單方法，其特征在于:步驟(4)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)】C04B35/10GK104326737SQ201410557191
【公開日】2015年2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, 李成峰 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)