本發(fā)明屬于無機非金屬材料技術領域，涉及新型多孔陶瓷或多孔耐火材料的制備方法，具體涉及一種閉孔型礬土基莫來石材料及其制備方法。

技術背景

隨著對環(huán)境保護意識的不斷提高，節(jié)能材料成為新材料的重要方向。高溫工業(yè)中為進一步減少排放，開始大量使用隔熱耐火材料。目前，絕大多數(shù)的隔熱耐火材料在溫度較低的保溫層中使用，未能直接在高溫熔體接觸的工作層中使用。主要原因是所生產(chǎn)的隔熱材料開口氣孔率高、荷重軟化溫度低，抗侵蝕性能差。制備使用溫度高，隔熱效果好的耐火材料是當今發(fā)展的重點，其關鍵技術在于在材料的內(nèi)部引入氣孔，增加材料的閉口氣孔率，在保證高溫荷載的前提下，增加隔熱效果。

目前，閉孔型的隔熱耐火材料主要有氧化鋁空心球、氧化鋯空心球，如發(fā)明專利“一種礬土基剛玉空心球的制備方法”（專利號：CN 101863672 A）該專利以高鋁礬土為主要原料采用電熔的方法熔煉提存，用壓縮空氣噴吹制備氧化鋁空心球，所制備的氧化鋁空心球具有使用溫度高、隔熱性能好的特點，但由于制備溫度高、能耗大，工藝復雜、產(chǎn)品價格高，很難廣泛使用。發(fā)明專利“氧化鋯質(zhì)空心球的制備方法”（專利號 CN 102584279 A）以氧化鋯為原料，聚苯乙烯為造孔劑，該發(fā)明采用添加大量燒失物的方法制備空心結構的氧化鋯球，煅燒過程中易排放CO₂造成環(huán)境污染。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的正是針對上述現(xiàn)有技術中所存在的不足之處而提供一種閉孔型礬土基莫來石材料及其制備方法。該方法生產(chǎn)成本低、資源利用率高，所制備的閉孔型礬土基莫來石材料具有閉口氣孔率高、耐壓強度高的特點。

本發(fā)明的目的可采用下述技術措施來實現(xiàn)：

本發(fā)明的閉孔型礬土基莫來石材料包括下述重量百分比的原料：鋁礬土生礦粉40～95wt%、二氧化硅質(zhì)原料5～60wt%，以及上述原料質(zhì)量百分比之和3～10wt%的添加劑。

本發(fā)明中所述的鋁礬土生礦粉中Al₂O₃質(zhì)量百分含量≥40.0wt%，粒徑≤0.074mm；所述的二氧化硅質(zhì)原料取自熔融石英、硅石、廢硅磚、硅微粉或硅溶膠中的一種或幾種的組合，原料中SiO₂質(zhì)量百分含量≥93.0wt%，原料的粒徑范圍:10nm～1.0mm；所述的添加劑取自糊精、紙漿廢液、聚乙烯醇、羥甲基纖維素、淀粉、蔗糖或鋁溶膠中的一種或幾種的組合。

本發(fā)明的制備方法采用下述步驟實現(xiàn)：

（1）按重量百分比取40～95wt%鋁礬土生礦粉和5～60wt%二氧化硅質(zhì)原料，并混合均勻，再外加上述原料質(zhì)量百分比之和3～10wt%的添加劑，攪拌均勻得到混合泥料；

（2）將上述混合泥料倒入模具中在80～150MPa的壓力下成型得到坯體；

（3）將所得坯體在80～160℃下烘烤2～12小時后，再放入高溫爐中在1450～1750℃條件下煅燒3～18小時，即得到閉孔型礬土基莫來石材料。

本發(fā)明制備的閉孔型礬土基莫來石材料以莫來石相為主。本發(fā)明采用了燒結原位成孔的方法，所形成的孔多為閉口氣孔，閉口氣孔率為10～45%，體積密度為1.3～2.3g/cm³，耐壓強度為20～40MPa。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明以鋁礬土生礦粉和二氧化硅質(zhì)原料為主要原料，成本低廉且提高了資源的綜合利用率。本發(fā)明采用了燒結原位成孔技術，生產(chǎn)過程無污染、無大量CO₂氣體排放，所制備的閉孔型礬土基莫來石材料具有閉口氣孔率高、耐壓強度大、體積密度小、使用溫度高的特點。

附圖說明

圖1 為閉孔型礬土基莫來石材料的XRD衍射圖譜。

圖2為閉孔型礬土基莫來石材料的顯微結構照片。

具體實施方式

本發(fā)明以下將結合實施例作進一步的描述：

實施例1

按質(zhì)量百分比將70wt%的鋁礬土生礦粉和30wt%的二氧化硅質(zhì)原料混合均勻，再外加上述原料質(zhì)量百分比之和6wt%的淀粉作為添加劑，攪拌均勻得到混合泥料；將泥料倒入模具中在100MPa的壓力下成型得到坯體；將坯體在120℃的溫度下烘烤8小時后，再放入高溫爐中在1650～1680℃條件下煅燒5小時，即得到閉孔型礬土基莫來石材料。

本實施例所述的鋁礬土生礦粉中Al₂O₃質(zhì)量百分含量為70～75wt%，粒徑≤0.074mm；所述的二氧化硅質(zhì)原料為熔融石英，原料中SiO₂質(zhì)量百分含量≥98.0wt%，粒徑:0.01～0.1mm。

本實施例所制備的閉孔型礬土基莫來石材料的技術指標為：閉口氣孔率為22%～28%，體積密度1.9～2.1g/cm³，耐壓強度為28～30MPa。

實施例2

按質(zhì)量百分比將60wt%的鋁礬土生礦粉和40wt%的二氧化硅質(zhì)原料混合均勻，再外加上述原料質(zhì)量百分比之和4wt%的聚乙二醇作為添加劑，攪拌均勻得到混合泥料；將泥料倒入模具中在120MPa的壓力下成型得到坯體；將坯體在120℃的溫度下烘烤6小時后，再放入高溫爐中在1550～1600℃條件下煅燒6小時，即得到閉孔型礬土基莫來石材料。

本實施例所述的鋁礬土生礦粉中Al₂O₃質(zhì)量百分含量為75～80wt%，粒徑≤0.074mm；所述的二氧化硅質(zhì)原料為廢硅磚，原料中SiO₂質(zhì)量百分含量≥94.0wt%，粒徑:0.02～0.15mm。

本實施例所制備的閉孔型礬土基莫來石材料的技術指標為：閉口氣孔率為32%～38%，體積密度1.8～2.0g/cm³，耐壓強度為22～24MPa。

實施例3

按質(zhì)量百分比將68wt%的鋁礬土生礦粉和32wt%的二氧化硅質(zhì)原料混合均勻，再外加上述原料質(zhì)量百分比之和4wt%的糊精作為添加劑，攪拌均勻得到混合泥料；將泥料倒入模具中在100MPa的壓力下成型得到坯體；將坯體在110℃的溫度下烘烤10小時后，再放入高溫爐中在1580～1620℃條件下煅燒3小時，即得到閉孔型礬土基莫來石材料。

本實施例所述的鋁礬土生礦粉中Al₂O₃質(zhì)量百分含量為55～60wt%，粒徑≤0.074mm；所述的二氧化硅質(zhì)原料為廢硅磚，原料中SiO₂質(zhì)量百分含量≥94.0wt%，粒徑:0.02～0.2mm。本實施例所制備的閉孔型礬土基莫來石材料的技術指標為：閉口氣孔率為25%～32%，體積密度1.8～2.1g/cm³，耐壓強度為25～28MPa。