專利名稱：一種輕質鈣長石微孔耐火骨料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及耐火材料領域中使用的輕質微孔耐火骨料，具體的說是一種輕質鈣長石微孔耐火骨料及其制備方法。
背景技術：
耐火材料由于對高溫介質良好的抗侵蝕性，以及具有保溫隔熱的性能，在冶金、石化、玻璃等高溫行業被廣泛使用。隨著我國對節能降耗的重視程度不斷提高，具有良好保溫隔熱效果的輕質耐火材料得到了更多的研究與發展。不定形耐火材料由于具有施工便利、 生產成本低，以及襯體的整體結構性好等優勢，而受到了特別的關注，其中尤以耐火澆注料應用得最為廣泛。通常使用的耐火澆注料主要為Al2O3-SW2質材料，但這類耐火材料在石化等行業使用時，由于所處還原氣氛環境的影響，會導致耐火材料的損毀加劇，從而使得材料的使用壽命降低。另外，由于傳統的耐火骨料中氣孔尺寸較大，孔徑多處于毫米級，這樣當該材料在高溫環境中使用時，由于通過氣孔內氣體輻射傳熱與對流傳熱的加劇，會使耐火材料的導熱系數升高，進而降低了耐火材料的隔熱保溫效果，增大了熱能的流失，導致能源成本的上升。

發明內容
為了開發新型的適用于耐火澆注料的高性能耐火骨料，使其能夠在高溫還原氣氛中穩定使用，且材料內部的氣孔孔徑要盡可能小，以利于提高材料使用壽命并降低能源的消耗，本發明提供了一種輕質鈣長石微孔耐火骨料及其制備方法。本發明為解決上述技術問題采用的技術方案為一種輕質鈣長石微孔耐火骨料， 由起始物料和占起始物料總重量3飛％的結合劑組成；
所述的起始物料的組成為高嶺土、鋁礬土、硅石粉、石灰石和氫氧化鈣，各組分占起始物料總重的百分比為高嶺土 20% 40%、鋁礬土 15 30%、硅石粉15% 25%、石灰石0% 30%、氫氧化鈣0°/Γ25% ；
所述的結合劑為糊精。其制備方法具體為
一)取高嶺土、鋁礬土、硅石粉、石灰石和氫氧化鈣，并將其分別粉碎至粒度小于 0. 074mm，得到高嶺土細粉、鋁礬土細粉、硅石粉細粉、石灰石細粉和氫氧化鈣細粉，備用；
二)分別稱取步驟一中得到的高嶺土細粉、鋁礬土細粉、硅石粉細粉、石灰石細粉和氫氧化鈣細粉，混合均勻后放入帶有剛玉球的球磨機中進行球磨，最終得到物料粒度小于 20 μ m的混合料，備用；
所稱取的各物質細粉占混合料的重量百分比為高嶺土細粉209Γ40%、鋁礬土細粉 15 30%、硅石粉細粉15% 25%、石灰石細粉0% 30%、氫氧化鈣細粉0% 25% ；
三)向步驟二中球磨好的混合料中加入占混合料總重量3%飛％的糊精，在壓力機上以50 60MPa的壓力壓制成尺寸為230mmX 114mmX 65mm的坯體，備用；
四)將步驟三中的坯體自然干燥M小時，然后置于干燥窯內，在100°C 200°C的溫度條件下干燥對 48小時，備用；
五)將步驟四中干燥后的坯體于高溫窯內在1100 1300°C下煅燒M 36小時后得到塊狀材料，再將煅燒后的塊狀材料破碎并分級即制得輕質鈣長石微孔耐火骨料。本發明中所述的高嶺土中Al2O3與SW2合量大于95%，鋁礬土中Al2O3與SW2合量大于85%，石灰石中CaCO3含量大于95%，氫氧化鈣中Ca(OH)2的含量大于97%。本發明的原理在于利用高嶺土與鋁礬土在一定的溫度下發生分解反應，得到所需的Al2O3及SiA等組分；石灰石與氫氧化鈣在800°c左右的溫度下也會發生分解而得到CaO 組分，這些組分在較高的溫度下煅燒，就會形成一種化學性質穩定、性能優異的鈣長石。此外，在所采用的起始物料中，經高嶺土分解而得到的Al2O3及S^2具有較高的反應活性，利于鈣長石相的生成；所加入的石灰石和氫氧化鈣分解而放出氣體可在材料內部形成氣孔， 提高了材料的氣孔率，且形成的氣孔孔徑微小，絕大部分處于微米尺度，從而降低了鈣長石耐火骨料的導熱系數，不但有利于抵抗氣氛介質對材料的侵蝕，更能提升這種材料的保溫隔熱性能，有利于熱能損耗的降低。雖然鈣長石分解溫度較低，但具有優良的化學穩定性， 在還原氣氛中可穩定使用，尤其是用在石化行業等對溫度要求不太高的領域。用這種微孔鈣長石制做的耐火澆注料若用于工作襯背襯或氣氛介質環境中更能凸顯其性能穩定的優勢。經檢測，本發明最終制得的輕質鈣長石微孔耐火骨料的體積密度介于1.25 1. 35g/cm3之間，氣孔率為45 60%，骨料中鈣長石相的含量高于90%，骨料內部的氣孔孔徑主要集中于5 20 μ m之間，集中分布在15 μ m左右，通過SEM分析也表明，所制得的骨料內部顆粒與氣孔的分布非常均勻。有益效果本發明制得的輕質鈣長石微孔耐火骨料的主要物相為鈣長石，鈣長石相的存在使得骨料具有在還原氣氛環境中使用時高度穩定的特性；起始物料純度高，帶入的雜質成分少，從而使最終得到的產物中鈣長石相的含量高，在高溫下使用時收縮變形小， 高溫體積穩定性好，有利于保持工業窯爐墻襯的整體結構；利用共磨配制物料，使物料間相互分散均勻，且粒度更小；骨料內部氣孔孔徑小，處于微米尺度，且氣孔多呈封閉的球形結構，使微孔骨料的導熱系數低，并有較高的強度。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明做進一步的闡述。實施例1
一種輕質鈣長石微孔耐火骨料，其制備步驟如下
一)分別取高嶺土、鋁礬土、硅石粉、石灰石和氫氧化鈣，并將其粉碎至粒度小于 0. 074mm，分別制得高嶺土細粉、鋁礬土細粉、硅石粉細粉、石灰石細粉和氫氧化鈣細粉，備用；
二)分別稱取步驟一制得的高嶺土細粉20kg、鋁礬土細粉30kg、硅石粉細粉20kg和石灰石細粉30kg，混合后放入帶有剛玉球的球磨機中，進行研磨，最終得到物料粒度小于 20 μ m的混合料，備用；三)將步驟二中共磨好的混合料中加入3kg的糊精，在壓力機上以5(T60MPa的壓力壓制成尺寸為230mmX114mmX65mm的坯體，備用；
四)將步驟三中的坯體自然干燥M小時，然后在干燥窯內在100°C 200°C的溫度條件下干燥M 48小時，備用；
五)將步驟四中干燥后的坯體于高溫窯內在1100 1300°C下煅燒，升溫速率為 5^10°C /min,煅燒M 36小時后得到塊狀材料，再將煅燒后的塊狀材料破碎并分級即制得輕質鈣長石微孔耐火骨料。實施例2
一種輕質鈣長石微孔耐火骨料，其制備步驟如下
一)分別取高嶺土、鋁礬土、硅石粉、石灰石和氫氧化鈣，并將其粉碎至粒度小于 0. 074mm，分別制得高嶺土細粉、鋁礬土細粉、硅石粉細粉、石灰石細粉和氫氧化鈣細粉，備用；
二)分別稱取步驟一制得的高嶺土細粉30kg、鋁礬土細粉22kg、硅石粉細粉21kg和石灰石細粉27kg，混合后放入帶有剛玉球的球磨機中進行球磨，最終得到物料粒度小于 20 μ m的混合料，備用；
三)將步驟二中共磨好的混合料中加入6kg的糊精，在壓力機上以5(T60MPa的壓力壓制成尺寸為230mmX114mmX65mm的坯體，備用；
四)將步驟三中的坯體自然干燥M小時，然后在干燥窯內在100°C 200°C的溫度條件下干燥M 48小時，備用；
五)將步驟四中干燥后的坯體于高溫窯內在1100 1300°C下煅燒，升溫速率為 5^10°C /min,煅燒M 36小時后得到塊狀材料，再將煅燒后的塊狀材料破碎并分級即制得輕質鈣長石微孔耐火骨料。實施例3
一種輕質鈣長石微孔耐火骨料，其制備步驟如下
一)分別取高嶺土、鋁礬土、硅石粉、石灰石和氫氧化鈣，并將其粉碎至粒度小于 0. 074mm，分別制得高嶺土細粉、鋁礬土細粉、硅石粉細粉、石灰石細粉和氫氧化鈣細粉，備用；
二)分別稱取步驟一制得的高嶺土細粉38kg、鋁礬土細粉22kg、硅石粉細粉15kg氫氧化鈣細粉25kg，混合后放入帶有剛玉球的球磨機中進行球磨，最終得到物料粒度小于 20 μ m的混合料，備用；
三)將步驟二中共磨好的混合料中加入4kg的糊精，在壓力機上以5(T60MPa的壓力壓制成尺寸為230mmX114mmX65mm的坯體，備用；
四)將步驟三中的坯體自然干燥M小時，然后在干燥窯內在100°C 200°C的溫度條件下干燥M 48小時，備用；
五)將步驟四中干燥后的坯體于高溫窯內在1100 1300°C下煅燒，升溫速率為 5^10°C /min,煅燒M 36小時后得到塊狀材料，再將煅燒后的塊狀材料破碎并分級即制得輕質鈣長石微孔耐火骨料。實施例4
一種輕質鈣長石微孔耐火骨料，其制備步驟如下一)分別取高嶺土、鋁礬土、硅石粉、石灰石和氫氧化鈣，并將其粉碎至粒度小于 0. 074mm，分別制得高嶺土細粉、鋁礬土細粉、硅石粉細粉、石灰石細粉和氫氧化鈣細粉，備用；
二)分別稱取步驟一制得的高嶺土細粉40kg、鋁礬土細粉Mkg、硅石粉細粉25kg、石灰石細粉IOkg和氫氧化鈣細粉10kg，混合后放入帶有剛玉球的球磨機中進行球磨，最終得到物料粒度小于20 μ m的混合料，備用；
三)將步驟二中共磨好的混合料中加入5kg的糊精，在壓力機上以5(T60MPa的壓力壓制成尺寸為230mmX114mmX65mm的坯體，備用；
四)將步驟三中的坯體自然干燥M小時，然后在干燥窯內在100°C 200°C的溫度條件下干燥M 48小時，備用；
五)將步驟四中干燥后的坯體于高溫窯內在1100 1300°C下煅燒，升溫速率為 5^10°C /min,煅燒M 36小時后得到塊狀材料，再將煅燒后的塊狀材料破碎并分級即制得輕質鈣長石微孔耐火骨料。
權利要求
1.一種輕質鈣長石微孔耐火骨料，其特征是由起始物料和占起始物料總重量;Γ6%的結合劑組成；所述的起始物料的組成為高嶺土、鋁礬土、硅石粉、石灰石和氫氧化鈣，各組分占起始物料總重的百分比為高嶺土 20% 40%、鋁礬土 15 30%、硅石粉15% 25%、石灰石0% 30%、氫氧化鈣0°/Γ25% ；所述的結合劑為糊精。
2.一種輕質鈣長石微孔耐火骨料的制備方法，其特征在于，包含以下步驟一)取高嶺土、鋁礬土、硅石粉、石灰石和氫氧化鈣，并將其分別粉碎至粒度小于 0. 074mm，得到高嶺土細粉、鋁礬土細粉、硅石粉細粉、石灰石細粉和氫氧化鈣細粉，備用；二)分別稱取步驟一中得到的高嶺土細粉、鋁礬土細粉、硅石粉細粉、石灰石細粉和氫氧化鈣細粉，混合均勻后放入帶有剛玉球的球磨機中進行球磨，最終得到物料粒度小于 20 μ m的混合料，備用；所稱取的各物質細粉占混合料的重量百分比為高嶺土細粉209Γ40%、鋁礬土細粉 15 30%、硅石粉細粉15% 25%、石灰石細粉0% 30%、氫氧化鈣細粉0% 25% ；三)向步驟二中球磨好的混合料中加入占混合料總重量3%飛％的糊精，在壓力機上以 50 60MPa的壓力壓制成尺寸為230mmX 114mmX 65mm的坯體，備用；四)將步驟三中的坯體自然干燥M小時，然后置于干燥窯內，在100°C 200°C的溫度條件下干燥對 48小時，備用；五)將步驟四中干燥后的坯體于高溫窯內在1100 1300°C下煅燒M 36小時后得到塊狀材料，再將煅燒后的塊狀材料破碎并分級即制得輕質鈣長石微孔耐火骨料。
全文摘要
一種輕質鈣長石微孔耐火骨料，由高嶺土、鋁礬土、硅石粉、石灰石和氫氧化鈣混合球磨后加入糊精，經燒結、破碎后制得。本發明制得的耐火骨料中主要物相為鈣長石，鈣長石相的存在使得骨料具有在還原氣氛環境中使用時高度穩定的特性；起始物料純度高，帶入的雜質成分少，從而使最終得到的產物中鈣長石相的含量高，在高溫下使用時收縮變形小，高溫體積穩定性好，有利于保持工業窯爐墻襯的整體結構；利用共磨配制物料，使物料間相互分散均勻，且粒度更??；骨料內部氣孔孔徑小，處于微米尺度，且氣孔多呈封閉的球形結構，使微孔骨料的導熱系數低，并有較高的強度。
文檔編號C04B35/66GK102557689SQ20121000310
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者于仁紅, 周寧生, 張希君, 李純明, 畢玉保, 王慧芳 申請人:河南科技大學