一種用中低品位鋁礬土合成莫來石質輕質耐火材料的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用中低品位鋁礬土合成莫來石質輕質耐火材料的方法，屬于耐火材料【技術領域】。該發明采用莫來石和剛玉為主晶相；其主要化學成分Al2O3+SiO2>90wt.％。本發明以中低品位鋁礬土和工業氧化鋁為原料，按莫來石的理論配比配料混合均勻后，磨細，添加一定量的造孔劑攪拌均勻，然后采用半干振動澆注成型、調濕可控干燥、高溫引氣造孔、一步原位反應燒結、切割加工等一系列工藝過程，制備一種綠色新型莫來石質輕質耐火材料。所述輕質耐火材料是一種低導熱系數、長壽命的高溫窯爐內襯用輕質耐火磚，可為工業爐設備提供高效節能的保證。
【專利說明】—種用中低品位鋁礬土合成莫來石質輕質耐火材料的方法
【技術領域】:
[0001]本發明涉及一種用中低品位鋁礬土合成莫來石質輕質耐火材料的方法，屬于耐火材料領域。
【背景技術】:
[0002]我國經濟發展迅速，而能源生產的發展相對滯后得多。解決能源短缺的另一個辦法是節能，即減少熱損失、提高熱能的利用效率，減少能源浪費。國際上將節能工程視為“第五能源”，其意義十分重要。因此，大力發展絕熱材料工業，廣泛采用優質絕熱材料，對我國經濟建設的健康、穩定發展具有重要的現實意義。
[0003]與此同時，我國是耐高溫材料資源大國，其中鋁土礦儲量20億噸，占世界6%。我國的耐高溫材料行業在資源、成本及發展環境方面具有得天獨厚的優勢。但需要引起高度重視的是，資源問題正在對耐高溫材料行業的可持續發展構成潛在威脅。目前消耗速度已超過這些不可再生資源的承受限度。近幾十年的開采導致富礦逐漸減少，優質礬土資源已經顯現緊張。大量的貧礦，尾礦和廢棄的碎礦急需綜合利用起來。實現耐火原料的高效、科學應用和資源綜合利用已成為我國耐高溫材料行業可持續發展的必經之路。
[0004]工業窯爐爐襯用絕熱材料的蓄熱和散熱損失一般占工業窯爐總能耗的20~45%。莫來石質輕質耐火材料 是一種很重要的傳統的工業窯爐用輕質耐火材料，具有耐高溫、強度高導熱系數小，節能效果顯著等特點，適用于石油裂介爐、冶金熱風爐、陶瓷輥道窯、隧道窯、電瓷抽屜窯、玻璃坩堝窯及各種電爐的內襯，可直接接觸火焰。目前莫來石質輕質耐火材料多采用工業級原料制備而成，存在制備成本高的問題。
[0005]因此，面對我國高品位鋁礬土礦產資源面臨消耗殆盡以及我國工業窯爐用爐襯材料急需更新換代的現狀，為解決目前莫來石質輕質耐火材料制備成本高的問題，研究開發綠色新型莫來石輕質絕熱保溫材料是十分必要的。
[0006]因此開發具有自主知識產權的莫來石質輕質耐火材料對我國經濟建設和高溫行業的節能具有重要意義。

【發明內容】
:
[0007]本發明目的是針對目前我國高品位鋁礬土礦產資源面臨消耗殆盡以及我國工業窯爐用爐襯材料急需更新換代的現狀，提出利用中低品位鋁礬土和工業氧化鋁為原料合成莫來石質輕質耐火材料，提出一種用中低品位鋁礬土合成莫來石質輕質耐火材料的方法，來達到制備高效節能、長壽命的高溫工業窯爐爐襯用的輕質耐火材料的目的，從而為高溫工業的節能做出貢獻。
[0008]為實現上述目的，本發明的技術方案如下:
[0009]本發明是一種用中低品位鋁礬土合成莫來石質輕質耐火材料的方法，其特征在于:該耐火材料的主要耐高溫物相為莫來石相和剛玉相；該耐火材料的主要化學成分為:Α120387.6%~91.6wt.%, SiO2IO ~28wt.%，其它雜質總含量小于 6.0wt.V0o[0010]所述制備莫來石所用的原料為中低品位鋁礬土和氧化鋁(a -Al2O3或Y -Al2O3都可以，要求Q-Al2O3 ^ 95.0%, Y -Al2O3 ^ 95.0% )，原料的顆粒尺寸為小于0.15_。
[0011]本發明提出的一種用中低品位鋁礬土合成莫來石質輕質耐火材料的方法，其特征在于:所述方法首先是將各種原料按照莫來石的理論配比配料后，先混合均勻，然后一起磨細到小于0.060mm的孔徑篩的篩余量小于3.0wt.% ;將從磨機中取出的粉料再加入占總配料的0.1~18.0%燒失造孔劑(燒失造孔劑可以選擇為木屑鋸末或其它植物粉末或聚苯乙烯球或焦炭粉或煤炭粉或活性碳等其中的一種或幾種可以在大于1000°C燒失的物質作為燒失造孔劑，其粒徑< 3.0mm) 一起攪拌混合,混合均勻后再加入6~30%的可飲用水攪拌，得到的泥料采用振動澆注成形方法成形(也可用擠泥機擠出成形或手工搗打或澆注成形或機壓成形)。成形后的濕坯在室溫下自然干燥12~24h，然后在干燥窯中于50~200°C進行烘干。將干燥好的材料坯裝入窯中燒成，最終燒成溫度1250~1450°C，將燒成出窯冷卻后的材料坯按要求尺寸進行切割，即得到本發明的低導熱系數、抗堿侵蝕能力和抗渣侵蝕能力較好、長壽命的莫來石輕質耐火材料。該莫來石輕質耐火材料的相關性能達到:體積密度< 0.48g/cm3,400°C 導熱系數< 0.10w/m.k, 800°C 導熱系數< 0.15w/m.k,抗折強度≥1.0MPa，耐壓強度≥1.2MPa。
【具體實施方式】:
[0012]下面結合實施例對本發明的技術方案做進一步說明:
[0013]本發明的原料為:所述制備莫來石所用的原料為中低品位鋁礬土和氧化鋁U-Al2O3 或 Y-Al2O3 都可以，要求 a -Al2O3 ^ 95.0%, Y-Al2O3 ≥ 95.0%)，原料的顆粒尺寸為小于0.15mm。
[0014]本發明提出的一種用中低品位鋁礬土合成莫來石質輕質耐火材料的方法，其特征在于:所述方法首先是將各種原料按照莫來石的理論配比配料后，先混合均勻，然后一起磨細到小于0.060mm的孔徑篩的篩余量小于3.0wt.% ;將從磨機中取出的粉料再加入占總配料的0.1~18.0%燒失造孔劑(燒失造孔劑可以選擇為木屑鋸末或其它植物粉末或聚苯乙烯球或焦炭粉或煤炭粉或活性碳等其中的一種或幾種可以在大于1000°C燒失的物質作為燒失造孔劑，其粒徑< 3.0mm) 一起攪拌混合,混合均勻后再加入6~30%的可飲用水攪拌，得到的泥料采用振動澆注成形方法成形(也可用擠泥機擠出成形或手工搗打或澆注成形或機壓成形)。成形后的濕坯在室溫下自然干燥12~24h，然后在干燥窯中于50~200°C進行烘干。將干燥好的材料坯裝入窯中燒成，最終燒成溫度1250~1450°C，將燒成出窯冷卻后的材料坯按要求尺寸進行切割，即得到本發明的低導熱系數、抗堿侵蝕能力和抗渣侵蝕能力較好、長壽命的莫來石輕質耐火材料。
[0015]一種莫來石質輕質耐火材料的制備工藝流程為:
[0016]原料一配料一干法球磨一加造孔劑一攪拌一成形一干燥一燒成一加工一檢驗
[0017]實施例1
[0018]原料及配比:
[0019]以中低品似招帆土和α-Al2O3為原料，原料的顆粒尺寸為小于0.15mm。
[0020]配料、磨細:
[0021]首先將各種原料按照莫來石的理論配比裝入磨機中磨細到小于0.060mm的孔徑篩的篩余量小于3.0wt.%。
[0022]加造孔劑攪拌成形:
[0023]加入占總配料8.0%的聚苯乙烯球，總配料4.0%的木屑鋸末(要求其粒徑≤ 3.0mm),將球磨好的混合料與聚苯乙烯球、木屑鋸末一起攪拌混合10分鐘,再加入6%的可飲用水攪拌5分鐘，得到的泥料用加壓振動澆注成形。
[0024]干燥:
[0025]成形后的濕坯在室溫下自然干燥12h，然后在干燥窯中先于100°C干燥4h，再于200°C烘干8h，使生坯的含水率≤ 3.0%。
[0026]燒成:
[0027]將干燥好的材料坯裝入窯中燒成，最終燒成溫度1300°C。燒成制度為:900°C保溫4h，1100。。保溫 4h，1300。。保溫 3h。
[0028]加工、檢驗:
[0029]將燒成后的材料坯按要求尺寸進行切割即得到相應的莫來石輕質耐火材料。
[0030]實施例2
[0031]原料及配比:
[0032]以中低品似招帆土和Y-Al2O3為原料，原料的顆粒尺寸為小于0.15mm。
[0033]配料、磨細:
[0034]首先將各種原料按照莫來石的理論配比裝入球磨機球磨12h，將原料磨細到小于
0.060mm的孔徑篩的篩余量小于3.0wt.%。
[0035]加造孔劑攪拌成形:
[0036]加入占總配料6%的焦炭粉和8%的聚苯乙烯球(要求其粒徑≤ 3.0mm)，將球磨好的混合料與聚苯乙烯球一起攪拌混合10分鐘，再加入6%的可飲用水攪拌5分鐘，得到的泥料用加壓振動澆注成形。
[0037]干燥:
[0038]成形后的濕坯在室溫下自然干燥12h，然后在干燥窯中先于100°C干燥4h，再于200°C烘干8h，使生坯的含水率≤ 3.0%。
[0039]燒成:
[0040]將干燥好的材料坯裝入窯中燒成，最終燒成溫度1450°C。燒成制度為:900°C保溫4h，1100 O 保溫 4h，1450 O 保溫 3h。
[0041]加工、檢驗:
[0042]將燒成后的材料坯按要求尺寸進行切割即得到相應的莫來石輕質耐火材料。
[0043]實施例3
[0044]原料及配比:
[0045]以中低品似招帆土和Y-Al2O3為原料，原料的顆粒尺寸為小于0.10mm。
[0046]配料、磨細:
[0047]首先將各種原料按照莫來石的理論配比裝入球磨機球磨12h，將原料磨細到小于
0.060mm的孔徑篩的篩余量小于3.0wt.%。
[0048]加造孔劑攪拌成形:
[0049]加入占總配料的10.0%焦炭粉和4.0%的木屑鋸末(要求其粒徑≤ 3.0mm)，將混合料與焦炭粉一起攪拌混合30分鐘，再加入13%的可飲用水攪拌5分鐘，得到的泥料用振動澆注成形得到坯體。
[0050]干燥:
[0051]成形后的濕坯在室溫下自然干燥12h，然后在干燥窯中先于100°C干燥4h，再于200°C烘干8h，使生坯的含水率< 3.0%。
[0052]燒成:
[0053]將干燥好的材料坯裝入窯中燒成，最終燒成溫度1400°C。燒成制度為:900°C保溫4h，1100 O 保溫 4h，1400 O 保溫 3h。
[0054]加工、檢驗:
[0055]將燒 成后的材料坯按要求尺寸進行切割即得到相應的莫來石輕質耐火材料。
【權利要求】
1.本發明是一種用中低品位鋁礬土合成莫來石質輕質耐火材料的方法，其特征在于:該耐火材料的主要耐高溫物相為莫來石相和剛玉相；該耐火材料的主要化學成分為:Α120387.6%~91.6wt.%, SiO2IO ~28wt.%，其它雜質總含量小于 6.0wt.V0o
2.如權利要求1所述的莫來石質輕質耐火材料，其特征在于:所述制備莫來石所用的原料為中低品位鋁礬土(主要物相為高嶺石(Al2O3.2Si02.2H20)和一水硬鋁石(Al2O3.H2O),氧化鋁和二氧化硅含量分別為53.18wt.%和40.64wt.% )和工業氧化鋁U-Al2O3 或 Y-Al2O3 都可以，要求 a -Al2O3 ^ 95.0%, Y-Al2O3 ≥ 95.0%)，原料的顆粒尺寸為小于0.15mm。
3.一種制備如權利要求1和2所述的莫來石質輕質耐火材料的方法，其特征在于:所述方法首先是將各種原料按照莫來石的理論配比配料后，先混合均勻，然后一起磨細到小于0.060mm的孔徑篩的篩余量小于3.0wt.% ;將從磨機中取出的粉料再加入占總配料的.0.1~18.0 %燒失造孔劑(燒失造孔劑可以選擇為木屑鋸末或其它植物粉末或聚苯乙烯球或焦炭粉或煤炭粉或活性碳等其中的一種或幾種可以在大于1000°c燒失的物質作為燒失造孔劑，其粒徑< 3.0mm) 一起攪拌混合，混合均勻后再加入6~30 %的可飲用水攪拌，得到的泥料采用振動澆注成形方法成形(也可用擠泥機擠出成形或手工搗打或澆注成形或機壓成形)。成形后的濕坯在室溫下自然干燥12~24h，然后在干燥窯中于50~200°C進行烘干。將干燥好的材料坯裝入窯中燒成，最終燒成溫度1250~1450°C，將燒成出窯冷卻后的材料坯按要求尺寸進行切割，即得到本發明的低導熱系數、抗堿侵蝕能力和抗渣侵蝕能力較好、長壽命 的莫來石輕質耐火材料。
【文檔編號】C04B35/66GK103979977SQ201410165964
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月22日 優先權日:2014年4月22日
【發明者】易帥, 李小超, 黃朝暉, 房明浩, 劉艷改, 吳小文 申請人:中國地質大學（北京）