[发明专利]一种高纯高强轻质莫来石耐火骨料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料领域所用的一种耐火骨料，尤其涉及一种轻质耐火材 料用的高纯高强轻质莫来石耐火骨料以及制备方法。

背景技术

轻质耐火材料根据使用温度的不同可分两大类。一是普通类，其使用温度 通常低于1200℃；另一类是高级隔热材料，使用温度通常高于1500℃，但价格 昂贵、强度低，难以广泛应用；而使用温度在1200～1500℃之间的工业窑炉和 热工设备的背衬大都使用的是定形制品，存在整体性不好、强度低、施工效率 不够高等不足。因此开发使用温度在1200～1500℃，强度高、隔热性良好的轻 质不定形耐火材料，这对于节能减耗、实现窑炉结构轻型化和简化十分必要。 因此能满足这种轻质不定形耐火材料所用的原料成为关键。然而，现在所用的 骨料普遍存在引入杂质多、高温体积稳定性差、隔热性能与强度不能兼顾等一 些缺点，从而难于满足轻质不定形耐火材料的发展需要。

在国内专利文献CN 101265118A中表述了具有类似本发明的莫来石轻质骨 料，但本发明与其有显著的不同。首先是使用的原料不同，其次是生产过程截 然不同，最终产品的性能也有根本的不同。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题存在的不足，提供一种纯度高、高 温体积稳定性好、隔热性好、高强度的轻质莫来石耐火骨料以及它的制备方法。

本发明所采用的技术方案是：这种高纯高强轻质莫来石耐火骨料以天然硅 石和工业高纯氧化铝作为起始物料，外加入结合剂、添加剂和可在高温下挥发 的碳质烧失物。起始物料的重量百分比为：天然硅石20％～30％、工业高纯氧化 铝70～80％；外加的结合剂、添加剂和碳质烧失物的加入量分别占起始料总重量 的百分比为：结合剂4％～6％、添加剂0.3％～1.0％和碳质烧失物25％～35％。

原料中所述的天然硅石，SiO₂含量大于98％；工业高纯氧化铝中，Al₂O₃的 含量大于98％；所用的结合剂为工业糊精；烧失物为无烟煤、炭黑或石墨；添 加剂为羟甲基纤维素。起始物料经破粉碎后在筒磨机内磨细混匀，混好的物料 经真空压滤，通过练泥机与挤泥机使物料成为具有规则形状的坯体，坯体先经 自然干燥，再在干燥窑内在100℃以上的温度下充分干燥。干燥后的坯体放于隧 道窑内在1300℃以上的温度下煅烧，煅烧后得到的成品再经破碎成合适的粒度， 就得到本发明的高纯高强轻质莫来石耐火骨料。

本发明的原理在于利用Al₂O₃与SiO₂在较高的温度下发生反应，形成一种 性质稳定、性能优异的莫来石相，莫来石本身具有较低的导热系数，低的热膨 胀性及优良的高温性能，采用铝硅系材料，合成轻质莫来石原料，非常适合于 用来制做隔热材料。此外，在所采用的起始物料中，加入了一定量的在高温下 可以燃烧而消耗掉的碳质材料，从而可在所制得的材料内部产生大量的微气孔， 由于气相材料的导热系数要远小于固相材料，因此也可以使所得到的莫来石骨 料的导热系数进一步降低。同时，由于莫来石骨料内部的气孔呈封闭的球形结 构，而具有球形结构的物体其抗压能力最强，故所制得的莫来石骨料还具有较 高耐压强度。本发明还采用了更合理的湿法真空压滤挤出成形工艺，大大减少 了坯体内部因多余水分导致的大气孔，使产物轻质莫来石骨料内部气孔孔径更 为微小，根据传热学原理，在高温条件下，气孔孔径越小，越有利于导热系数 的降低，从而使材料有更优异的隔热保温性能，另外，气孔孔径减小也有利于 材料强度的提高。

这样，本发明所制得的莫来石骨料有良好的隔热能力、优异的耐压强度以 及良好的高温体积稳定性。

本发明，高纯高强轻质莫来石耐火骨料的制备方法为：

步骤一、准备原料，把天然硅石、工业高纯氧化铝、无烟煤分别破粉碎， 粒度要小于200目。

步骤二、配制混合料，将按一定配比的天然硅石粉、工业高纯氧化铝、无烟 煤及外加剂糊精、添加剂羟甲基纤维素加入筒磨机后，再向筒磨机内加入占全 部料重约100～130％的水，用刚玉球作研磨介质，进行研磨，全部物料在筒磨机 内磨12～36小时得到物料粒度600-700目的料浆。

步骤三、真空压滤、练泥与挤泥，在真空压滤机内将料浆压滤成饼状。将压 滤好的料饼在练泥机内处理后，经挤泥机挤成尺寸为230×114×65mm的坯体。