[发明专利]一种微孔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微孔轻质莫来石耐火骨料及制备方法。

背景技术

提高窑炉的工作效率和降低热耗及减轻自身重量的重要措施之一就是采用轻质耐火材料代替重质耐火材料构筑窑炉内衬。要求隔热耐火材料的使用温度越来越高。而传统的轻质合成料存在杂质高、气孔大、 隔热效果欠佳、使用温度低，其通常低于1200℃；另一类为高级隔热耐火材料，使用温度高于1500℃.，但价格高，强度低，难于推广应用；而使用温度在1200℃-1500℃之间的工业窑炉和热工设备的衬体大都是定型制品，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℃的轻质隔热不定形耐火材料十分必要。因此，能开发出满足不定形耐火材料的原料成为关键。轻质骨料是组成轻质不定形耐火材料的重要组成部分，然而，现在所用的骨料存在着引入杂质多，高温体积稳定性差，隔热性能与强度不能兼顾等一些缺点，从而不能满足高性能轻质不定形耐火材料的要求。

在国内专利文献CN201010159664.4中表述了具有类似本发明的莫来石微孔轻质骨料，但本发明与其有显著的不同。使用的原料不同，热处理工艺不同，使得合成莫来石的转化率更高，轻质骨料容重更小，从而导致最终的产品性能也有截然差异。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题的不足，提供一种纯度高、高温体积稳定性好、隔热性好、强度高的微孔轻质莫来石骨料及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：一种微孔轻质莫来石耐火骨料，选用硅石粉和氢氧化铝为起始物料，外加结合剂、添加剂和烧失物，起始料的重量百分比为：硅石粉30-40、氢氧化铝60-70%；外加结合剂、添加剂、烧失物和晶核剂的加入量占起始物料总重量的百分比为：结合剂2-4%、添加剂为0.3-0.6%、烧失物20-30%和晶核剂0.5-2.0%。

原料中所用的硅石粉，二氧化硅含量大于98%；氢氧化铝的含量大于98%；所用结合剂为黄糊精；烧失物为焦炭细粉；添加剂为木质素磺酸钙；晶核剂为烧结莫来石晶种。起始物料经破粉碎后放入球磨机内湿法磨细混匀，混后的物料经过真空滤泥，通过练泥机和挤泥机形成尺寸为230×114×65毫米的坯体，坯体在室温条件下自然干燥24小时后，将坯体在干燥器内100-150℃的温度下干燥20-35小时，然后将干燥后的坯体于高温窑内在1350-1450℃下煅烧，将煅烧后的块状莫来石经破碎机破碎就得到这种微孔轻质莫来石骨料。

本发明的原理在于利用晶核剂来诱导莫来石的生成，以促进莫来石在较低温度下生成，或在同等条件莫来石生成量更高。根据物理化学晶核理论，非自发形核可以降低反应的能量，使得化学反应更易进行。本发明就是为了降低反应过程中自发成核的势垒，引入莫来石晶种，使得氢氧化铝高温分解形成的活性氧化铝与二氧化硅细粉在莫来石晶种的作用下可以在相对较低的温度下迅速反应，生成一种性质稳定，性能优越的莫来石相。由于引入晶核剂后，同等条件下，成核数量急聚增多，因此最终形成的莫来石晶粒细小，具有较低的热膨胀系数，较高的热震稳定性以及优良的高温性能。此外，对合成微孔轻质莫来石骨料来讲，采用氢氧化铝与硅石粉合成轻质莫来石材料是非常适合的。氢氧化铝分解形成高活性氧化铝，物料分解不仅可以使材料产生气孔使得材料更轻质化，而且高活性的氧化铝又能提高莫来石的转化率。此外，在所采用的起始物料中，加入了一定量的可烧掉的焦炭细粉，从而可在材料内部形成大量微气孔。根据传热学原理，在气孔率一定的情况下，气孔越小，导热系数越小，同时强度越高。因此本发明制备的微孔轻质莫来石骨料具有较高的莫来石生成率，较高的强度，较低的导热系数。

本发明，微孔轻质莫来石骨料的制备方法为：

步骤一、原料准备，把硅石粉、氢氧化铝、焦炭分别破碎，粒度要小于325目。

步骤二，配制混合料，将按一定配比的硅石粉、氢氧化铝、焦炭细粉及外加剂黄糊精、添加剂木质素磺酸钙、晶核剂莫来石加入球磨机内，再向球磨机内加入占全部料重100%的水，用氧化锆球作研磨介质进行球磨，全部物料在球磨机内磨12-24小时得到500-800目的混合物料料浆。

步骤三、真空滤泥、炼泥与挤泥，在真空滤泥机内将混合料浆压滤成饼状，将滤好的料饼放在练泥机内处理，然后经挤泥机挤成尺寸为230×114×65毫米的坯体。

步骤四、自然干燥和烘干，坯体在室温条件下自然干燥24小时后，将坯体在干燥器内100-150℃的温度下干燥20-35小时。