[发明专利]一种轻质复相多孔隔热耐火材料和莫来石质耐火材料及其制备方法

说明书

一种轻质复相多孔隔热耐火材料和莫来石质耐火材料及其制备方法，属于耐火材料领域。耐火材料包括以下重量百分含量的各组份：晶体硅切割废料20~85%；氧化铝粉15~80%。将晶体硅切割废料于250~300^oC保温2~4h，再将废料球磨过400目筛，以完成废料的预处理；将预处理后的废料与氧化铝粉均匀混合压制成坯体；脱模后的坯体在110^oC干燥2~4h；干燥后的坯体以1~5^oC/min的速率升温到1515~1550^oC范围内烧结1~4h并随炉冷却。为晶体硅切割废料的回收利用提供新的思路，变废为宝，治理环境污染的同时节约了资源。以晶体硅切割废料中的SiC和Si为硅源，以SiC为成孔剂，无需添加发泡剂或成孔剂，降低生产成本。制备工艺流程简便，产品质量优异，可在建筑领域广泛推广。

技术领域

本发明涉及一种轻质复相多孔隔热耐火材料和莫来石质耐火材料及其制备方法，属于耐火材料技术领域。

背景技术

轻质多孔隔热耐火材料具有隔热、防火、耐高温等功能，是一种新型工业窑炉用耐火材料。徐明扬等以晶体硅切割废料和Al₂O₃为主要原料，添加石墨粉作成孔剂，烧结制备出多孔SiC陶瓷。Al₂O₃和石墨粉掺量分别为30%和10%、烧结温度为1450^oC、烧结时间为4h时制备的多孔陶瓷气孔率达42.21%、热膨胀系数为6.64×10^-6K^-1。杨道媛等则以高铝矾土和冶金硅灰为主要原料，添加聚苯乙烯球作成孔剂，制备出轻质高强的莫来石-刚玉耐火材料。王华等以安徽合肥粉煤灰和当地的黏土为主要原料，添加0.3%的十二烷基苯磺酸钠作发泡剂，采用发泡注浆法在1200^oC制备了轻质莫来石耐火制品。这些利用固体废弃物制备轻质多孔隔热耐火材料均需添加发泡剂或成孔剂，工序过程较复杂，成本较高。

莫来石具有耐高温、导热系数小、荷重软化温度高等优良性能，近年来研究人员已成功利用煤矸石、用后Al₂O₃-C滑板砖、稻壳灰、铝渣等固体废弃物制备出莫来石质耐火材料。晶体硅切割废料是晶体硅片切割过程中排放的固体废弃物，主要由磨料SiC、晶体Si和Fe组成，还含有一定量的聚乙二醇等。晶体硅切割废料堆放占用大量土地，并造成环境污染，还会造成资源的浪费。但并未出现利用晶体硅切割废料为主要原料来制备莫来石质耐火材料的报道。

发明内容

本发明提供一种经由晶体硅切割废料，仅添加不同含量氧化铝制得的坯体，直接加热制备轻质复相多孔隔热耐火材料和莫来石质耐火材料及其制备方法。该方法的思想是通过控制烧结温度和升温速率来控制晶体硅切割废料的氧化过程、SiC氧化比例和晶体硅切割废料与Al₂O₃粉的比例，使坯体中的SiO₂适合与Al₂O₃生成粘度适中的液相，同时在此液相形成温度范围内另一部分SiC的氧化产生CO₂气体，气体封闭于液相中，最终冷却形成多孔结构。另一方面，使SiO₂与Al₂O₃仅生成少量液相，仅起促进坯体烧结致密的作用；减少晶体硅切割废料含量，使SiC较快氧化完全，且生成莫来石相。

本发明通过以下技术方案予以实现：

提供一种轻质复相多孔隔热耐火材料，包括以下重量百分含量的各组份：

晶体硅切割废料 50~85重量份；

氧化铝粉 15~50重量份。

提供一种莫来石质耐火材料，包括以下重量百分含量的各组份：

晶体硅切割废料 20~33重量份；