[发明专利]一种生物质材料制作的多孔保温炭块及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物质材料制作的多孔保温炭块及其制备方法，解决的技术问题是目前炭砖生产中多用沥青或煤焦油为粘结剂，沥青或煤焦油的挥发物具有刺鼻的气味，生产环境恶劣。本发明由以下原料制备而成：以50～65重量份的焦炭粉末作为骨料，以5～10重量份的糊精粉末、5～10重量份的糖浆和15～25重量份的水作为粘结剂，1～5重量份的竹纤维和1～5重量份的纤维素作为生产辅料。本发明所述多孔炭砖的粘结剂为糊精和糖浆，两者炭化后形成的糖炭属于多孔的无法石墨化的炭，进一步增加了炭砖的保温性能；利用碳材料优良的耐高温和抗热震性能，生产出可以应用于2000℃以上高温环境中的保温材料。

技术领域

本发明涉及炭素保温领域，具体涉及一种高炉、电炉用生物质材料制作的多孔保温炭块及其制备方法。

背景技术

现有生产炭块的厂家主要生产高炉、电炉用炉衬炭砖，生产时只关注炭砖的导热性能，极少关注炭砖的保温性能。而碳材料是极少数能够耐受2000℃以上温度的材料，且相较于其他能够耐受2000℃以上的保温材料更加的廉价。炭砖生产中多用沥青或煤焦油为粘结剂，沥青或煤焦油的挥发物具有刺鼻的气味，生产环境恶劣，且在烧结过程中会产生大量有毒有害的烟气。

发明内容

本发明要解决的技术问题是目前炭砖生产中多用沥青或煤焦油为粘结剂，沥青或煤焦油的挥发物具有刺鼻的气味，生产环境恶劣，提供一种用廉价易得的生物质材料作为粘结剂、造孔剂等生产原料，使得生产工艺对环境更加友好的生物质材料制作的多孔保温炭块及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种生物质材料制作的多孔保温炭块，由以下原料制备而成：以50～65重量份的焦炭粉末作为骨料，以5～10重量份的糊精粉末、5～10重量份的糖浆和15～25重量份的水作为粘结剂，1～5重量份的竹纤维和1～5重量份的纤维素作为生产辅料。本发明所用的糖浆为工业糖浆。

所述竹纤维的直径为1～2mm、长度为10～20mm。

一种生物质材料制作的多孔保温炭块的制备方法，包括以下步骤： 1、先将混捏锅加热到55～75摄氏度，然后将50～65重量份的焦炭粉末、1～5重量份的竹纤维和1～5重量份的纤维素置于混捏锅中共混30～60分钟，得到混合均匀的基质粉末；

2、将所述的5～10重量份糊精粉末、5～10重量份糖浆加入到80 摄氏度的15～25重量份的热水中，充分搅拌至内部没有成团的糊精，冷却至40-60摄氏度，得到所需的粘结剂；

3、将步骤2制得的粘结剂加入到步骤1混合好的基质粉末中，在混捏锅中充分混合30～60分钟，得到生产所需糊料；

4、将步骤3制得的糊料加入压机内成型，成型后干燥，得到炭砖生坯；

5、将炭砖生坯放入惰性保护气氛下煅烧至700-1350摄氏度，保温1-5h，制得多孔保温炭砖。

所述的焦炭粉末的粒度≤100目。

步骤4所述的糊料加入压机内成型后，在室温下干燥24h后放入烘箱，分阶段在80～150℃干燥4-10h，得到炭砖生坯。本发明所述的分阶段在80～150℃干燥8h指的是在烘箱内分80℃、100℃、120℃、 150℃等多个温度段进行烘干，温度缓慢升高，保证炭砖生胚的烘干过程是循序渐进的，防止温度升高过于剧烈，影响产品质量。

本发明所述焦炭粉末具有较高的孔隙率，且属于难石墨化的焦炭粉末，保证炭砖在经历高温后保持自身结构的无序性，从而防止高温下碳材料石墨化对热导率的影响；

所述多孔炭砖的粘结剂为糊精和糖浆，两者炭化后形成的糖炭属于多孔的无法石墨化的炭，进一步增加了炭砖的保温性能；以生物质材料糊精和糖浆的水溶液作为粘结剂，安全环保，且在炭化后就是良好的造孔剂；