一种微孔莫来石轻质骨料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及耐火材料领域，具体为一种微孔莫来石轻质骨料及其制备方法，解决现有莫来石轻质骨料存在体积密度较大、耐压强度和耐火度较低以及热导率较高、孔径较大、气孔分布不均匀等问题，由铝矾土生料、煤矸石、锯末、石油焦炭制成，制备方法如下：将原料分别破碎，混合均匀；然后加入占原料总重量８０－８５％的水，进行湿磨；筛网过滤；成型，成型压力为６－８ＭＰａ；干燥，温度为１８０－２００℃。时间为６５－７５ｈ；在１４００－１４５０℃下煅烧，时间为９－１０天；破碎；筛分，即得到莫来石轻质骨料。本发明专利技术生产的产品具有气孔率高、体积密度小、平均孔径小、热导率小、耐压强度高、耐火度高等优点，可广泛用作隔热保温层，也可直接应用于加热炉等多种工业炉的工作衬、炉顶，适用范围较广。

Microporous mullite lightweight aggregate and preparation method thereof

The present invention relates to the field of refractory materials, in particular to a microporous mullite lightweight aggregate and preparation method thereof, to solve the existing mullite lightweight aggregate volume density, compressive strength and refractoriness of low and high thermal conductivity, large pore size and pore distribution is not uniform and other issues, is made of alumina raw materials, coal gangue, sawdust, petroleum coke, the preparation method is as follows: the raw materials are crushed, mixed evenly; then add the total weight of 80 - 85% of the raw water, wet grinding; filtration; molding, molding pressure is 6 8MPa; drying temperature is 180200 C. Time is 65 - 75h; calcined at 1400-1450 DEG C for 9-10 days; crushing; sieving; obtaining lightweight aggregate of mullite. The product of the present invention has high porosity, small volume density, average pore size, small thermal conductivity, high compressive strength, high refractoriness, can be widely used as a heat insulation layer, can be directly applied to the lining and roof of various industrial furnaces such as heating furnace, wide application range.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及耐火材料领域，具体为。技术背景公知，莫来石本身具有许多优良物理特性，如低膨胀系数、低导热、低蠕 变、低介电常数、高耐热冲击和高温强度等，莫来石的这些特性使得其在耐火 材料、高温结构材料、微电子封装材料、光学材料等众多领域中得到广泛应用， 有着重要的工业价值。以莫来石为原材料的耐火浇注料按气孔率分可分为致密 骨料(又称重质骨料)和轻质骨料(又称多孔骨料)，致密骨料系指气孔率不大于30%的骨料，轻质骨料系指气孔率大于45%的骨料，以往人们通常使用重质骨 料，其耐压强度较高，而导热系数较高，保温隔热性能差，浇注料自身比重较 大，而且致密的骨料要求高温烧成，需要消耗大量的能源。随着国家对降低能耗和节约能源的要求日益提高，轻质骨料在各个工业窑 炉和燃烧器上己得到广泛应用，其体积密度和热导率较低，隔热性能较好，但 由于隔热性、耐压强度和耐高温性能间的矛盾， 一方面要求尽可能减少热损失， 要求材料具有低热导率，另一方面要求材料具有足够的强度以承受自重并抵抗 热气流的冲刷、摩擦和侵蚀。但是现有莫来石轻质骨料普遍很难解决上述矛盾， 比如体积密度小于1.35g/cm3的轻质骨料长期使用温度只能在130(TC以下，耐 压强度在5.8MPa左右，热导率一般在0.5左右w/(m . k),而且其孔径较大(大 都为毫米级)、且气孔分布不均匀，很大程度上影响了材料的隔热性能。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有莫来石轻质骨料存在体积密度较大、耐压强度和耐火 度较低以及热导率较高、孔径较大、气孔分布不均匀等问题，提供。本专利技术是采用如下技术方案实现的 一种微孔莫来石轻质骨料，所述的轻 质骨料由下列重量百分比的原料制成铝矾土生料35-40%,煤奸石14-20%，锯末4-13%，石油焦炭27-45%，上 述石油焦炭中Fe203含量为1-2% ， ^203含量为8-10%。所述石油焦炭，简称 石油焦，由石油炼制的残油、渣油或沥青经高温焦化而得的固体残余物，主要 的元素组成为碳，占有80wtn/。以上，其余的为氢、氧、氮、硫和金属元素，本 专利技术以Fe203 、 Al203的含量来限定所选用的石油焦炭，其作用是作为添加剂， 使铝矾土生料、煤矸石和锯末三种主原料在高温烧成中，原料内部短时间生成 大量微小气孔，且气孔不随烧结过程的进行而聚集长大，最终在骨料中形成微 米级且均匀分布的气孔；将该添加剂与其它三种主料以一定比例配合而制取的 莫来石轻质骨料，使得骨料具有优异的保温隔热性能，热导率显著降低，但是 与同类其它产品相比，其耐压强度、耐火度较高。制备上述微孔莫来石轻质骨料的方法，包括如下步骤(l)将铝矾土生料、 煤矸石、锯末及石油焦炭分别破碎，混合均匀，石油焦炭的破碎粒径小于等于 5mm; (2)然后加入占上述原料总重量80-85%的水，进行湿磨；(3)筛网过滤， 得到目数为400-450目的筛下物，其含水量为15-20%; (4)成型，成型压力为 6-8MPa; (5)干燥,温度为180-200°C，时间为65-75h; (6)在1400-1450。C下煅烧，时间为9-10天；(7)破碎；(8)筛分，即得到莫来石轻质骨料。上述步骤(2)中所用设备为球磨机，步骤(4)中所用设备为本领域常用的各种成型机，最终产品可根据用户的需求，通过破碎、筛分工艺制成不同粒级的轻质骨 料。按照本专利技术所述配方及制备方法得到的莫来石轻质骨料，在其煅烧完后选取外观较好的轻质砖，经钢铁研究总院采用PHILIPS ADP-10D型X射线衍射仪检测，该骨料中主要物相为莫来石(Al6Si2013)，含量为80-90%,其次为刚玉 相(A1203)，还可见少量金红石(Ti02)和钙长石(CaAl2Si208)，由于莫来石 相含量较高，可大大提高耐火材料的耐火度，同时最终产品的性能也大大提高; 此外，通过能谱仪分析结果也证明，本专利技术所述轻质骨料中O、 Al、 Si、 Ca、 Ti、 Fe等元素的含量，如附图1所示，Al的含量较高，Fe等干扰杂质的含量较 低；再者，通过扫描电镜得出的电镜照片可清楚的看到莫来石的断口形貌，如 图2、 3所示，为莫来石的低倍结构示意图，可看出其显微结构均匀，品粒细小， 气孔多为封闭型，如图4、 5所示，在高倍观察下，莫来石晶粒发育多呈短柱状， 其轴向尺寸在5-10微米之间，各晶粒之间存在气孔，其大小多为10微米以下， 而且气孔分布较均匀。最后，经检测，本专利技术所述微孔莫来石轻质砖的理化性 能如下表1所示<table>table see original document page 5</column></row><table><table>table see original document page 6</column></row><table>检验依据Al2O3GB/T6900.4-1986 ; Si02 : GB/T6900.2-1986 ; Fe203 : GB/T6900.3-1986 ; Ti02 : GB/T6卯0.5-1986 ; 体积密度 GB/T2998-2001;常温耐压强度GB/T3997.2-1998;荷重软化温 度YB/T370-95;热导率YJYB-002-90;孔容积率由清华大学 热能研究所用压贡法测定，见附图6同时，上述理化性能指标经国家耐火材料质量监督检验测试中心检测并验 证，见附件1，名称为微孔高强高隔热莫来石轻质砖的检验报告。由上述表格 及附件1可看出，本专利技术所述各项性能指标远远优于传统轻质骨料，尤其是体 积密度、常温耐压强度及热导率、平均孔径。本专利技术与现有技术相比，采用铝矾土生料、煤矸石、锯末和添加剂石油焦炭为原料，采用独特的制备方法制成莫来石轻质骨料，具有以下优点1、 原料来源广泛，有效利用了废物，生产方法简单，成本较低；2、 最终产品中的莫来石相含量较高，达到80%以上；3、 平均孔径较小，集中分布在7-8.5nm之间，且气孔分布均匀，使得产品 具有很好的保温隔热性能，热导率较低、体积密度较小，但其常温耐压强度较 高，耐火度较高；4、 较高的荷重软化温度及较小的重烧线变化率，与同类产品比较，使用温 度更高，寿命更长，更安全；总之，本专利技术生产的产品具有气孔率高、体积密度小、平均孔径小、热导 率小、耐压强度高、耐火度高等优点，可广泛用作隔热保温层，也可直接应用 于加热炉等多种工业炉的工作衬、炉顶，适用范围较广。 附图说明图1为利用本专利技术所述莫来石轻质骨料制成的耐火砖的能谱分析结果示意2为利用本专利技术所述莫来石轻质骨料制成的耐火砖在显微镜低倍下的光 镜照片(x500)图3为利用本专利技术所述莫来石轻质骨料制成的耐火砖在显微镜低倍下的光 镜照片(xlOOO)图4为利用本专利技术所述莫来石轻质骨料制成的耐火砖在显微镜低倍下的光 镜照片(x2000)图5为利用本专利技术所述莫来石轻质骨料制成的耐火砖在显微镜低倍下的光 镜照片(x2500)图6为本专利技术所述表1中孔容积率的测试图谱具体实施方式实施例1:微孔莫来石轻质骨料，由下列重量百分比的原料制成铝矾土生料35%， 煤矸石20%,锯末13%，石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微孔莫来石轻质骨料，其特征是所述的轻质骨料由下列重量百分比的原料制成：铝矾土生料３５－４０％，煤矸石１４－２０％，锯末４－１３％，石油焦炭２７－４５％，上述石油焦炭中Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］含量为１－２％，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］含量为８－１０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王履彬，
申请(专利权)人：孝义市京山耐火材料有限公司，
类型：发明
国别省市：14[]