微孔轻质耐火砖及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种微孔轻质耐火砖，包括主料和纸浆水，所述主料包括下述质量百分数的物料：红柱石大颗粒25%～35%、粉煤灰20%～25%、铝酸钙细粉5%～15%、空心玻璃微珠3%～10%、莫来石细粉5%～10%、膨胀石墨0.08%～0.12%、结合粘土3%～5%、二氧化硅气凝胶5%～10；所述纸浆水的质量为所述主料质量的5%～8%。所述微孔轻质耐火砖成分搭配合理、材料内部形成有均匀分布的微米级气孔，使得产品具有良好的抗热震性、较好的热稳定性和较高的荷重软化温度。本发明专利技术还提供一种上述微孔轻质耐火砖的制备方法，该方法步骤简单、易于自动化生产。

Microporous lightweight refractory bricks and their preparation methods

The invention provides a microporous lightweight refractory brick, including main material and pulp water. The main material includes the material of the following mass percentage: 25% to 35% of the andalusite particles, 20% to 25% of fly ash, 5% to 15% of calcium aluminate fine powder, 3% to 10% of hollow glass microbeads, 5% to 10% of mullite fine powder, 0.08% to 0.12% of expanded graphite, combined clay 3%. ~ 5%, silica aerogels 5% to 10; the pulp water quality is 5% to 8% of the main material quality. The composition of the microporous lightweight refractory brick is reasonable and the material has a uniform distribution of micrometer pores in the material, which makes the product have good thermal shock resistance, better thermal stability and higher load softening temperature. The invention also provides a preparation method of the micro porous lightweight firebrick, which has simple steps and is easy to automate production.

【技术实现步骤摘要】
微孔轻质耐火砖及其制备方法
本专利技术属于耐火材料
，具体的说，涉及了一种微孔轻质耐火砖及其制备方法。
技术介绍
耐火材料由于对高温介质良好的抗侵蚀性，以及具有保温隔热的性能，在冶金、石化、玻璃等高温行业被广泛使用。随着我国对节能降耗的重视程度不断提高，具有良好保温隔热效果的轻质耐火材料得到了更多的研究与发展。不定形耐火材料由于具有施工便利、生产成本低，以及衬体的整体结构性好等优势，而受到了特别的关注，其中尤以耐火浇注料应用得最为广泛。通常使用的耐火浇注料主要为Al2O3-SiO2质材料，但这类耐火材料在石化等行业使用时，由于所处还原气氛环境的影响，会导致耐火材料的损毁加剧，从而使得材料的使用寿命降低。另外，由于传统的耐火骨料中气孔尺寸较大，孔径多处于毫米级，这样当该材料在高温环境中使用时，由于通过气孔内气体辐射传热与对流传热的加剧，会使耐火材料的导热系数升高，进而降低了耐火材料的隔热保温效果，增大了热能的流失，导致能源成本的上升。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种具有较高的抗热震性、较好的隔热保温效果的微孔轻质耐火砖。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种微孔轻质耐火砖，包括主料和纸浆水，其中，所述主料包括下述质量百分数的物料：红柱石大颗粒25%～35%、粉煤灰20%～25%、铝酸钙细粉5%～15%、空心玻璃微珠3%～10%、莫来石细粉5%～10%、膨胀石墨0.08%～0.12%、结合粘土3%～5%、二氧化硅气凝胶5%～10；所述纸浆水的质量为所述主料质量的5%～8%。基于上述，所述主料包括下述质量百分数的物料：红柱石大颗粒30%～33%、粉煤灰23%～25%、铝酸钙细粉8%～12%、空心玻璃微珠5%～10%、莫来石细粉6%～10%、膨胀石墨0.10%～0.12%、结合粘土4%～5%、二氧化硅气凝胶8%～10%。基于上述，所述红柱石大颗粒的粒度为1mm～3mm。基于上述，所述粉煤灰的粒度小于0.074mm、所述铝酸钙细粉的粒度小于0.074mm。基于上述，所述空心玻璃微珠的粒度小于0.043mm、所述莫来石细粉的粒度小于0.043mm。本专利技术还提供一种微孔轻质耐火砖的制备方法，包括以下步骤：（1）按照上述质量百分数的原料计算，将红柱石大颗粒、粉煤灰、莫来石细粉、铝酸钙细粉、膨胀石墨和纸浆水进行混碾制得预制泥料；然后向所述预制泥料中加入空心玻璃微珠、二氧化硅气凝胶、结合粘土并进行混碾制得混碾泥料；（2）将所述混碾泥料压制成砖坯，所述砖坯经干燥煅烧后制得所述微孔轻质耐火砖。基于上述，所述步骤（2）包括：将所述混碾泥料压制成砖坯，并将所述砖坯在自然干燥24小时后置于干燥窑内，在100℃～200℃的温度条件下干燥24小时～48小时；然后将干燥后的所述砖坯在1100℃～1350℃的温度下进行煅烧10小时～24小时，从而制得所述微孔轻质耐火砖。本专利技术所提供的微孔轻质耐火砖原料中各成分的性能作用如下：红柱石大颗粒：晶体属正交（斜方）晶系的岛状结构硅酸盐矿物，红柱石在砖坯煅烧过程中会发生不可逆的晶体转化形成具有良好的莫来石网络的莫来石，从而使其具有1800℃以上的耐火性能，且耐骤冷骤热、机械强度大、抗热冲击力和抗渣性强、荷重转化点高，并具有极高的化学稳定性和极强的抗化学腐蚀性，从而使得制备的所述低蠕变红柱石复合耐火砖具有高荷软、低蠕变、高抗热震性能。铝酸钙细粉：铝酸钙是一系列由氧化钙和氧化铝在高温下烧结而成的无机化合物，由于其硬度大、熔点高的物理性质，被应用于水泥和灭火材料中，通式为mCaO·nAl2O3。空心玻璃微珠：空心玻璃微珠是近年来发展起来的一种用途广泛、性能优异的新型材料，该产品的主要成分是硼硅酸盐，粒度为10-250微米、壁厚为1-2微米的空心球体。该产品具有质轻、低导热、强度高和良好的化学稳定性等优点，还具有绝缘、自润滑、隔音、不吸水、耐火、耐腐蚀、防辐射、无毒等优异性能。空心玻璃微珠是由无机材料构成的，按化学成分有：二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化镁、硅酸钠等。其粒径十到几百微米，为内部充斥CO2气体的封闭微型球体。空心玻璃微珠具有明显的减轻重量和隔音保温效果，使制品具有很好的抗龟裂性能和再加工性能，被广泛地使用在隔热涂料等领域。莫来石细粉：是一系列铝硅酸盐组成的矿物统称，具有耐高温、强度高导热系数小，节能效果显著等特点，适用于石油裂解炉、冶金热风炉、陶瓷辊道窑、隧道窑、电瓷抽屉窑、玻璃坩埚窑及各种电炉的内衬，可直接接触火焰。结合粘土：是一种具有可塑性的耐火粘土，其组成矿物主要是高岭石、多水高岭石、水云母等且一般含Al2O3在20%～30%，SiO2在42%～73%，耐火度为1580℃～1670℃。膨胀石墨：膨胀石墨是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质。其除了具备天然石墨本身的耐冷热、耐腐蚀、自润滑等优良性能以外，还具有天然石墨所没有的柔软、压缩回弹性、吸附性、生态环境协调性、生物相容性、耐辐射性等特性。膨胀石墨遇高温可瞬间体积膨胀150~300倍，由片状变为蠕虫状，从而结构松散，多孔而弯曲，表面积扩大、表面能提高、吸附鳞片石墨力增强，蠕虫状石墨之间可自行嵌合，这样增加了它的柔软性、回弹性和可塑性。二氧化硅气凝胶：是由若干Si-O-Si基团相互连接聚集形成的纳米三维网络骨架结构，由于近无穷多纳米孔的存在，固体热传递只能沿着孔壁传递，近无穷多气孔壁构成了近于“无穷长路径”效应，使得固体热导率降到几乎最低极限。其介孔尺寸为2～50nm，当材料中的气孔直径<70nm时，孔内的空气分子就失去了自由流动的能力，相对地附着在气孔壁上，此时，纳米孔处于近似真空状态，材料中的空气对流减弱到最小极限。由于空气的主要成分是氮气和氧气，局域热激发无法通过空气分子跨越凝胶表面进行对流作用，从而对热对流传热产生隔绝作用。本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术首先将不同粒度及长度的红柱石大颗粒、粉煤灰、铝酸钙细粉、空心玻璃微珠、莫来石细粉、膨胀石墨、结合粘土、二氧化硅气凝胶进行混合，使得制备的砖坯各个部位成分配比搭配一致，保证了煅烧所得的微孔轻质耐火砖各部位性能的一致性，同时原料中含有大量棱角突出的粒度料，增大了临界粒度，为微孔轻质耐火砖提供了牢固的骨架结构使其在使用过程中不易产生变形。同时，本专利技术充分利用本身含有多孔结构的铝酸钙及膨胀石墨与上述原料混合，使得材料内部在多时间内生产大量微小气孔，且所述微小气孔不会随烧结过程的进行而聚集长大，最终在产品中形成微米级且均匀分布的气孔。同时，分别利用红柱石大颗粒、粉煤灰、铝酸钙细粉、空心玻璃微珠、莫来石细粉的耐烧特性和较好的成型性使得制备的微孔轻质耐火砖具有高荷软、低蠕变、高抗热震性能。具体实施方式下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例1本实施例提供一种微孔轻质耐火砖，包括主料和纸浆水，所述主料包括下述质量百分数的物料：红柱石大颗粒30%、粉煤灰20%、铝酸钙细粉15%、空心玻璃微珠10%、莫来石细粉9.88%、膨胀石墨0.12%、结合粘土5%、二氧化硅气凝胶10%；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微孔轻质耐火砖，包括主料和纸浆水，其特征在于，所述主料包括下述质量百分数的物料：红柱石大颗粒25%～35%、粉煤灰20%～25%、铝酸钙细粉5%～15%、空心玻璃微珠3%～10%、莫来石细粉5%～10%、膨胀石墨0.08%～0.12%、结合粘土3%～5%、二氧化硅气凝胶5%～10；所述纸浆水的质量为所述主料质量的5%～8%。

【技术特征摘要】
1.一种微孔轻质耐火砖，包括主料和纸浆水，其特征在于，所述主料包括下述质量百分数的物料：红柱石大颗粒25%～35%、粉煤灰20%～25%、铝酸钙细粉5%～15%、空心玻璃微珠3%～10%、莫来石细粉5%～10%、膨胀石墨0.08%～0.12%、结合粘土3%～5%、二氧化硅气凝胶5%～10；所述纸浆水的质量为所述主料质量的5%～8%。2.根据权利要求1所述的微孔轻质耐火砖，其特征在于，所述主料包括下述质量百分数的物料：红柱石大颗粒30%～33%、粉煤灰23%～25%、铝酸钙细粉8%～12%、空心玻璃微珠5%～10%、莫来石细粉6%～10%、膨胀石墨0.10%～0.12%、结合粘土4%～5%、二氧化硅气凝胶8%～10%。3.根据权利要求1或2所述的微孔轻质耐火砖，其特征在于，所述红柱石大颗粒的粒度为1mm～3mm。4.根据权利要求3所述的微孔轻质耐火砖，其特征在于，所述粉煤灰的粒度小于0.074mm、所述铝酸钙细粉的粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：张微微，计富宝，吉飞虎，
申请(专利权)人：河南海纳德新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41