一种稻壳遗态结构莫来石轻质骨料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种稻壳遗态结构莫来石轻质骨料及其制备方法，所述莫来石轻质骨料的原料包括50～90份煤矸石、5～20份矾土、5～30份粘土、5～30份造孔剂、8～20份水以及0.05～5.0份结合剂；所述造孔剂包括改性稻壳；所述制备方法先采用浸渍法得到改性稻壳，再通过混合烧结，即可得到稻壳遗态结构莫来石轻质骨料，原料便宜易得，方法工艺简单，所得产品性能好，导热系数低、强度高和重烧时线变化小，可直接作为莫来石轻质浇注料的原料，有利于工业化生产应用。应用。应用。

【技术实现步骤摘要】
一种稻壳遗态结构莫来石轻质骨料及其制备方法


[0001]本专利技术属于轻质耐火材料
，具体涉及稻壳遗态结构莫来石轻质骨料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着国家对节约能源和降低能耗要求的提高，轻质骨料在各种工业窑炉的应用日益广泛，莫来石轻质骨料由于其优良的抗热震稳定性也受到广泛关注。但目前为止，制备莫来石轻质骨料时所用原料价格高，生产工艺复杂，使莫来石轻质骨料的应用受到限制。近年来，为了降低成本，耐火工业领域开始采用固体废弃物如煤矸石、粉煤灰、电瓷废料等来制备莫来石轻质材料，已达到控制生产成本的效果。然而，上述材料在实际应用过程中也存在着强度低、导热系数高、微孔比例低等缺陷。因此，迫切开发一种兼具低成本、低导热和高强度的莫来石轻质骨料。
[0003]植物遗态材料是指借助植物的本征结构，通过人工合成方法，制备出既能保留自然界生物精细结构，又赋予其新特性和功能的材料。这种材料以天然植物为模板，孔结构可设计性强，因此在窑炉节能、航空航天设备与部件热管理、燃烧器热效率提高等方面具有广泛的应用。目前，利用植物遗态材料自身的特殊结构与孔结构可设计特性，同时实现隔热保温材料热学与力学特性的改善优化，仍处于空缺状态。
[0004]CN101838148A公开了一种以绿萝叶为模板的遗态结构多孔氧化铝及其制备方法，该技术以绿萝叶为生物模板，经氢氧化钠和盐酸为浸煮剂，以氢氧化铝为前驱体溶液，制备了具有遗态结构的氧化铝多孔陶瓷。专利“一种桉树遗态Fe2O3‑
Fe3O4复合重金属吸附剂的制备方法(CN102258976A)专利技术，公开了以桉树为生物模板、氨水为浸煮剂、硝酸铁为前驱体溶液，获得了按树遗态 Fe2O3‑
Fe3O4复合重金属吸附剂。该方法的主要缺陷体现在：(1)碳化天然植物为模板或单一的利用其天然结构，未充分利用天然植物中其他化学组分如SiO2，间接的造成了浪费；(2)生产工艺复杂，需要多道工序方能完成；(3)制品气孔均为复制植物结构孔，不具可变性。
[0005]CN101817688A公开了一种高纯高强轻质莫来石耐火骨料，该产品以20～30％的天然硅石和70～80％的工业氧化铝为原料，外加25％的碳质烧失物，经湿法共磨、挤压成型、煅烧和破碎制得体积密度为1.1～1.3g/cm3的莫来石轻质骨料。该方法的缺陷主要体现在：(1)该产品原料成本较高；(2)生产工艺复杂，能耗高；(3)破碎破坏了骨料的表面结构，且产品的粒径不易控制。
[0006]CN101265118A公开了一种微孔莫来石轻质骨料及其制备方法，该产品了以 35～40％的铝矾土生料、14～20％的煤矸石、4～13％的锯末和27～45％的石油焦炭为原料，湿磨共混、挤压成型、煅烧和破碎得到体积密度为1.0～1.2g/cm3的莫来石骨料。该方法也有一定的局限性，具体表现为：(1)煤矸石利用量少；(2) 破碎破坏了骨料的组织结构，且产品粒度不容易控制；(3)用400～450目的筛下物成型，无起支撑作用的骨料成分，高温煅烧存在较大的线变化；且未能利用煤矸石颗粒中的少量碳在煅烧过程中能烧失造孔，产品的导
热系数较高。
[0007]综上所述，提供一种低成本、工艺简单及性能优良莫来石轻质骨料及其制备方法具有重要的意义。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种稻壳遗态结构莫来石轻质骨料及其制备方法，所述莫来石轻质骨料利用大量堆积的固体废弃物煤矸石和农业废弃物稻壳，变废为宝，改性后的稻壳更是可以降低材料气孔尺寸，得到的莫来石轻质骨料性能高，且极大地减少了生产升本；所述制备方法工艺简单，适用于工业化生产。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种稻壳遗态结构莫来石轻质骨料，所述莫来石轻质骨料的原料包括50～90份煤矸石，例如50份、60份、70份、80份或90份等；5～20份矾土，例如5份、10份、15份或20份等；5～30份粘土，例如5份、 10份、15份、20份、25份或30份等；5～30份造孔剂，例如5份、10份、15 份、20份、25份或30份等；8～20份水，例如8份、10份、15份或20份等； 0.05～5.0份结合剂，例如0.05份、0.1份、0.5份、1.0份、2.0份、3.0份、4.0 份或5.0份等，上述数值的选择并不仅限于所列举的数值，在各自的数值范围内其他未列举的数值同样适用；
[0011]所述造孔剂包括改性稻壳。
[0012]本专利技术中，所用主要原料为目前大量堆积的固体废弃物煤矸石和农业废弃物稻壳，变废为宝，节约了大量煤矸石和稻壳处理的费用；另外，稻壳在高温烧成过程中遗留的硅骨架会与改性物质中多余的组分反应，在稻壳烧失形成的气孔内生成编织的莫来石晶须，进一步降低气孔尺寸，提升材料的气孔率以及常温耐压强度。
[0013]本专利技术中，由于改性稻壳发挥十分重要的作用，因此其加入量需进行控制。若改性稻壳的加入量过多，会导致骨料气孔率较高，气孔孔径较大，且稻壳烧失后SiO2较多，骨料中低熔物较多，使用温度会降低；若改性稻壳的加入量过少，则骨料气孔率低，莫来石晶须编织形成的微孔数量也会降低，导致材料导热系数增高。
[0014]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0015]作为本专利技术优选的技术方案，所述煤矸石中Fe2O3含量≤3.0wt％，例如1.0wt％、 1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％或3.0wt％等；TiO2含量≤5.0wt％，例如1.0wt％、2.0wt％、 3.0wt％、4.0wt％或5.0wt％等，上述数值的选择并不仅限于所列举的数值，在各自的数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0016]优选地，所述煤矸石粒径≤0.074mm，例如0.060mm、0.062mm、0.064mm、 0.066mm、0.068mm、0.070mm、0.072mm或0.074mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]作为本专利技术优选的技术方案，所述矾土中Al2O3含量≥45wt％，例如45wt％、 50wt％、55wt％、60wt％、65wt％或70wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述矾土的粒径≤0.088mm，例如0.070mm、0.072mm、0.074mm、 0.076mm、
0.078mm、0.080mm、0.082mm、0.086mm或0.088mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]作为本专利技术优选的技术方案，所述粘土中Al2O3含量≥25wt％，例如25wt％、 30wt％、35wt％、40wt％、45wt％或50wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稻壳遗态结构莫来石轻质骨料，其特征在于，所述莫来石轻质骨料的原料包括50～90份煤矸石、5～20份矾土、5～30份粘土、5～30份造孔剂、8～20份水以及0.05～5.0份结合剂；所述造孔剂包括改性稻壳。2.根据权利要求1所述的莫来石轻质骨料，其特征在于，所述煤矸石中Fe2O3含量≤3.0wt％，TiO2含量≤5.0wt％；优选地，所述煤矸石粒径≤0.074mm。3.根据权利要求1或2所述的莫来石轻质骨料，其特征在于，所述矾土中Al2O3含量≥45wt％；优选地，所述矾土的粒径≤0.088mm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的莫来石轻质骨料，其特征在于，所述粘土中Al2O3含量≥25wt％；优选地，所述粘土的粒径≤0.045mm。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的莫来石轻质骨料，其特征在于，所述改性稻壳包括铝溶胶改性稻壳；优选地，所述铝溶胶改性稻壳中Al2O3含量≥5wt％；优选地，所述改性稻壳的粒径≤0.045mm。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的莫来石轻质骨料，其特征在于，所述结合剂包括水玻璃、磷酸二氢铝、木质素磺酸钠、羧甲基纤维素或糊精中的任意一种或至少两种的组合。7.一种稻壳遗态结构莫来石轻质骨料的制备方法，所述莫来石轻质骨料为权利要求1
‑
6任一项所述的莫来石轻质骨料，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珊，王艳，雷皓翔，刘静静，
申请(专利权)人：焦作诺尔曼炉业有限公司，
类型：发明
国别省市：