一种半硅质高温发泡隔热耐火材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种半硅质高温发泡隔热耐火材料及其制备方法，涉及隔热耐火材料技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种半硅质高温发泡隔热耐火材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于耐火材料
，具体涉及一种半硅质高温发泡隔热耐火材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]高温发泡材料是一种具有三维网结构的陶瓷基高气孔率材料，具有轻质高强
、
保温隔热
、
隔音降噪
、
耐腐蚀
、
抗老化等优异性能
。
其中，高温发泡材料中的闭口气孔率高，极大减少了热传递过程中的对流传热效率，因此，表现出优良的保温隔热性能
。
高温发泡材料在建筑保温行业受到广泛的重视和关注
。
公开号为
CN107353032A
的专利技术专利提供了一种发泡陶瓷保温板的制备方法，该方法以工业无机危险废物和耐火粘土尾矿中大量的低熔点碱性氧化物助熔，
1100~1300℃
下发泡，制备出体积密度为
0.3~0.8 g/cm3，耐压强度为
2.0~8.0 MPa
之间的发泡陶瓷
。
公开号为
CN113387720A
的专利技术专利以煤矸石和钾长石为主要原料，通过添加助熔剂和发泡剂，在
800~900℃
下发泡，制得体积密度为
130~230kg/m3，抗压强度为
2.5~3.3MPa
的发泡保温材料
。
上述专利技术专利的实施丰富了高温发泡材料的制备原料和制备方法，但在高温发泡材料制备过程中引入大量助熔剂，一般在低于
1300℃
下烧成，其耐火度较低，难以满足高温工业的使用条件
。
特别是长石类矿物或碱性氧化物的引入会大幅降低液相形成的温度和液相粘度，从而大幅降低发泡材料的使用温度
。
因此，需进一步提高高温发泡材料的高温发泡温度和耐火度，改善其高温使用性能，以便达到在高温工业应用的条件
。
[0003]半硅质耐火材料是一种传统的高温材料，应用于钢包永久衬
、
水泥窑预热带等高温炉衬中，具有碱性氧化物杂质含量低，抗酸性能优良，在
1000~1400℃
高温下体积稳定好等特点
。
蔡淑萍等（高硅半硅砖的试制
[J]，耐火材料（技术简报），
1999,2:119
）以硅石和废硅砖颗粒为骨料，叶腊石和工业氧化铝为细粉，铁磷为矿化剂，
1330℃
煅烧后制备出体积密度为
2.0g/cm3左右的致密半硅砖
。
传统半硅质耐火材料耐火度低，功能较为单一，导致该类产品的附加值低
。
半硅质耐火材料的导热系数低，是理想的隔热耐火材料，然而半硅质隔热耐火材料的研究开发鲜有报道
。
基于半硅质耐火材料
SiO2含量高，
Al2O3含量低的化学组成特点，在窑炉的隔热温度区（
1100~1400℃
）使用性能稳定，较高温度（
≥1500℃
）下易熔融为高粘度液相，具有制备高温发泡隔热材料的潜在特性
。
因此，需要开发全新的工艺技术制备含大量闭气孔结构的半硅质隔热材料，能够提升半硅质耐火材料的隔热功能，减少高温设施的能量排放，对高温工业的碳达标产生积极的作用
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种半硅质高温发泡隔热耐火材料及其制备方法，本专利技术所制备的半硅质高温发泡隔热耐火材料具有导热系数低
、
力学性能好且使用温度高的特点
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种半硅质高温发泡隔热耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
首先，按照质量百分比将
26~54wt%
的低铝铝硅质天然原料
、40~65.5wt%
的硅石
、0.5~4wt%
的蓝晶石
、0.2~0.5wt%
的高温发泡剂以及
4wt%
的软质黏土结合剂混合获得混合原料；然后，将混合原料湿法共磨成
325
目
、
进入干燥塔脱水
、
造粒
、
经
100~120MPa
压力下成型得到坯体；最后，将坯体置于高温炉中
1500~1580℃
保温
1~2h
进行煅烧，冷却出炉后即得到半硅质高温发泡隔热耐火材料
。
[0006]进一步，所述低铝铝硅质天然原料为高硅叶腊石
、
富硅硅线石中的一种或两种，粒径
≤200
目
。
[0007]进一步，所述高硅叶腊石中
SiO2含量为
75%~85wt%、Al2O3含量为
15%~20wt%。
[0008]进一步，所述富硅硅线石中
SiO2含量为
65%~70wt%、Al2O3含量为
30%~40wt%。
[0009]进一步，所述硅石取自天然矿物，其中
SiO2含量
≥99.0wt%
，原料粒径
≤200
目
。
[0010]进一步，所述高温发泡剂为
TiN、TiAlN、SiC、B4C
中的一种或两种，原料粒径
≤400
目
。
[0011]进一步，所述软质黏土结合剂为广西白泥
、
球黏土
、
高岭土黏土中的一种
。
[0012]进一步，所述制备方法制备的半硅质高温发泡隔热耐火材料的结晶相以方石英为主，次晶相为莫来石，并含有
≥30%
的富硅玻璃相
。
[0013]进一步，所述制备方法制备的半硅质高温发泡隔热耐火材料的闭气孔率在
60%~90%
之间，耐压强度在
8~20MPa
之间，荷重软化温度在
1350~1450℃
之间，导热系数在
0.08~0.22W/(m
·
k)
之间
。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术以低铝铝硅质天然原料和硅石为主要原料，原料的纯度高
、
碱性氧化物杂质含量低，且未引入助熔剂，大幅提高了高温发泡材料的使用温度
。
在坯体加热过程中，原料中的蓝晶石和硅线石分解及硅石晶型转化伴随的体积膨胀效应产生大量均匀分布的初始微气孔；在高温煅烧阶段，添加的高温发泡剂进一步辅助造孔，得到的高温发泡材料孔径分布均匀
。
所制备的半硅质高温发泡隔热耐火材料以方石英为主晶相，次晶相莫来石晶粒呈现针状并穿插在富硅玻璃相之间，起到提高发泡隔热材料强度和韧性的作用
。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例1所制备的高温发泡陶瓷的照片；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种半硅质高温发泡隔热耐火材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：首先，按照质量百分比将
26~54wt%
的低铝铝硅质天然原料
、40~65.5wt%
的硅石
、0.5~4wt%
的蓝晶石
、0.2~0.5wt%
的高温发泡剂以及
4wt%
的软质黏土结合剂混合获得混合原料；然后，将混合原料湿法共磨成
325
目
、
进入干燥塔脱水
、
造粒
、
经
100~120MPa
压力下成型得到坯体；最后，将坯体置于高温炉中
1500~1580℃
保温
1~2h
进行煅烧，冷却出炉后即得到半硅质高温发泡隔热耐火材料
。2.
根据权利要求1所述的半硅质高温发泡隔热耐火材料的制备方法，其特征在于，所述低铝铝硅质天然原料为高硅叶腊石
、
富硅硅线石中的一种或两种，粒径
≤200
目
。3.
根据权利要求1所述的半硅质高温发泡隔热耐火材料的制备方法，其特征在于，所述高硅叶腊石中
SiO2含量为
75%~85wt%、Al2O3含量为
15%~20wt%。4.
根据权利要求1所述的半硅质高温发泡隔热耐火材料的制备方法，其特征在于，所述富硅硅线石中
SiO2含量为
65%~70wt%、Al2O3含量为
30%...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵飞，任鹏帅，胡杨，黄贞妮，许琳娜，刘新红，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：