【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于耐火材料，具体涉及一种低导热耐碱矾土基莫来石合成料及其制备方法。
技术介绍
1、目前，水泥回转窑预热带和安全带所使用的镁铝尖晶石及莫来石-碳化硅质耐火材料导热系数较高，造成了其热效率较低、co2排放量偏高。随着我国双碳政策的逐步深入，迫切需要解决水泥工业热损失过高的痛点难题。水泥回转窑中的热量约60%通过耐火材料散热而损失，大量采用低导热耐火材料是降低水泥工业热损失的有效办法，也是实现水泥工业“双碳”目标的有效途径。传统烧失法制备的多孔耐火材料导热系数虽低，但高温使用性能差，易受碱侵蚀损毁，严重时会导致窑体断裂，不仅会影响到水泥窑的正常运行，同时给生产安全带来极大隐患。需开发出低导热、高强度、耐碱侵蚀性能好的耐火原料，在满足炉衬使用寿命的条件下减少水泥工业的热损失和碳排放。
2、低品位铝矾土高温煅烧后以莫来石和高硅氧玻璃相为主，两种物相的导热系数低，耐碱性能好，是较为理想的高温隔热原料。以低品位铝矾土为主要原料，制备低导热、高强度、微闭孔结构的耐火原材料，不仅对有利于高温工业的节能，并且为低品位铝矾土的品质升级、产品附加值的提高起到关键作用。公开号为cn103979977a公布了一种以中低品位铝矾土为主要原料，通过引入有机烧失物造孔，经1250~1450℃烧成，得到体积密度≤0.48g/cm3，耐压强度≥1.2mpa的莫来石轻质耐火材料，该方法制备的莫来石体积密度低，显气孔率高，适用于温度较低的隔热层。公开号cn106431434a公布了一种闭孔型矾土基莫来石材料及其制备方法，以铝矾土生矿粉和二氧化硅为
3、近年来，随着水泥工业协同处理固废技术的发展，水泥回转窑中碱性氧化物的含量明显增大，导致炉衬耐火材料更易被碱侵蚀形成霞石类矿物，从而造成碱裂，严重影响了耐火炉衬的使用寿命。因此，在水泥窑服役环境恶劣和高温工业节能降碳的迫切需求下，亟需进一步对低导热莫来石合成料改性改型，进而提高其抗碱侵蚀性能和高温力学性能，减少水泥回转窑热损失的同时提高耐火衬体的服役性能，满足现代水泥工业应用的条件。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低导热耐碱矾土基莫来石合成料及其制备方法，所制备的低导热耐碱矾土基莫来石合成料具有导热系数低、高温力学性能好、抗碱侵蚀性能优异的特点。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种低导热耐碱矾土基莫来石合成料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1、按照质量百分比将70~92wt%的低铝叶腊石、6~15wt%的氧化锆质原料、1~15wt%的天然石英共磨成800目细粉，加入一定量有机结合剂后造粒，在1420~1480℃温度下煅烧1~2h，获得具有低熔融温度的改性sio2细颗粒；
5、步骤2、按照质量百分比将70~85wt%的低品位铝矾土细粉、10~25wt%的改性sio2细颗粒、4~8wt%的氧化铝质原料混合均匀，在80~120mpa压力下制成坯体，经1550~1630℃保温3~10h煅烧，冷却、破碎后即得低导热耐碱矾土基莫来石合成料。
6、进一步，步骤1中原料质量百分比为75~85wt%的低铝叶腊石、7~10wt%的氧化锆质原料、7~15wt%的天然石英，煅烧温度为1450~1480℃。
7、进一步，步骤2中原料质量百分比为70~80wt%的低品位铝矾土细粉、15~20wt%的改性sio2细颗粒、6~8wt%的氧化铝质原料，煅烧温度为1600~1630℃。
8、进一步，步骤1中所述的低铝叶腊石中al2o3含量≤18wt%，sio2含量≥80wt%，原料粒径≤325目。
9、进一步，步骤1中所述的氧化锆质原料取自锆英石、用后氧化锆耐火材料、用后氧化锆-刚玉质耐火材料、用后氧化锆-莫来石质耐火材料中的一种或两种，原料中zro2含量≥45.5wt%，原料粒径≤325目。
10、进一步，步骤1中所述的天然石英中sio2含量≥99.0wt%，原料粒径≤325目。
11、进一步，步骤1中所述制备的改性sio2细颗粒粒径0.045~0.3mm，熔融温度≤1530℃。
12、进一步，步骤1中有机结合剂为黄糊精、纸浆废液粉、聚乙烯醇溶液中的一种。
13、进一步，步骤1中有机结合剂的用量为原料之和的2~5%，优选为4%。
14、进一步，步骤2中所述的低品位铝矾土细粉取自iii级、iv级铝矾土中的一种或两种的组合，灼减后al2o3含量为48~70wt%，sio2含量为25~50wt%，fe2o3含量≤2.0wt%，原料粒径≤200目。
15、进一步，步骤2中所述的氧化铝质原料取自γ-al2o3、α-al2o3、氢氧化铝、三水铝石的一种，灼减后al2o3含量≥97.5wt%，原料粒径≤325目。
16、一种低导热耐碱矾土基莫来石合成料，由上述制备方法制备得到，所制备的低导热耐碱矾土基莫来石合成料的体积密度为2.0~2.10g/cm3，显气孔率为3~10%，常温耐压强度为80~100mpa，荷重软化温度（0.2mpa）为1500~1600℃，1000℃时的导热系数为0.5~0.6w/(m·k)。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
18、1、针对目前铝硅质耐火材料导热系数偏高抗碱侵蚀性能差的问题，本专利技术基于al2o3-sio2-zro2三元体系的低熔融温度区域设计改性sio2细颗粒的组成。在加热过程中，步骤1所制备具有低熔融温度的改性sio2细颗粒转化为富硅液相，并向周围扩散形成多孔结构。孔壁处的莫来石晶体在充足的液相环境下生长，形成了交叉连锁的网络结构，优化了多孔莫来石合成料的力学性能。改性sio2细颗粒中的zro2在液相扩散驱动下均匀分散在合成料的高硅氧玻璃相中，从而增加了合成料中高温液相粘度，大幅提高了低导热莫来石合成料的抗碱侵蚀性能。
19、2、本方法以资源丰富且难处理的低品位铝矾土和低铝叶腊石为主要原料合成低导热耐碱矾土基莫来石，提高了铝硅质耐火资源的综合利用率和产品附加值。采用高温液相扩散原位成孔技术得到多孔结构的合成料，规模化生产效率高，制备过程无需引入有机烧失物造孔，避免有害气体排放造成大气污染。
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1.一种低导热耐碱矾土基莫来石合成料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的低导热耐碱矾土基莫来石合成料的制备方法，其特征在于，步骤1中原料质量百分比为75~85wt%的低铝叶腊石、7~10wt%的氧化锆质原料、7~15wt%的天然石英，煅烧温度为1450~1480℃。
3.根据权利要求1所述的低导热耐碱矾土基莫来石合成料的制备方法，其特征在于，步骤2中原料质量百分比为70~80wt%的低品位铝矾土细粉、15~20wt%的改性SiO2细颗粒、6~8wt%的氧化铝质原料，煅烧温度为1600~1630℃。
4.根据权利要求1所述的低导热耐碱矾土基莫来石合成料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的低铝叶腊石中Al2O3含量≤18wt%，SiO2含量≥80wt%，原料粒径≤325目。
5.根据权利要求1所述的低导热耐碱矾土基莫来石合成料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的氧化锆质原料取自锆英石、用后氧化锆耐火材料、用后氧化锆-刚玉质耐火材料、用后氧化锆-莫来石质耐火材料中的一种或两种，原料中ZrO2含量≥
6.根据权利要求1所述的低导热耐碱矾土基莫来石合成料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的天然石英中SiO2含量≥99.0wt%，原料粒径≤325目。
7.根据权利要求1所述的低导热耐碱矾土基莫来石合成料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述制备的改性SiO2细颗粒粒径0.045~0.3mm，熔融温度≤1530℃。
8.根据权利要求1所述的低导热耐碱矾土基莫来石合成料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的低品位铝矾土细粉取自III级、IV级铝矾土中的一种或两种的组合，灼减后Al2O3含量为48~70wt%，SiO2含量为25~50wt%，Fe2O3含量≤2.0wt%，原料粒径≤200目。
9.根据权利要求1所述的低导热耐碱矾土基莫来石合成料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的氧化铝质原料取自γ-Al2O3、α-Al2O3、氢氧化铝的一种，灼减后Al2O3含量≥97.5wt%，原料粒径≤325目。
10.一种低导热耐碱矾土基莫来石合成料，其特征在于，由权利要求1～9任意一项权利要求所述的制备方法制备得到，所制备的低导热耐碱矾土基莫来石合成料的体积密度为2.0~2.10g/cm3，显气孔率为3~10%，常温耐压强度为80~100MPa，荷重软化温度（0.2MPa）为1500~1600℃，1000℃时的导热系数为0.5~0.6W/(m·K)。
...【技术特征摘要】
1.一种低导热耐碱矾土基莫来石合成料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的低导热耐碱矾土基莫来石合成料的制备方法，其特征在于，步骤1中原料质量百分比为75~85wt%的低铝叶腊石、7~10wt%的氧化锆质原料、7~15wt%的天然石英，煅烧温度为1450~1480℃。
3.根据权利要求1所述的低导热耐碱矾土基莫来石合成料的制备方法，其特征在于，步骤2中原料质量百分比为70~80wt%的低品位铝矾土细粉、15~20wt%的改性sio2细颗粒、6~8wt%的氧化铝质原料，煅烧温度为1600~1630℃。
4.根据权利要求1所述的低导热耐碱矾土基莫来石合成料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的低铝叶腊石中al2o3含量≤18wt%，sio2含量≥80wt%，原料粒径≤325目。
5.根据权利要求1所述的低导热耐碱矾土基莫来石合成料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的氧化锆质原料取自锆英石、用后氧化锆耐火材料、用后氧化锆-刚玉质耐火材料、用后氧化锆-莫来石质耐火材料中的一种或两种，原料中zro2含量≥45.5wt%，原料粒径≤325目。
6.根据权利要求1所述的低导热耐碱矾土基莫来石合成料的制备方法，其特征在于，步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵飞，胡杨，任鹏帅，黄贞妮，刘新红，葛铁柱，马成良，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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