專利名稱：一種高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及耐 火材料，尤其是一種結構隔熱一體化復合磚及制備方法。
背景技術：
耐高溫隔熱材料是各種窯爐等熱工設備的關鍵部分，耐高溫隔熱材料直接接觸火焰，要求既耐高溫又隔熱節(jié)能，對材料的性能要求特別高。開發(fā)輕質(zhì)、高強、熱震穩(wěn)定性好、 使用溫度高能滿足輕質(zhì)結構高溫窯爐所需的材料，改變傳統(tǒng)高溫窯爐采用重質(zhì)材料而存在的熱容量大、升溫速率小、能耗大、使用壽命短、施工維修量大等缺點，為建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會服務。氧化鋁空心球已經(jīng)在耐火保溫隔熱領域得到廣泛應用，空心球利用了封閉空腔熱阻大的特點，隔熱效果好，強度高，耐高溫，抗剝落。輕質(zhì)氧化鋁空心球制品克服了泡沫氧化鋁產(chǎn)品強度低、高溫抗蠕變性能差的特點，不但可以直接接觸火焰，還可以作為隔熱層使用，但其荷重軟化溫度有待于進一步提高，特別是爐齡得到提高之后，由于煙氣中的低熔點揮發(fā)成份進入及長時間蠕變作用易造成爐體內(nèi)襯變形內(nèi)突，爐頂塌陷。為進一步延長窯爐壽命，為滿足節(jié)能降耗的要求，浙江大學材料系無機非金屬材料研究所結合本所在高溫材料制備和高溫節(jié)能技術方面的優(yōu)勢，利用研究所專有技術開發(fā)了結構隔熱一體化復合磚， 致密工作層用來承重，同時提高窯爐致密性和降低高溫蠕變，輕質(zhì)隔熱層主要用于隔熱和提高抗熱震性，以便進一步提高爐齡，達到節(jié)能降耗的目的。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有耐火復合磚及制備方法的耐磨性較差、結構強度較低、保溫隔熱性能較差的不足，本發(fā)明提供一種耐磨性良好、結構強度較高、保溫隔熱性能良好的高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚及制備方法。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚，包括高硅質(zhì)重質(zhì)工作層和以輕質(zhì)骨料和粉料制備的輕質(zhì)隔熱層，由重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層復合而成，重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1。優(yōu)選的，所述重質(zhì)工作層中，要求5102質(zhì)量百分含量彡70%，其余為原料引入的其他成分。更為優(yōu)選的所述重質(zhì)工作層中，原料主要由硅石和焦寶石組成。進一步，輕質(zhì)隔熱層中采用的骨料為剛玉空心球、鋁鈣空心球、輕質(zhì)莫來石骨料、 輕質(zhì)高鋁骨料、漂珠和輕質(zhì)陶粒中的一種或幾種，再進一步，所述輕質(zhì)隔熱層中，各種種類的輕質(zhì)骨料化學組分質(zhì)量百分含量如下 1)剛玉空心球，其中Al2O3大于93% ；2)鋁鈣空心球，其中六1203為0. 1 99. 9%，CaO為 0. 1 99. 9% ；3)輕質(zhì)莫來石骨料，其中Al2O3大于65% ；4)輕質(zhì)高鋁骨料，其中Al2O3大于70%，其余為原料引入的其他成分；5)漂珠，其中々1203%為25 40%，50 65%%，其余為原料引入的其他成分；6)輕質(zhì)陶粒，其中Al2O3%為18 25%，SiO2%為 55 65%，其余為原料引入的其他成分。一種高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚的制備方法，所述制備方法的步驟如下(1)重質(zhì)工 作層配料所述重質(zhì)工作層中，要求5102質(zhì)量百分含量彡70%，其余為原料引入的其他成分。 所述重質(zhì)工作層材質(zhì)由硅石和焦寶石組成，按配比與外加結合劑一起混勻備用；(2)輕質(zhì)隔熱層配料輕質(zhì)隔熱層骨料選用剛玉空心球、鋁鈣空心球、輕質(zhì)莫來石骨料、輕質(zhì)高鋁骨料、 漂珠、輕質(zhì)陶粒中的一種或幾種輕質(zhì)骨料的混合，按配比要求把輕質(zhì)骨料、粉料和外加結合劑混勻；(3)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1，加料后抽出隔板，采用振動加壓或機壓成型；(4)燒成成型后的坯體取出經(jīng)80 150°C烘干后裝窯于1350 1400°C保溫3 8小時燒成。進一步，所述步驟(3)中，成型過程在振動壓機、摩擦壓機或油壓機上進行。再進一步，所述步驟(1)中，重質(zhì)工作層采用的原料顆粒級配及其質(zhì)量百分含量為大于Imm顆粒35 45%，小于Imm顆粒25 35%，不大于325目細粉25 35%，外力口結合劑3 5% ；在配料時先將不大于325目粉料按比例配好后在球磨機中混合均勻，再在其余骨料顆粒與外加結合劑混合均勻后加入混合好的粉料，攪拌時間為10 30分鐘。更進一步，所述步驟(2)中，所述輕質(zhì)隔熱層采用的輕質(zhì)骨料粒徑為0. 2 5mm，自然堆積密度0. 3 1. Og/cm3，輕質(zhì)隔熱層中各原料質(zhì)量百分含量為輕質(zhì)骨料55 70%，不大于325目細粉30 45%，外加結合劑6 10%，在配料時先把輕質(zhì)骨料按比例和外加結合劑混合均勻，然后按比例加入粉料，攪拌時間為10 30分鐘。所用的外加結合劑為紙漿廢液、木質(zhì)磺酸鹽溶液、甲基纖維素溶液中的一種。本發(fā)明具有的有益效果是耐磨性良好、結構強度較高、保溫隔熱性能良好；本發(fā)明可以改變現(xiàn)有高硅質(zhì)磚結構內(nèi)襯窯爐存在的缺點，延長窯爐使用壽命，降低成本。


圖1是高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚結構圖。圖中1、重質(zhì)工作層，2、輕質(zhì)隔熱層。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。參照圖1，一種高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚，包括高硅質(zhì)重質(zhì)工作層1和以輕質(zhì)骨料和粉料制備的輕質(zhì)隔熱層2，由重質(zhì)工作層2和輕質(zhì)隔熱層2復合而成，重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1。所述重質(zhì)工作層1中，要求SiO2質(zhì)量百分含量彡70%，其余為原料引入的其他成分。所述重質(zhì)工作層1中，原料主要由硅石和焦寶石組成。輕質(zhì)隔熱層2中采用的骨料為剛玉空心球、鋁鈣空心球、輕質(zhì)莫來石骨料、輕質(zhì)高鋁骨料、漂珠和輕質(zhì)陶粒中的一種或幾種，所述輕質(zhì)隔熱層2中，各種種類的輕質(zhì)骨料化學組分質(zhì)量百分含量如下1)剛玉空心球，其中Al2O3大于93% ；2)鋁鈣空心球，其中Al2O3為0. 1 99. 9 %，CaO為0. 1 99.9% ；3)輕質(zhì)莫來石骨料，其中Al2O3大于65% ;4)輕質(zhì)高鋁骨料，其中Al2O3大于70%， 其余為原料弓I入的其他成分；5)漂珠，其中Al2O3%為25 40 %，SiO2 %為50 65 % %，其余為原料引入的其他成分；6)輕質(zhì)陶粒，其中々1203%為18 25%，Si02%*55 65%，其余為原料引入的其他成分。高硅質(zhì)重質(zhì)工作層，抗高溫蠕變；輕質(zhì)隔熱層起到隔熱作用，并具有高抗熱震性。實施例1本實施例重質(zhì)工作層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為
1 3mm焦寶石45%
小于Imm焦寶石21.7%
小于Imm硅石3.3%
325目石英粉30%
外加結合劑紙漿廢液3%其中，焦寶石牌號為YNS36，硅石牌號為GS-98. 5。按上述配比，所得重質(zhì)工作層成分的質(zhì)量百分含量Al2O3 28%, SiO2 70%，其余為原料引入的其他成分。輕質(zhì)隔熱層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為剛玉空心球45%、漂珠25%、325 目電熔剛玉30%、外加結合劑紙漿廢液6% ；其中剛玉空心球中成分質(zhì)量百分含量Al2O3為 93%，漂珠中成分質(zhì)量百分含量Al2O3為40%，SiO2為50%。高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質(zhì)工作層先將1 3mm和不大于Imm骨料顆粒與結合劑混合均勻后加入不大于325目的粉料，攪拌10分鐘后備用；高強輕質(zhì)隔熱層將輕質(zhì)骨料按比例和結合劑混合均勻，然后按比例加入粉料攪拌10分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，重質(zhì)工作層和高強輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為5 1，加料后抽出隔板，采用振動壓機機壓成型。(3)燒成成型后的坯體取出經(jīng)80°C烘干后裝窯于1400°C保溫3小時燒成。實施例2本實施例重質(zhì)工作層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量 為1 3mm硅石35%
小于Imm焦寶石22.2%
小于Imm硅石12.8%
325目石英粉30%
外加結合劑木質(zhì)磺酸鹽溶液 4%其中，焦寶石牌號為YNS36，硅石牌號為GS-98. 5。按上述配比，所得重質(zhì)工作層成分的質(zhì)量百分含量Al2O3^為8%，Si02%為90%， 其余為原料引入的其他成分。輕質(zhì)隔熱層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為鋁鈣空心球40%、輕質(zhì)高鋁骨料 15%、輕質(zhì)陶粒15%、不大于325目焦寶石30%、外加結合劑甲基纖維素溶液6% ；其中鋁鈣空心球中成分質(zhì)量百分含量Al2O3為99. 9 %，氧化鈣為0. 1 %，輕質(zhì)高鋁骨料中成分質(zhì)量百分含量Al2O3為85 %，輕質(zhì)陶粒中成分質(zhì)量百分含量Al2O3為25%，SiO2為55%。高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質(zhì)工作層先將1 3mm和不大于Imm骨料顆粒與結合劑混合均勻后加入不大于325目的粉料，攪拌30分鐘后備用。高強輕質(zhì)隔熱層將輕質(zhì)骨料按比例和結合劑混合均勻，然后按比例加入粉料攪拌20分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，重質(zhì)工作層和高強輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為3 2，加料后抽出隔板，采用振動壓機機壓成型。(3)燒成成型后的坯體取出經(jīng)100°C烘干后裝窯于1375°C保溫5小時燒成。實施例3本實施例重質(zhì)工作層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為
1 3mm硅石40%
小于Imm焦寶石20%
小于Imm硅石15%
325目石英粉25%
外加結合劑甲基纖維素溶液 4%其中，焦寶石牌號為YNS36，硅石牌號為GS-98. 5。按上述配比，所得重質(zhì)工作層成分的質(zhì)量百分含量Al2O3^為8%，Si02%為89%， 其余為原料引入的其他成分。輕質(zhì)隔熱層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為剛玉空心球40%、輕質(zhì)莫來石骨料15%、不大于325目焦寶石45%、外加結合劑紙漿廢液10% ；其中剛玉空心球中成分質(zhì)量百分含量Al2O3為96 %，輕質(zhì)莫來石骨料中成分質(zhì)量百分含量Al2O3為65 %。
高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質(zhì)工作層先將1 3mm和不大于Imm骨料顆粒與結合劑混合均勻后加入不大于325目的粉料，攪拌20分鐘后備用；輕質(zhì)隔熱層將輕質(zhì)骨料按比例和結合劑混合均勻，然后按比例加入粉料攪拌10 分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，重質(zhì)工作層和高強輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 3，加料后抽出隔板，采用振動壓機機壓成型。(3)燒成成型后的坯體取出經(jīng)100°C烘干后裝窯于1350°C保溫6小時燒成。實施例4本實施例重質(zhì)工作層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為
1 3mm硅石40%
小于Imm硅石25%
325目焦寶石粉 15% 325目石英粉 20%
外加結合劑紙漿廢液5%其中，焦寶石牌號為YNS36，硅石牌號為GS-98. 5。按上述配比，所得重質(zhì)工作層成分的質(zhì)量百分含量Al2O3^為6%，Si02%為92%， 其余為原料引入的其他成分。輕質(zhì)隔熱層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為剛玉空心球65%、不大于325目焦寶石35%、外加結合劑木質(zhì)磺酸鹽溶液9% ；其中剛玉空心球中成分質(zhì)量百分含量Al2O3 為 98%。高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質(zhì)工作層先將1 3mm和不大于Imm骨料顆粒與結合劑混合均勻后加入不大于325目的粉料，攪拌10分鐘后備用；輕質(zhì)隔熱層將輕質(zhì)骨料按比例和結合劑混合均勻，然后按比例加入粉料攪拌30 分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，重質(zhì)工作層和高強輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為2 1，加料后抽出隔板，采用油壓機機壓成型。(3)燒成成型后的坯體取出經(jīng)150°C烘干后裝窯于1380°C保溫8小時燒成。
權利要求
1.一種高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚，其特征在于包括高硅質(zhì)重質(zhì)工作層和以輕質(zhì)骨料和粉料制備的輕質(zhì)隔熱層，由重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層復合而成，重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1。
2.根據(jù)權利要求1所述的高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚，其特征在于所述重質(zhì)工作層中，要求SiO2質(zhì)量百分含量> 70%，其余為原料引入的其他成分。
3.根據(jù)權利要求2所述的高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚，其特征在于所述重質(zhì)工作層中，原料主要由硅石和焦寶石組成。
4.根據(jù)權利要求1 3之一所述的高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚，其特征在于輕質(zhì)隔熱層中采用的骨料為剛玉空心球、鋁鈣空心球、輕質(zhì)莫來石骨料、輕質(zhì)高鋁骨料、漂珠和輕質(zhì)陶粒中的一種或幾種。
5.根據(jù)權利要求4所述的高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚，其特征在于所述輕質(zhì)隔熱層中，各種種類的輕質(zhì)骨料化學組分質(zhì)量百分含量如下1)剛玉空心球，其中Al2O3大于 93% ；2)鋁鈣空心球，其中Al2O3為0. 1 99. 9%，CaO為0. 1 99. 9% ；3)輕質(zhì)莫來石骨料，其中Al2O3大于65% ；4)輕質(zhì)高鋁骨料，其中Al2O3大于70%，其余為原料引入的其他成分；5)漂珠，其中々1203%為25 40%，50 65%%，其余為原料引入的其他成分；6)輕質(zhì)陶粒，其中々1203%為18 25%，55 65%，其余為原料引入的其他成分。
6.根據(jù)權利要求1所述的高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚的制備方法，其特征在于所述制備方法的步驟如下(1)重質(zhì)工作層配料所述重質(zhì)工作層中，要求SiO2質(zhì)量百分含量>70%，其余為原料引入的其他成分。所述重質(zhì)工作層材質(zhì)由硅石和焦寶石組成，按配比與外加結合劑一起混勻備用；(2)輕質(zhì)隔熱層配料輕質(zhì)隔熱層骨料選用剛玉空心球、鋁鈣空心球、輕質(zhì)莫來石骨料、輕質(zhì)高鋁骨料、漂珠、 輕質(zhì)陶粒中的一種或幾種輕質(zhì)骨料的混合，按配比要求把輕質(zhì)骨料、粉料和外加結合劑混勻；(3)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1，加料后抽出隔板，采用振動加壓或機壓成型；(4)燒成成型后的坯體取出經(jīng)80 150°C烘干后裝窯于1350 1400°C保溫3 8小時燒成。
7.根據(jù)權利要求6所述的高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中，成型過程在振動壓機、摩擦壓機或油壓機上進行。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚的制備方法，其特征在于 所述步驟(1)中，重質(zhì)工作層采用的原料顆粒級配及其質(zhì)量百分含量為大于Imm顆粒35 45 %，小于Imm顆粒25 35 %，不大于325目細粉25 35 %，外加結合劑3 5 % ；在配料時先將不大于325目粉料按比例配好后在球磨機中混合均勻，再在其余骨料顆粒與外加結合劑混合均勻后加入混合好的粉料，攪拌時間為10 30分鐘。
9.根據(jù)權利要求6或7所述的高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中，所述輕質(zhì)隔熱層采用的輕質(zhì)骨料粒徑為0. 2 5mm，自然堆積密度0. 3 1. Og/cm3,輕質(zhì)隔熱層中各原料質(zhì)量百分含量為輕質(zhì)骨料55 70%，不大于325目細粉 30 45 %，外加結合劑6 10 %，在配料時先把輕質(zhì)骨料按比例和外加結合劑混合均勻，然后按比例加入粉料，攪拌時間為10 30分鐘。
10.根據(jù)權利要求6或7所述的高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚的制備方法，其特征在于所用的外加結合劑為紙漿廢液、木質(zhì)磺酸鹽溶液、甲基纖維素溶液中的一種。
全文摘要
一種高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚，包括高硅質(zhì)重質(zhì)工作層和以輕質(zhì)骨料和粉料制備的輕質(zhì)隔熱層，由重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層復合而成，重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1～5∶3～1。以及提供高硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚的制備方法。本發(fā)明耐磨性良好、結構強度較高、保溫隔熱性能良好。
文檔編號C04B35/66GK102230740SQ20111015046
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月6日 優(yōu)先權日2011年6月6日
發(fā)明者王家邦, 王立旺 申請人:浙江大學