專利名稱：非金屬空心球的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及ー種非金屬空心球。
背景技術(shù)：
空心球作為常見且極為重要的耐火材料，目前被窯爐所用耐火材料廣泛使用。通常，其包括主要成分為氧化鋁或氧化鋯的金屬空心球，他們分別以含鋁材料或含鋯材料作為主要原料而制備。這些空心球雖然耐火溫度較高，但是成本極高，不利于空心球的推廣普及。同時，高爐爐渣是大量存在的廢棄物，其處理后主要用途如下I、生產(chǎn)礦渣水泥。
2、生產(chǎn)礦渣磚和濕碾礦渣混凝土制品。3、用于隔熱填料?？纱婀柙柰劣糜诟魺崽盍?，節(jié) 約成本。4、生產(chǎn)礦渣微粉。這些用途雖然可以對高爐爐渣進行廢物利用，但是所制備產(chǎn)品的附加值均較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種非金屬空心球，它具有成本較低，從而利于空心球的推廣普及的特點。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是非金屬空心球，其組成包括有CaO，且按質(zhì)量比計CaO的含量不低于15%。所述的非金屬空心球，其組成按質(zhì)量比計包括有CaO :15^44. 5%，SiO2 =18^40. 5%，Al2O3 10. 0 21. 4%, MgO :2. 0 14. 5%。所述的非金屬空心球，其組成按質(zhì)量比計包括有CaO 26. 7^44. 3%，SiO2 18. 0 31. 0%, Al2O3 11. 2 21. 4%, MgO :8. I 11. 6%。所述的非金屬空心球，其組成按質(zhì)量比計包括有CaO 35. 4^38. 9%，SiO2 24. I 31. 0%, Al2O3 13. 9 14. 0%, MgO :9. 2 10. 8%。所述的非金屬空心球，其組成按質(zhì)量比計包括有CaO 38. 5%，SiO2 :32. 0%，Al2O3
11.2%, MgO :9. 3%o所述的非金屬空心球，其組成按質(zhì)量比計包括有CaO 44. 5%，SiO2 :18. 0%，Al2O3 13. 9%, MgO 10. 8%o本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點是成本較低，利于空心球的推廣普及。本發(fā)明的非金屬空心球組分中以CaO為主，而CaO來源廣泛且價低，從而成本較低。比如，該非金屬空心球能夠以高爐爐渣為主要原料。所用高爐爐渣的利用屬于廢物再利用，減少了其作為廢料時的土地占用堆積，對環(huán)境極為友好，且原料易得、材料成本極低。
具體實施例方式以下所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不因此而限定本發(fā)明的保護范圍。以下實施例中所謂任意組合形成的混合物中，各組分均無比例要求。
實施例I :非金屬空心球通過依次包括有以下步驟的方法制備
A)將熔融的高爐爐渣3000kg直接通過流道進入到電弧爐中加熱熔煉；加熱熔煉溫度為 1400°C。B)保溫精煉。經(jīng)步驟A)中加熱至熔融狀態(tài)的高爐爐渣保溫在1400°C，進行精煉，持續(xù)時間為5min。C)傾倒電弧爐，在電弧爐出口下方，用壓縮空氣噴吹熔體，該壓縮空氣與熔體流道成30°的夾角，壓縮空氣的噴吹壓カ為4kg/cm2。即得非金屬空心球成品I共計1950kg。經(jīng)測試，該實施例所得非金屬空心球的組分按質(zhì)量比計為CaO 38. 5%，SiO2 32. 0%, Al2O3 11. 2%, MgO :9. 3%。實施例2 :非金屬空心球通過依次包括有以下步驟的方法制備
A)將固態(tài)的高爐爐渣3000kg加入到電弧爐中加熱熔煉；加熱熔煉溫度為1500° C。B)保溫精煉。經(jīng)步驟A)中加熱至熔融狀態(tài)的高爐爐渣保溫在1500°C，進行精煉，持續(xù)時間為lOmin。C)傾倒電弧爐，在電弧爐出口下方，用壓縮空氣噴吹熔體，該壓縮空氣與熔體流道成40°的夾角，壓縮空氣的噴吹壓カ為6kg/cm2。即得非金屬空心球成品2共計2100kg。經(jīng)測試，該實施例所得非金屬空心球的組分按質(zhì)量比計為CaO 38. 6%，SiO2 31. 8%, Al2O3 11. 2%, MgO :9. 3%。實施例3 :非金屬空心球通過依次包括有以下步驟的方法制備
A)將熔融的高爐爐渣3000kg直接通過流道進入到電弧爐中加熱熔煉；加熱熔煉溫度為 1600°C。B)保溫精煉。經(jīng)步驟A)中加熱至熔融狀態(tài)的高爐爐渣保溫在1600°C，進行精煉，持續(xù)時間為15min。C)傾倒電弧爐，在電弧爐出口下方，用壓縮空氣噴吹熔體，該壓縮空氣與熔體流道成50°的夾角，壓縮空氣的噴吹壓カ為8kg/cm2。即得非金屬空心球成品3共計2250kg。經(jīng)測試，該實施例所得非金屬空心球的組分按質(zhì)量比計為CaO 38. 7%，SiO2 31. 6%, Al2O3 11. 3%, MgO :9. 4%。實施例4 :非金屬空心球通過依次包括有以下步驟的方法制備
A)將熔融的高爐爐渣3000kg通過渣盆加到電弧爐中加熱熔煉；加熱熔煉溫度為1700°C。B)保溫精煉。經(jīng)步驟A)中加熱至熔融狀態(tài)的高爐爐渣保溫在1700°C，進行精煉，持續(xù)時間為25min。C)傾倒電弧爐，在電弧爐出口下方，用壓縮空氣噴吹熔體，該壓縮空氣與熔體流道成60°的夾角，壓縮空氣的噴吹壓カ為lOkg/cm2。即得非金屬空心球成品4共計2400kg。經(jīng)測試，該實施例所得非金屬空心球的組分按質(zhì)量比計為CaO 38. 9%，SiO2 31. 2%, Al2O3 11. 3%, MgO :9. 4%。實施例5 :非金屬空心球通過依次包括有以下步驟的方法制備
A)將固態(tài)高爐爐渣3000kg直接通過流道進入到電弧爐中加熱熔煉；加熱熔煉溫度為1650°C。B)保溫精煉。經(jīng)步驟A)中加熱至熔融狀態(tài)的高爐爐渣保溫在1650°C，進行精煉，持續(xù)時間為30min。C)傾倒電弧爐，在電弧爐出口下方，用壓縮空氣噴吹熔體，該壓縮空氣與熔體流道成60°的夾角，壓縮空氣的噴吹壓カ為6kg/cm2。。即得非金屬空心球成品5共計2450kg。經(jīng)測試，該實施例所得非金屬空心球的組分按質(zhì)量比計為CaO 38. 1%，SiO2 31. 5%, Al2O3 11. 0%, MgO :9. 2%。實施例6 :與實施例I的區(qū)別在于步驟A)的加熱熔煉過程中加入堿金屬化合物30kg。該堿金屬化合物為純堿、芒硝、碳酸鉀、硝酸鉀中的ー種或ー種以上的任意組合。同時，步驟C)所用壓縮空氣以高溫火焰代替。最終得成品6共計2570kg。 經(jīng)測試，該實施例所得非金屬空心球的組分按質(zhì)量比計為CaO 35. 4%，SiO2 29. 4%, Al2O3 10. 0%, MgO :14. 5%。實施例7 :與實施例2的區(qū)別在于步驟A)的加熱熔煉過程中加入堿土金屬化合物240kg。 該堿土金屬化合物為含鎂材料、含鈣材料中的ー種或ー種以上的任意組合。其中，含鎂材料為廢鎂碳磚、廢鎂磚、廢鎂鈣磚、輕燒氧化鎂粉、鎂砂、白云石、菱鎂礦中的一種或ー種以上的任意組合；含鈣材料為生石灰、消石灰、石灰?guī)r、白云石、方解石、鋼渣中的ー種或ー種以上的任意組合。同時，步驟C)所用壓縮空氣以高溫火焰代替。最終的成品7共計 2600kg。經(jīng)測試，該實施例所得非金屬空心球的組分按質(zhì)量比計為CaO 37. 3%，SiO2 31. 0%, Al2O3 10. 7%, MgO 11. 6%。實施例8 :與實施例3的區(qū)別在于步驟A)的加熱熔煉過程中加入堿金屬化合物和堿土金屬化合物的混合物100kg。其中，堿金屬化合物和堿土金屬化合物的比例不限。該堿金屬化合物為純堿、芒硝、碳酸鉀、硝酸鉀中的ー種或ー種以上的任意組合。該堿土金屬化合物為含鎂材料、含鈣材料中的ー種或ー種以上的任意組合。含鎂材料為廢鎂碳磚、廢鎂磚、廢鎂鈣磚、輕燒氧化鎂粉、鎂砂、白云石、菱鎂礦中的ー種或ー種以上的任意組合；含鈣材料為生石灰、消石灰、石灰?guī)r、白云石、方解石、鋼渣中的ー種或ー種以上的任意組合。最終的成品8共計2570kg。經(jīng)測試，該實施例所得非金屬空心球的組分按質(zhì)量比計為CaO 40. 1%，SiO2 28. 0%, Al2O3 11. 7%, MgO :9. Tl。實施例9 :與實施例4的區(qū)別在于步驟A)的加熱熔煉過程中加入含碳材料60kg。該含碳材料為石墨、碳球、石油焦、煅后焦、煤、焦炭、浙青、木炭、廢含碳磚中的ー種或ー種以上的任意組合。最終得成品9共計2500kg。經(jīng)測試，該實施例所得非金屬空心球的組分按質(zhì)量比計為CaO 40. 7%，SiO2 26. 5%, Al2O3 12. 1%，MgO :9. 8%。實施例10 :與實施例5的區(qū)別在于步驟A)的加熱熔煉過程中加入含碳材料90kg。該含碳材料為石墨、碳球、石油焦、煅后焦、煤、焦炭、浙青、木炭、廢含碳磚中的ー種或一種以上的任意組合。最終得成品10共計2480kg。經(jīng)測試，該實施例所得非金屬空心球的組分按質(zhì)量比計為CaO 41. 8%，SiO2 24. 1%，Al2O3 12. 7%, MgO :10. 1%。實施例11 :與實施例6的區(qū)別在于步驟A)的加熱熔煉過程中加入含碳材料150kg。該含碳材料為石墨、碳球、石油焦、煅后焦、煤、焦炭、浙青、木炭、廢含碳磚中的ー種或ー種以上的任意組合。最終得成品11共計2400kg。經(jīng)測試，該實施例所得非金屬空心球的組分按質(zhì)量比計為CaO 44. 5%, SiO2 18. 0%, Al2O3 13. 9%, MgO 10. 8%。實施例12 :與實施例7的區(qū)別在于步驟A)的加熱熔煉過程中加入含碳材料240kg。該含碳材料為石墨、碳球、石油焦、煅后焦、煤、焦炭、浙青、木炭、廢含碳磚中的ー種或ー種以上的任意組合。最終得成品12共計2340kg。經(jīng)測試，該實施例所得非金屬空心球的組分按質(zhì)量比計為CaO 44. 3%，SiO2 18. 5%, Al2O3 14. 0%, MgO 10. 0%。實施例13 :非金屬空心球通過依次包括有以下步驟的方法制備
A)將熔融的錳鐵高爐爐渣3000kg直接通過流道進入到電弧爐中加熱熔煉；加熱熔煉溫度為1600° C。B)保溫精煉。經(jīng)步驟A)中加熱至熔融狀態(tài)的高爐爐渣保溫在1600°C，進行精煉，持續(xù)時間為15min。C)傾倒電弧爐，在電弧爐出口下方，用壓縮空氣噴吹熔體，該壓縮空氣與熔體流道成50°的夾角，壓縮空氣的噴吹壓カ為6kg/cm2。即得非金屬空心球成品13共計2060kg。經(jīng)測試，該實施例所得非金屬空心球的組分按質(zhì)量比計為CaO 15. 0%，SiO2 40. 5%, Al2O3 21. 4%, MgO :2. 0%。實施例14 :非金屬空心球通過依次包括有以下步驟的方法制備
A)將固體釩鈦高爐爐渣3000kg通過渣盆加到電弧爐中加熱熔煉；加熱熔煉溫度為1700°C。B)保溫精煉。經(jīng)步驟A)中加熱至熔融狀態(tài)的高爐爐渣保溫在1700°C，進行精煉，持續(xù)時間為30min。C)傾倒電弧爐，在電弧爐出口下方，用高溫火焰噴吹熔體，該高溫火焰與熔體流道成45°的夾角，壓縮空氣的噴吹壓カ為10kg/cm2。即得非金屬空心球成品14共計2200kg。經(jīng)測試，該實施例所得非金屬空心球的組分按質(zhì)量比計為CaO 26. 7%，SiO2 21. 5%, Al2O3 12. 7%, MgO :8. 1%。由以上實施例可知，制備本發(fā)明的非金屬空心球可以以高爐爐渣作為主要原料，采取不同的制備エ藝，特別是不同的エ藝參數(shù)得到不同組分的的非金屬空心球。實施例15 :將本發(fā)明所述的非金屬空心球為主要原料以常規(guī)方法制備為低溫耐火材料。其中，在該低溫耐火材料制備的原料中，非金屬空心球以質(zhì)量份計可以不低于所有原料的總質(zhì)量50%。實施例16 :將本發(fā)明所述的非金屬空心球為原料以常規(guī)方法制備為墻體保溫材料。其中，在墻體保溫材料制備的原料中，非金屬空心球以質(zhì)量份計可以不低于所有原料的總質(zhì)量50%。由實施例15和16可知,本發(fā)明的非金屬空心球可以用于制備低溫耐火材料的主要原料。效果例經(jīng)實際測試和實際使用，成品f 13技術(shù)指標、制備成本見表I。表I :本發(fā)明的各成品空心球以及氧化鋁、氧化鉻的成分含量、技術(shù)指標、制備成本對照表
權(quán)利要求
1.非金屬空心球，其組成包括有CaO，且按質(zhì)量比計CaO的含量不低于15%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非金屬空心球，其組成按質(zhì)量比計包括有CaO15. (T44. 5%，SiO2 :18 40. 5%, Al2O3 :10. 0 21. 4%, MgO :2. 0 14. 5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非金屬空心球，其組成按質(zhì)量比計包括有CaO26. 7^44. 3%，SiO2 18. 0 31. 0%, Al2O3 11. 2 21. 4%, MgO :8. I 11. 6%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非金屬空心球，其組成按質(zhì)量比計包括有CaO35. 4^38. 9%， SiO2 24. I 31. 0%, Al2O3 :13. 9 14. 0%, MgO :9. 2 10. 8%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非金屬空心球，其組成按質(zhì)量比計包括有CaO38. 5%, SiO2 32.0%, Al2O3 11. 2%, MgO 9. 3%。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非金屬空心球，其組成按質(zhì)量比計包括有CaO15. 0%, SiO2 40. 5%, Al2O3 21. 4%, MgO :2. 0%。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非金屬空心球，其組成按質(zhì)量比計包括有CaO44. 5%, SiO2 .18.0%, Al2O3 13. 9%, MgO 10. 8%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非金屬空心球，其組成包括有CaO，且按質(zhì)量比計CaO的含量不低于15%。進一步具體，所述的非金屬空心球，其組成按質(zhì)量比計包括有CaO15~44.5%，SiO218~40.5%，Al2O310.0~21.4%，MgO2.0~14.5%。本發(fā)明所具有的優(yōu)點是成本較低，利于空心球的推廣普及。
文檔編號C04B35/66GK102807382SQ20121030585
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者王家邦 申請人:蘇州羅卡節(jié)能科技有限公司