專利名稱：多孔性輕質隔熱磚坯體的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉 及一種適用于高溫環(huán)境下使用的多孔性輕質隔熱磚坯體(以下簡稱“生坯”)的制備方法，屬于陶瓷和耐火材料技術領域。
背景技術：
在工業(yè)生產和科研活動中經(jīng)常需要使用高溫窯爐，為了保障窯爐的正常運行和提高能量利用效率，通常在窯爐內層耐火磚與外筒體之間引入輕質隔熱磚。對于使用溫度在1230-1500°C之間的輕質隔熱磚絕大多數(shù)是陶瓷質的多孔性燒結體，對應的密度波動在500-1500kg/m3之間，相應的導熱系數(shù)波動在O. 25-0. 50W/mK。輕質隔熱磚的核心生產工序主要包括生坯的制備和磚坯的燒制。其中，最終產品輕質隔熱磚的質量很大程度上取決于生坯質量的好壞，尤其是生坯的密度、孔隙率、孔分布、強度等因素。因此，生坯的制備技術自然成為輕質隔熱磚制備的關鍵技術之一。目前，輕質隔熱磚中氣孔的引入方式最常見的有以下3種燃盡預填物法、泡沫法、氣體發(fā)生法，其中燃盡預填物法制得的坯體存在孔隙分布不均勻，干燥過程中易變形開裂，生坯耐壓強度低等缺陷；泡沫法是一種加入物理泡沫的方法，該法制備的坯體抗壓強度較低不利于生坯搬運和碼垛；氣體發(fā)生法是一種利用化學反應產生氣體的方法，由于產生的氣泡大小均勻，可以較好的解決以上兩種方法的缺陷。CN 101948329A公開了一種引入堿性激發(fā)劑并借助于泡沫法制備輕質隔熱磚多孔坯體的方法，較好地解決了 CN 101792328A大量使用高鋁水泥的問題，降低了隔熱磚制備成本，但是，制得的坯體抗壓強度還停留在O. 1-0. 3MPa的水平，不利于大規(guī)模生產和搬運、碼垛。因此，采取何種方法在生產成本和坯體容重不變的情況下盡可能的提高坯體抗壓強度成為一個實際生產中急需解決的技術問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了改進現(xiàn)有技術的不足而提供了一種在生產成本基本不變的前提下大幅提高坯體抗壓強度的一種多孔性輕質隔熱磚坯體的制備方法。本發(fā)明的技術方案針對上述技術問題，本發(fā)明提出采用化學發(fā)泡法，引入大量細小均勻的氣孔，替代物理泡沫法，尤其是，本發(fā)明提出同時加入超細礦渣粉和堿性激發(fā)劑的方法進一步提高坯體抗壓強度。整個制備過程分為原料粉磨、原料熱處理、原料配合和料漿調制、坯體澆注、坯體養(yǎng)護和烘干五個步驟。本發(fā)明將石灰、蘇州土、葉臘石、魯山土和礦渣粉按要求的比例(具體配合比按制品用途而定)配合，加水在高速攪拌機下攪拌，之后加入減水劑、穩(wěn)泡劑、化學發(fā)泡劑和堿性激發(fā)劑制成泡沫料漿，料漿經(jīng)澆注高溫養(yǎng)護后干燥即可制得抗壓強度較高的坯體。本發(fā)明的具體技術方案一種多孔性輕質隔熱磚坯體的制備方法，其具體步驟如下A :原料粉磨各種原料經(jīng)粉磨設備磨細；
B :原料熱處理各種原料在不同溫度下預燒；C :原料配合和泡沫料漿制備將原料按石灰9. 5-16. O質量份，蘇州土 23. 5-24. O份，葉臘石10-20份，魯山土 38-41份，礦渣粉5-10份，配合；再按照質量水固比O. 60-0. 75加水，同時加入外加劑，用攪拌機均勻混合，調制成質地均勻的泡沫料漿；其中外加劑為減水劑、穩(wěn)泡劑、化學發(fā)泡劑和堿性激發(fā)劑；D :生坯澆注將調制好的泡沫料漿倒入模具之中，靜止擺放，充分發(fā)泡；E :生坯養(yǎng)護和烘干澆注后的泡沫料漿帶模蒸氣養(yǎng)護，脫模后再烘干，得到多孔性輕質隔熱磚坯體。優(yōu)選原料對應的化學成分的質量百分數(shù)范圍為CaO :12-20%, SiO2 :41-48%,Al2O3 :34-37%, Fe2O3 :0. 5_1%，其他 2. 0-3. 5%。優(yōu)選上述各種原料經(jīng)粉磨設備磨細，O. 08mm方孔篩篩余量分別控制為蘇州土O. 5-2%,葉臘石 O. 5-2%，魯山土 10-15%，石灰 O. 1-0. 5%，礦渣粉 O. 1-0. 5%?！?yōu)選上述各種原料在不同溫度下預燒預燒溫度分別為，蘇州土 700-900°C，葉臘石600-800°C，魯山土 800-900°C ;預燒時間均為1_3小時。優(yōu)選步驟C中外加劑的加入順序為先加入減水劑后在800_1000rpm下攪拌50-60s，然后加入穩(wěn)泡劑和堿性激發(fā)劑后在1400-2000rpm下攪拌100-120S，最后加入化學發(fā)泡劑后在2200-2500rpm下攪拌5_8s。優(yōu)選減水劑加入量占原料干粉質量的O. 3-0. 8%,穩(wěn)泡劑加入量占原料干粉質量的O. 3-0. 5%，化學發(fā)泡劑加入量占原料干粉質量的3. 0-4. 0%，堿性激發(fā)劑加入量占原料干粉質量的O. 3-0. 5% ;優(yōu)選所述的減水劑為聚羧酸高效減水劑、萘系高效減水劑、脂肪族高效減水劑或氨基磺酸鹽高效減水劑；所述的穩(wěn)泡劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉或十二烷基磺酸鈉；所述的化學發(fā)泡劑為雙氧水溶液或金屬鋁粉發(fā)泡劑；所述的堿性激發(fā)劑為水玻璃或NaOH、KOH或碳酸鈉。優(yōu)選步驟E中所述的蒸氣養(yǎng)護溫度為50_70°C，養(yǎng)護時間為18-24小時；烘干溫度為60-100°C，烘干時間為8-10小時；制得的多孔性輕質隔熱磚坯體的干燥密度為400-450kg/m3，耐壓強度為 O. 50-0. 60MPa。有益效果由本發(fā)明提供的方法制備輕質隔熱磚生坯具有以下有益效果I)本發(fā)明提供的方法化學發(fā)泡法制備多孔坯體，并借助于高速攪拌機，引入堿性激發(fā)劑激發(fā)原料的潛在活性，大幅度提高了坯體的抗壓強度；2)借助于本發(fā)明所提供的方法可以容易地制備出干燥密度為400_450kg/m3的生還，耐壓強度可達O. 50-0. 60MPa,明顯提高還體的抗壓強度,有利于搬運和碼垛；3)本發(fā)明提供的方法制備的生坯強度高，外形規(guī)整，體積變形小，而且可以實現(xiàn)大體積澆注之后再切割的生產工藝，生產效率大幅度提高；4)本發(fā)明提供的方法制備的生坯內部孔隙尺寸細小，分布均勻，多為獨立圓形孔，有利于成品隔熱磚的機械強度和保溫性。
具體實施例方式以下按照上文所述的低密度多孔性輕質隔熱磚生坯的制備方法，以實施例形式具體說明本發(fā)明的實施方式實施例I :I)原料篩余量分別為，蘇州土 0. 6%，葉臘石:1. 1%，魯山土 12. 8%，石灰0. 1%，礦渣粉0· 5%。其中使用O. 08mm標準篩。2)原料預燒條件分別為，蘇州土 800°C保溫I. 5h，葉臘石600°C保溫3h，魯山土 800°C保溫 2. 5h。3)原料質量比例為，石灰蘇州土 葉臘石魯山土 礦渣粉=10. 63 :23.95 20. 01 39. 35 :6. 00。按比例混合均勻，使其充分均化；配合料對應的化學成分范圍為=CaO13. 01%, SiO2 -Al. 06%, Al2O3 36. 63%, Fe2O3 O. 5%，其他 2. 6%ο 4)按照料漿水固質量比(以原料干粉質量為基準加入水的質量)0. 70加水，加入配合原料干粉質量的O. 5%的聚羧酸高效減水劑，以800rpm攪拌60s，調制成均勻和流動性良好的料漿；5)加入配合原料干粉質量O. 5%的十二烷基磺酸鈉，O. 3%的水玻璃，與料漿混合以1400rpm 攪拌 120s ；6)料漿中加入配合原料干粉質量3. 8%的化學發(fā)泡劑雙氧水，以2200rpm攪拌8s ；7)將攪拌好的料漿注入模具之中，澆注生坯，輕輕振動，靜置擺放，充分發(fā)泡；8)將燒注后的泡沫料衆(zhòng)帶模放置于溫度為50°C蒸氣養(yǎng)護箱內，養(yǎng)護為24小時；9)脫模后，置于60°C烘箱加熱烘干10小時；由此制備的生坯經(jīng)檢測主要技術性能指標如下生坯烘干密度405kg/m3 ；生坯耐壓強度0. 5 IMPa ；生坯表面開裂沒有；生坯扭曲變形沒有；實施例2 I)原料篩余量分別為，蘇州土 1. 2%，葉臘石1. 9%，魯山土 14. 3%，石灰0. 5%，礦渣粉0· 3%。其中使用O. 08mm標準篩。2)原料預燒條件分別為，蘇州土 700°C保溫3h，葉臘石800°C保溫I. 5h，魯山土 850°C保溫 I. 5h。3)原料質量比例為，石灰蘇州土 葉臘石魯山土 礦渣粉=15.52 :23.51 10. 10 40. 88 10. 00。按比例混合均勻，使其充分均化；配合料對應的化學成分范圍為=CaO19. 32%, SiO2 41. 43%, Al2O3 35. 21%, Fe2O3 O. 70%，其他 3. 34%ο4)按照料漿水固比O. 73加水，加入配合原料干粉質量的O. 4%的萘系高效減水劑，以900rpm攪拌55s，調制成均勻和流動性良好的料漿；5)加入配合原料干粉質量O. 4%的十二烷基硫酸鈉，O. 5%的碳酸鈉，與料漿混合以2000rpm 攪拌 120s ；6)料漿中加入配合原料干粉質3. 5%的化學發(fā)泡劑鋁粉，以2400rpm攪拌7s ；7)將攪拌好的料漿注入模具之中，澆注生坯，輕輕振動，靜置擺放，充分發(fā)泡；
8)將燒注后的泡沫料衆(zhòng)帶模放置于溫度為70°C蒸氣養(yǎng)護箱內，養(yǎng)護為18小時；9)脫模后，置于100°C烘箱加熱烘干8小時；由此制備的生坯經(jīng)檢測主要技術性能指標如下生坯烘干密度420kg/m3 ；生還耐壓強度0. 55MPa ；生坯表面開裂沒有；生坯扭曲變形沒有；實施例3
I)原料篩余量分別為，蘇州土 2. 0%，葉臘石0. 5%，魯山土 10. 4%，石灰0. 3%，礦渣粉0· 1%。其中使用O. 08mm標準篩。2)原料預燒條件分別為，蘇州土 880°C保溫I. Oh,葉臘石700°C保溫2. 0h，魯山土 :900。。保溫 I. Oh。3)原料質量比例為，石灰蘇州土 葉臘石魯山土 礦渣粉=9. 85 23. 95 :19. 27 38. 87 :8. 00。按比例混合均勻，使其充分均化；配合料對應的化學成分范圍為=CaO12. 29%, SiO2 43. 45%, Al2O3 34. 60%, Fe2O3 O. 9%，其他 2. 13%。4)按照料漿水固比O. 68加水，以IOOOrpm攪拌50s，調制成均勻和流動性良好的料漿；5)加入配合原料干粉質量O. 3%的十二烷基苯磺酸鈉、O. 8%的氨基磺酸鹽高效減水劑、O. 5%K0H，與料漿混合以1600rpm攪拌IOOs ；6)料漿中加入配合原料干粉質量3. 4%的化學發(fā)泡劑，以2500rpm攪拌5s ；7)將攪拌好的料漿注入模具之中，澆注生坯，輕輕振動，靜置擺放，充分發(fā)泡；8)將燒注后的泡沫料衆(zhòng)帶模放置于溫度為60°C蒸氣養(yǎng)護箱內，養(yǎng)護為22小時；9)脫模后，置于80°C烘箱加熱烘干9小時；由此制備的生坯經(jīng)檢測主要技術性能指標如下生坯烘干密度445kg/m3 ；生坯耐壓強度0. 58MPa ;生坯表面開裂沒有；生坯扭曲變形沒有。
權利要求
1.一種多孔性輕質隔熱磚坯體的制備方法，其具體步驟如下 A :原料粉磨各種原料經(jīng)粉磨設備磨細； B :原料熱處理各種原料在不同溫度下預燒； C :原料配合和泡沫料漿制備將原料按石灰9. 5-16. O質量份，蘇州土 23. 5-24. O份，葉臘石10-20份，魯山土 38-41份，礦渣粉5-10份，配合；再按照質量水固比O. 60-0. 75加水，同時加入外加劑，用攪拌機均勻混合，調制成質地均勻的泡沫料漿；其中外加劑為減水劑、穩(wěn)泡劑、化學發(fā)泡劑和堿性激發(fā)劑； D :生坯澆注將調制好的泡沫料漿倒入模具之中，靜止擺放，充分發(fā)泡； E :生坯養(yǎng)護和烘干澆注后的泡沫料漿帶模蒸氣養(yǎng)護，脫模后再烘干，得到多孔性輕質隔熱磚還體。
2.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于原料對應的化學成分的質量百分數(shù)范圍為CaO :12-20%, SiO2 :41-48%, Al2O3 :34-37%, Fe2O3 :0. 5_1%，其他 2. 0-3. 5%。
3.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于各種原料經(jīng)粉磨設備磨細，O.08mm方孔篩篩余量分別控制為蘇州土 O. 5-2%，葉臘石O. 5-2%，魯山土 10-15%，石灰O. 1-0. 5%，礦渣粉 O. 1-0. 5%ο
4.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于各種原料在不同溫度下預燒預燒溫度分別為，蘇州土 700-900°C，葉臘石600-800°C，魯山土 800-900°C ;預燒時間均為1_3小時。
5.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于步驟C中外加劑加入順序為先加入減水劑后在800-1000rpm下攪拌50_60s，然后加入穩(wěn)泡劑和堿性激發(fā)劑后在1400-2000rpm下攪拌100-120S，最后加入化學發(fā)泡劑后在2200-2500rpm下攪拌5_8s。
6.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于步驟C中減水劑加入量占原料干粉質量的O. 3-0. 8%，穩(wěn)泡劑加入量占原料干粉質量的O. 3-0. 5%，化學發(fā)泡劑加入量占原料干粉質量的3. 0-4. 0%,堿性激發(fā)劑加入量占原料干粉質量的O. 3-0. 5% ;所述的減水劑為聚羧酸聞效減水劑、蔡系聞效減水劑、脂肪族聞效減水劑或氣基橫酸鹽聞效減水劑；所述的穩(wěn)泡劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉或十二烷基磺酸鈉；所述的化學發(fā)泡劑為雙氧水溶液或金屬鋁粉發(fā)泡劑；所述的堿性激發(fā)劑為水玻璃或NaOH、KOH或碳酸鈉。
7.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于步驟E中所述的蒸氣養(yǎng)護溫度為50-70°C，養(yǎng)護時間為18-24小時；烘干溫度為60_100°C，烘干時間為8_10小時；制得的多孔性輕質隔熱磚坯體的干燥密度為400-450kg/m3，耐壓強度為O. 50-0. 60MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多孔性輕質隔熱磚坯體的制備方法；其具體步驟如下由蘇州土、葉臘石、魯山土、石灰和礦渣粉按要求的比例混合均勻；再加水與外加劑配合高速攪拌成料漿；在預制好的料漿中加入化學發(fā)泡劑等外加劑，經(jīng)高速攪拌機充分攪拌成泡沫分布均勻的泡沫料漿；將調制好的泡沫料漿倒入預先準備好的模具之中，澆注成型；靜止發(fā)泡，養(yǎng)護后烘干；最終可以制得干燥密度為400-450kg/m3的生坯，耐壓強度為0.50-0.60MPa。
文檔編號C04B38/02GK102875193SQ20121041693
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權日2012年10月26日
發(fā)明者潘志華, 耿浩洋 申請人:南京工業(yè)大學