一种轻质隔热耐火砖及其制备方法

摘要

一种轻质隔热耐火砖，其原料及wt%为：塑料空心球或粉煤灰中的漂珠：3~15%，粘土粉：3~90%；高铝矾土粉：0~90%，蓝晶石粉：3~8%，膨润土：1~4%，磷酸二氢铝：0~5%，三聚磷酸钠：0.01~0.5%；制备步骤：先将塑料空心球或粉煤灰中的漂珠、磷酸二氢铝、膨润土混合并静置；再将粘土粉、高铝矾土粉、蓝晶石粉、三聚磷酸钠及加入混合并消解；按照总原料混合料的总重量的0.1~2%加入木质素磺酸盐、及5~9%的水并混合；压制成型；烘干并烧制。本发明砖的强度经在110℃干燥24h后不低于4MPa，1000℃风冷抗热震稳定性好，至少5次无大的裂纹和破坏，减少了使用过程中的粉化现象，还有利于降低能源消耗。

权利要求

1.一种轻质隔热耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度在2~0.5mm的塑料空心球或粉煤灰中的漂珠：3~15%，粒度≤0.088mm的粘土粉：3~90%；粒度≤0.088mm的高铝矾土粉：0~74.7%，粒度≤0.1mm的蓝晶石粉：3~8%，膨润土：1~4%，磷酸二氢铝：0~5%，三聚磷酸钠：0.01~0.5%。

2.如权利要求1所述的一种轻质隔热耐火砖，其特征在于：所述的塑料空心球还为废弃塑料制备。

3.制备权利要求1所述的一种轻质隔热耐火砖的方法，其步骤：

1）先将2~0.5mm的硬塑料空心球或粉煤灰中的漂珠、磷酸二氢铝、膨润土混合均匀，并静置0.2~24个小时；

2）将步骤1）的混合料与粘土粉、高铝矾土粉、蓝晶石粉、三聚磷酸钠混合均匀，并消解不低于20个小时；

3）按照所添加总原料混合料的总重量百分比的0.1~2%加入木质素磺酸盐、及5~9%的水并混合均匀；压制成型；

4）在温度为100~120℃下烘干，干燥时间不低于20个小时，然后在1200~1300℃烧成待用。

说明书

一种轻质隔热耐火砖及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种耐火砖及制备方法，具体地属于一种主要使用在高炉热风管系耐火材料、加热炉、均热炉上的轻质隔热耐火砖及其制备方法。

背景技术

[0002] 在钢铁工业用的加热炉中，高炉热风炉的管系中使用大量的轻质粘土砖、高铝砖，由于承受气体的压力、冲击力和长期的负荷，容易变形、粉碎。普通的轻质粘土转、高铝砖依靠粘土烧结成型，强度低，抗热破坏性能差，容易在使用中损坏。

[0003] 经检索，查找到中国专利申请号为CN201010587287.4的专利文献，其公开了一种轻质耐火砖的组成，为膨胀珍珠岩30-50%、粘土25-48%、莫来石纤维6-12%、磷酸铝6-12%、3
聚苯乙烯泡沫球2-3%；其耐压强度2.94MPa，体积密度为0.52g/cm，热导率≤0.48W/mK。
其存在的不足在于这种产品密度太低，强度小，珍珠岩使用温度小于1000℃，与粘土、磷酸铝反应物容易形成低熔点相；在本发明的领域存在承重结构，不能满足使用的要求，且珍珠岩强度低，纤维容易粉化。申请号为KR19920008767的专利文献，其公开了一种隔热砖的组成，包括：煤粉，10-60%；硅藻土，10-40%；膨润土或粘土，20-30%；珍珠岩，10-20%；蜜糖，
1-3%；木屑，低于40公升；水，20-30%；其干燥、压紧，在850-950℃下烧制50-60分钟。其存在的不足同样在于该类产品密度低，强度小，不能满足使用的要求，且珍珠岩强度低，硅藻土耐火度低于1000℃，使用温度低于本本技术领域的应用要求。

发明内容

[0004] 本发明在于针对现有技术存在的隔热耐火材料强度低，隔热性能不好，抗热破坏性能差，使用中容易粉化的不足，提供一种强度至少为4MPa，抗热震稳定性能达到5次以上，减少使用过程中的粉化现象的轻质隔热耐火砖及其制备方法。

[0005] 实现上述目的的措施：

[0006] 一种轻质隔热耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度在2~0.5mm的塑料空心球或粉煤灰中的漂珠：3~15%，粒度≤0.088mm的粘土粉：3~90%；粒度≤0.088mm的高铝矾土粉：0~90%，粒度≤0.1mm的蓝晶石粉：3~8%，膨润土：1~4%，磷酸二氢铝：0~5%，三聚磷酸钠：0.01~0.5%。

[0007] 其特征在于：所述的塑料空心球为还废弃塑料制备。

[0008] 制备一种轻质隔热耐火砖的方法，其步骤：

[0009] 1）先将2~0.5mm的塑料空心球或粉煤灰中的漂珠、磷酸二氢铝、膨润土混合均匀，并静置0.2~24个小时；

[0010] 2）将步骤1）的混合料与粘土粉、高铝矾土粉、蓝晶石粉、三聚磷酸钠混合均匀，并消解不低于20个小时；

[0011] 3）按照所添加总原料混合料的总重量百分比的0.1~2%加入木质素磺酸盐、及5~9%的水并混合均匀；压制成型；

[0012] 4）在温度为100~120℃下烘干，干燥时间不低于20个小时，然后在1200~1300℃烧成待用。

[0013] 本发明中各原料及主要工序的作用：

[0014] 粒度在2~0.5mm的塑料空心球或粉煤灰中的漂珠：为轻质隔热耐火砖提供设定的气孔大小与数量，以达到预定的隔热效果。

[0015] 粒度≤0.088mm的粘土粉：提供一定的结合强度，使得轻质料混合有一定的塑性。

[0016] 粒度≤0.088mm的高铝矾土粉：增加轻质砖的耐火性能，提高使用温度。

[0017] 粒度≤0.1mm的蓝晶石粉：增加轻质砖的膨胀，抵消烧成过程中的收缩。

[0018] 膨润土：提供一定的结合强度，使得轻质料混合有一定的塑性。

[0019] 磷酸二氢铝：结合剂，增加轻质砖的结合强度。

[0020] 三聚磷酸钠：分散剂，增加轻质砖的均匀性与结合强度。

[0021] 之所以先将2~0.5mm的塑料空心球或粉煤灰中的漂珠、磷酸二氢铝、膨润土混合均匀，并静置0.2~24个小时，其理由是防止磷酸二氢铝的过度反应使得混合料发泡。

[0022] 之后再将步骤1）的混合料与粘土粉、高铝矾土粉、蓝晶石粉、三聚磷酸钠混合均匀，并消解不低于20个小时，其理由：增加材料的均匀性，防止过度膨胀。

[0023] 本发明与现有技术相比，砖的强度经在110℃干燥24h后，其强度不低于4MPa，1000℃风冷抗热震稳定性好，至少5次无大的裂纹和破坏，减少了使用过程中的粉化现象，还有利于降低能源消耗。

具体实施方式

[0024] 下面对本发明予以详细描述：

[0025] 实施例1

[0026] 一种轻质隔热耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度在2~0.5mm的塑料空心球：3%，粒度≤0.088mm的粘土粉：85%；粒度≤0.088mm的高铝矾土粉：6.5%，粒度≤0.1mm的蓝晶石粉：4%，膨润土：1%，磷酸二氢铝：0.4%，三聚磷酸钠：0.1%。

[0027] 制备步骤：

[0028] 1）先将粒度在2~0.5mm的塑料空心球的3%、磷酸二氢铝0.4%及膨润土1%混合均匀，并静置0.5个小时；

[0029] 2）将步骤1）的混合料与粘土粉85%、高铝矾土粉6.5%、蓝晶石粉4%及三聚磷酸钠0.1%混合均匀，并消解22个小时；

[0030] 3）按照所添加总原料混合料的总重量百分比的2%加入木质素磺酸盐、及6%的水并混合均匀；压制成型；

[0031] 4）在温度为110℃下烘干，干燥时间为22个小时，然后在1250℃烧成待用。

[0032] 所制备的耐火砖经110℃干燥24小时后，其强度达到3.8MPa，1000℃风冷抗热震稳定性好，6次无破坏。

[0033] 实施例2

[0034] 一种轻质隔热耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度在2~0.5mm的塑料空心球：15%，粒度≤0.088mm的粘土粉：76%；粒度≤0.088mm的高铝矾土粉：0%，粒度≤0.1mm的蓝晶石粉：3.5%，膨润土：3%，磷酸二氢铝：2.45%，三聚磷酸钠：0.05%。

[0035] 制备步骤：

[0036] 1）先将粒度在2~0.5mm的塑料空心球的15%、磷酸二氢铝2.45%及膨润土3%混合均匀，并静置1个小时；

[0037] 2）将步骤1）的混合料与粘土粉76%、蓝晶石粉3.5%及三聚磷酸钠0.05混合均匀，并消解24个小时；

[0038] 3）按照所添加总原料混合料的总重量百分比的0.3%加入木质素磺酸盐、及5%的水并混合均匀；压制成型；

[0039] 4）在温度为115℃下烘干，干燥时间为21个小时，然后在1300℃烧成待用。

[0040] 所制备的耐火砖经110℃干燥24小时后，其强度达到4.2MPa，1000℃风冷抗热震稳定性好，5次无破坏。

[0041] 实施例3

[0042] 一种轻质隔热耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度在2~0.5mm的粉煤灰中的漂珠：10%，粒度≤0.088mm的粘土粉：3%；粒度≤0.088mm的高铝矾土粉：74.7%，粒度≤0.1mm的蓝晶石粉：6%，膨润土：2.3%，磷酸二氢铝：3.5%，三聚磷酸钠：0.5%。

[0043] 制备步骤：

[0044] 1）先将粒度在2~0.5mm的粉煤灰中的漂珠10%、磷酸二氢铝3.5%及膨润土2.3%混合均匀，并静置0.6个小时；

[0045] 2）将步骤1）的混合料与粘土粉3%、蓝晶石粉3.5%、高铝矾土粉74.7%及三聚磷酸钠0.5%混合均匀，并消解24.5个小时；

[0046] 3）按照所添加总原料混合料的总重量百分比的0.1%加入木质素磺酸盐、及7%的水并混合均匀；压制成型；

[0047] 4）在温度为120℃下烘干，干燥时间为21.5个小时，待用。

[0048] 所制备的耐火砖经110℃干燥24小时后，其强度达到5.3MPa，1000℃风冷抗热震稳定性好，7次无破坏。

[0049] 实施例4

[0050] 一种轻质隔热耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度在2~0.5mm的粉煤灰中的漂珠：6%，粒度≤0.088mm的粘土粉：18%；粒度≤0.088mm的高铝矾土粉：62%，粒度≤0.1mm的蓝晶石粉：8%，膨润土：1.8%，磷酸二氢铝：4%，三聚磷酸钠：0.2%。

[0051] 制备步骤：

[0052] 1）先将粒度在2~0.5mm的粉煤灰中的漂珠6%、磷酸二氢铝4%及膨润土1.8%混合均匀，并静置0.8个小时；

[0053] 2）将步骤1）的混合料与粘土粉18%、蓝晶石粉8%、高铝矾土粉62%及三聚磷酸钠0.2%混合均匀，并消解24.7个小时；

[0054] 3）按照所添加总原料混合料的总重量百分比的1.5%加入木质素磺酸盐、及9%的水并混合均匀；压制成型；

[0055] 4）在温度为110℃下烘干，干燥时间为23个小时，然后在1280℃烧成待用。

[0056] 所制备的耐火砖经110℃干燥24小时后，其强度达到7.5MPa，1000℃风冷抗热震稳定性好，8次无破坏。

[0057] 实施例5