一种粘土质保温砖用骨料及其制备方法，粘土质保温砖及其制备方法

摘要

本发明属于保温砖领域，具体涉及一种粘土质保温砖用骨料及其制备方法，粘土质保温砖及其制备方法。该粘土质保温砖用骨料由水和以下重量份的原料烧制而成：高岭土50‑60份，软质耐火粘土15‑25份，粘土砖粉15‑25份，稻糠粉35‑40份。本发明的提供的粘土质保温砖用骨料，是一种轻质硅铝熟料，体积密度低、显气孔率高，能够有效降低保温大砖的导热系数、体积密度、弹性模量和线性膨胀系数，提高热震稳定性。

权利要求

1.一种粘土质保温砖用骨料，其特征在于，由水和以下重量份的原料烧制而成：高岭土

50‑60份，软质耐火粘土15‑25份，粘土砖粉15‑25份，稻糠粉35‑40份；所述骨料中Al2O3的质3

量分数为42‑48%，SiO2的质量分数为48‑55%；骨料的体积密度为1.10‑1.30g/cm ，显气孔率为45‑55%。

2.一种如权利要求1所述的粘土质保温砖用骨料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将高岭土、软质耐火粘土、粘土砖粉、稻糠粉和水搅拌均匀后，经困料、挤泥成型，得到泥坯；将泥坯自然养护、烘干，再在1300‑1400℃烧成，破碎。

3.如权利要求2所述的粘土质保温砖用骨料的制备方法，其特征在于，所述粘土砖粉的粒度不大于200目；所述稻糠粉的粒度不大于120目。

4.如权利要求2所述的粘土质保温砖用骨料的制备方法，其特征在于，所述烘干是在

100‑120℃下烘干48‑72h。

5.如权利要求2‑4中任一项所述的粘土质保温砖用骨料的制备方法，其特征在于，所述烧成的时间为8‑24h。

6.一种粘土质保温砖，其特征在于，由以下重量份的原料烧制而成：骨料60‑70份，焦宝石粉10‑20份，粘土砖粉5‑20份，蛭石粉3‑5份，硅微粉3‑5份，纸浆废液8‑10份；所述骨料为权利要求1所述的骨料。

7.一种如权利要求6所述的粘土质保温砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将骨料、焦宝石粉、粘土砖粉、蛭石粉、硅微粉、纸浆废液混匀，压制成型，自然养护、烘干，再在1300‑1400℃烧成。

8.如权利要求7所述的粘土质保温砖的制备方法，其特征在于，所述骨料的粒径为0.1‑

5mm，所述硅微粉的粒度不大于325目，所述粘土砖粉的粒度不大于200目。

9.如权利要求8所述的粘土质保温砖的制备方法，其特征在于，所述骨料采用小粒径骨料、中等粒径骨料、大粒径骨料按重量比15‑22:30‑35:8‑15级配；所述小粒径骨料的粒径不大于1mm，所述中等粒径骨料的粒径大于1mm且不大于3mm，所述大粒径骨料的粒径大于3mm且不大于5mm。

说明书

一种粘土质保温砖用骨料及其制备方法，粘土质保温砖及其

制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于保温砖领域，具体涉及一种粘土质保温砖用骨料及其制备方法，粘土质保温砖及其制备方法。

背景技术

[0002] 工业窑炉是工业生产中的主要耗能设备，工业窑炉的节能设计是工业企业节能降耗的重要举措之一。玻璃熔窑是玻璃制造中用于熔制玻璃配合料的热工设备，按玻璃成分配好的粉料和掺加的熟料(碎玻璃)在窑内高温熔化、澄清并形成符合成型要求的玻璃液。

[0003] 工业窑炉的侧壁采用复合结构：与玻璃液相接触的是AZS电熔锆刚玉砖，与AZS电熔锆刚玉砖紧贴的外墙砖，目前一般都采用的是粘土质耐火砖，粘土质耐火砖使用的原料3
简单，成本低，但现有粘土质耐火砖的体积密度通常都大于2.4g/cm ，导热系数大于1.10W/m.k(热面1000℃)，用该砖砌筑的熔窑热容量大，散热快，保温性能及抗热震性能差，导致熔窑能耗高，热效率低，温度不易控制，且使用寿命短。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种粘土质保温砖用骨料，可用作制备体积密度和导热系数小的粘土质保温砖。

[0005] 本发明的第二个目的在于提供上述粘土质保温砖用骨料的制备方法。

[0006] 本发明的第三个目的在于提供一种粘土质保温砖，其在较低成本的同时，还具有更好的保温效果和热稳定性。

[0007] 本发明的第四个目的在于提供上述粘土质保温砖的制备方法。

[0008] 为实现上述目的，本发明的粘土质保温砖用骨料的技术方案是：

[0009] 一种粘土质保温砖用骨料，由水和以下重量份的原料烧制而成：高岭土50‑60份，软质耐火粘土15‑25份，粘土砖粉15‑25份，稻糠粉35‑40份。

[0010] 作为基质料的高岭土具有很好的成型性，可使坯体具有干燥或烧成强度，成品尺寸稳定，化学性质稳定，耐火度大于1700℃，经高温烧结后以莫来石相(3Al2O3·2SiO2)和方石英(SiO2)存在。软质耐火粘土具有分散性好、可塑性高、结合能力强、烧结致密等优点。粘土砖粉是以废旧粘土砖加工而成，可实现废物再利用之目的。作为外加有机物的稻糠粉，可减小制品的密度，增大微孔率，有效降低产品的导热率。

[0011] 骨料是粘土质保温砖的主要原料，本发明的粘土质保温砖用骨料中，Al2O3的质量3
分数为42‑48％，SiO2的质量分数为48‑55％；骨料的体积密度为1.10‑1.30g/cm ，显气孔率为45‑55％。

[0012] 本发明的提供的粘土质保温砖用骨料，是一种轻质硅铝熟料，体积密度低、显气孔率高，能够有效降低保温大砖的导热系数、体积密度、弹性模量和线性膨胀系数，提高热震稳定性。

[0013] 为了进一步降低骨料的体积密度和吸水率，保证高温稳定性，优选的，所述高岭土中主要成分的质量百分数为：Al2O3 36‑39％，SiO2 40‑44％，Fe2O3≤1.0％，TiO2≤1.0％，K2O≤1.0％，Na2O≤1.0％。所述软质耐火粘土中主要成分的质量百分数为：Al2O3 38‑45％，SiO2 36‑40％，Fe2O3≤1.5％，TiO2≤1.5％，K2O≤0.5％，Na2O≤0.5％。所述粘土砖粉中主要成分的质量百分数为：Al2O3 45‑50％，SiO2 40‑45％，Fe2O3≤1.2％，TiO2≤1.5％，K2O≤1.0％，Na2O≤1.0％。符合以上要求的原料通过对市售品的筛选或者复配即可获得。

[0014] 本发明的粘土质保温砖用骨料的制备方法的技术方案是：

[0015] 一种粘土质保温砖用骨料的制备方法，包括以下步骤：将高岭土、软质耐火粘土、粘土砖粉、稻糠粉和水搅拌均匀后，经困料、挤泥成型，得到泥坯；将泥坯自然养护、烘干，再在1300‑1400℃烧成，破碎。

[0016] 本发明的粘土质保温砖用骨料的制备方法，工艺简单，投资成本低，便于推广和应用。

[0017] 所述粘土砖粉的粒度不大于200目；所述稻糠粉的粒度不大于120目。高岭土等原料干粉和水的混合时的质量比为1：0.28‑0.3。

[0018] 所述困料的时间为8‑12h。所述自然养护的时间为24‑72h。自然养护的时间可视具体天气情况而定，夏季不可暴晒，自然养护时间可适量缩短，冬季注意防冻，自然养护时间可适量延长。自然养护是指在自然气温条件或气候条件下的一种措施。在室内无需洒水保持湿度，自然放置即可。放置的目的是由于刚成型的泥坯比较软，放置一段时间表面硬化，可以搬动。室外放置也可，需要遮阳防晒，以免暴晒后出现裂纹。冬天要注意防冻，由于刚成型的泥坯湿度大，被冻后见热容易碎裂。

[0019] 所述烘干是在100‑120℃下烘干48‑72h。

[0020] 烧成时，兼顾烧成能耗和烧成效果，优选的，所述烧成的时间为8‑24h。

[0021] 本发明的粘土质保温砖的技术方案是：

[0022] 一种粘土质保温砖，由以下重量份的原料烧制而成：骨料60‑70份，焦宝石粉10‑20份，粘土砖粉5‑20份，蛭石粉3‑5份，硅微粉3‑5份，纸浆废液8‑10份；所述骨料由水和以下重量份的原料烧制而成：高岭土50‑60份，软质耐火粘土15‑25份，粘土砖粉15‑25份，稻糠粉35‑40份。

[0023] 本发明的粘土质保温砖，采用上述轻质硅铝熟料作为骨料，能够有效降低粘土质保温大砖的导热系数、体积密度、弹性模量和线性膨胀系数，提高热震稳定性，具有保温效果好、热损失少的特点，显著提高了热利用率，节约能源，降低能耗，适合推广应用。

[0024] 以上配方中，硅微粉具有良好的活性、可增加材料的强度和稳定性。纸浆废液可保证制品的初期强度。焦宝石粉具有耐火度高，化学性质稳定。蛭石粉具有密度小，导热率低，隔热效果好。经上述材料的优选组合提高了制品性能，降低了成本，用于熔窑池壁保温热损少，保温效果好，显著提高热利用率，节约能源，降低能耗，非常适合推广应用。

[0025] 本发明的粘土质保温砖的制备方法的技术方案是：

[0026] 一种粘土质保温砖的制备方法，包括以下步骤：

[0027] 将骨料、焦宝石粉、粘土砖粉、蛭石粉、硅微粉、纸浆废液混匀，压制成型，自然养护、烘干，再在1300‑1400℃烧成。

[0028] 本发明的粘土质保温砖的制备方法，工艺简单，成本低，制品质量的稳定性好，适于推广应用。

[0029] 所述骨料的粒径为0.1‑5mm，所述硅微粉的粒度不大于325目，所述粘土砖粉的粒度不大于200目。优选的，所述骨料采用小粒径骨料、中等粒径骨料、大粒径骨料按重量比15‑22:30‑35:8‑15级配；所述小粒径骨料的粒径不大于1mm，所述中等粒径骨料的粒径大于
1mm且不大于3mm，所述大粒径骨料的粒径大于3mm且不大于5mm。采用上述颗粒级配的骨料能够使材料的内部结构更均匀。

[0030] 压制成型的压力为80‑100MPa，时间为15‑25s。

[0031] 所述自然养护的时间为48‑72h。所述烘干是在100‑120℃下烘干48‑72h。

[0032] 烧成可在隧道窑、梭式窑或倒焰窑中进行，优选隧道窑，隧道窑烧成温差小，能耗低，并使坯体在烧成中受热均匀不易产生裂纹。所述烧成的时间为8‑24h。具体烧成时间可视砖的体积大小而定。

具体实施方式

[0033] 下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。

[0034] 一、本发明的粘土质保温砖用骨料的具体实施例，以下具体实施例中，原料高岭土、软质耐火粘土、稻糠粉为市售品，粘土砖粉为废粘土砖粉磨，过筛，得到粒度为180目‑200目之间的干粉。高岭土的粒度为200‑250目。软质耐火粘土的粒度为180‑200目。稻糠粉的粒度为100‑120目。

[0035] 高岭土、轻质耐火粘土、粘土砖粉的主要成分的质量含量如下表1所示。

[0036] 表1原料的主要成分百分含量

[0037]

[0038] 实施例1

[0039] 本实施例的粘土质保温砖用骨料，是由水和以下重量份的原料经过成型、自然养护、烘干和烧制而成，原料干粉的重量份组成为：高岭土60份、软质耐火粘土20份、粘土砖粉20份、稻糠粉40份。水和原料干粉的重量比为：0.28：1。

[0040] 本实施例的粘土质保温砖用骨料是一种轻质铝硅熟料，其中Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、R2O的质量分数分别为46.17％、50.73％、0.89％、0.78％、0.86％，体积密度为1.16g/3
cm，显气孔率53％，吸水率45.7％。

[0041] 实施例2

[0042] 本实施例的粘土质保温砖用骨料，是由水和以下重量份的原料经过成型、自然养护、烘干和烧制而成，原料干粉的重量份组成为：高岭土55份、软质耐火粘土25份、粘土砖粉20份、稻糠粉40份。水和原料干粉的重量比为：0.29：1。

[0043] 本实施例的粘土质保温砖用骨料是一种轻质铝硅熟料，其中Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、R2O的质量分数分别为45.78％、51.02％、1.02％、0.82％、0.72％，体积密度为1.20g/3
cm，显气孔率50.8％，吸水率42.3％。

[0044] 实施例3

[0045] 本实施例的粘土质保温砖用骨料，是由水和以下重量份的原料经过成型、自然养护、烘干和烧制而成，原料干粉的重量份组成为：高岭土50份、软质耐火粘土25份、粘土砖粉25份、稻糠粉40份。水和原料干粉的重量比为：0.3：1。

[0046] 本实施例的粘土质保温砖用骨料是一种轻质铝硅熟料，其中Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、R2O的质量分数分别为45.81％、51.52％、0.96％、0.91％、0.68％，体积密度为1.25g/3
cm，显气孔率54％，吸水率43％。

[0047] 实施例4

[0048] 本实施例的粘土质保温砖用骨料，是由水和以下重量份的原料经过成型、自然养护、烘干和烧制而成，原料干粉的重量份组成为：高岭土55份、软质耐火粘土20份、粘土砖粉25份、稻糠粉40份。水和原料干粉的重量比为：0.28：1。

[0049] 本实施例的粘土质保温砖用骨料是一种轻质铝硅熟料，其中Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、R2O的质量分数分别为42.81％、54.02％、0.91％、0.86％、0.67％，体积密度为1.23g/3
cm，显气孔率50％，吸水率40.5％。

[0050] 实施例5

[0051] 本实施例的粘土质保温砖用骨料，是由水和以下重量份的原料经过成型、自然养护、烘干和烧制而成，原料干粉的重量份组成为：高岭土55份、软质耐火粘土25份、粘土砖粉20份、稻糠粉35份。水和原料干粉的重量比为：0.28：1。

[0052] 本实施例的粘土质保温砖用骨料是一种轻质铝硅熟料，其中Al2O3、SiO2、Fe2O3的质3
量分数分别为42.81％、54.02％、0.97％，体积密度为1.30g/cm ，显气孔率45.8％，吸水率
35.4％。

[0053] 根据以上实施例，本发明提供的粘土质保温砖用骨料，其中Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、R2O的质量分数分别为42‑48％、48‑55％、0.8‑1.2％、0.7‑1.0％、0.6‑0.9％，体积密度3
为1.10‑1.30g/cm，显气孔率为45‑55％，吸水率为35‑46％。

[0054] 作为对比，目前粘土质耐火砖普遍的采用焦宝石骨料，其是将沉积焦宝石矿床开采破碎后经1250‑1350℃高温烧结而成。其主要技术指标为Al2O3 41‑47％、Fe2O3 0.6‑3
1.6％，体积密度为2.4‑2.65g/cm，显气孔率为2.5‑6.5％，吸水率为2.0‑4.0％。

[0055] 二、本发明的粘土质保温砖用骨料的制备方法的具体实施例

[0056] 实施例6

[0057] 本实施例的粘土质保温砖用骨料的制备方法，对实施例1的骨料的制备过程进行详细说明，其具体采用以下步骤：

[0058] 1)按配比将高岭土、软质粘土、粘土砖粉、稻糠粉加水搅拌混匀，困料10h，经挤泥机挤泥成型，得到泥坯；

[0059] 2)将泥坯自然养护36h，然后在110℃烘干48h，再在隧道窑中于1350℃烧成12h，之后破碎成粒径不大于5mm的颗粒。

[0060] 实施例7‑实施例10

[0061] 实施例7‑实施例10分别对实施例2‑5的骨料的制备过程进行说明，其分别使用实施例2‑5的骨料配方，按照实施例6的方法进行制备。

[0062] 在其他实施例中，困料时间、自然养护时间、烘干、烧成时间均可视外部环境、用料多少、砖型大小进行适应性调整，困料时间可以为8、10、11、12h；自然养护时间可以为24、36、48、72h；烘干工艺可以选择：100℃保持72h、110℃保持36h、110℃保持40h、120℃保持
48h等；烧成制度可以选择：1300℃保持10h、1400℃保持12h、1350℃保持20h、1300℃保持
16h等。

[0063] 三、本发明的粘土质保温砖的具体实施例，以下实施例中，焦宝石购自山西怀仁矿业有限公司，蛭石购自河北石家庄马跃建材有限公司，硅微粉购自贵州遵义联丰粉体有限3
公司，粘土砖粉与骨料中粘土砖粉相同。纸浆废液为酸性结合剂，密度1.2‑1.25g/cm ，购自郑州金石耐材有限公司。使用实施例1的骨料。

[0064] 焦宝石粉、蛭石粉、硅微粉等原料的具体粒度见表2。

[0065] 焦宝石粉的主要成分质量分数为：Al2O3 40‑50％，SiO2 45‑55％，Fe2O3≤1.0％，TiO2≤2.0％，K2O≤0.5％，Na2O≤0.5％。

[0066] 硅微粉的主要成分质量分数为：Al2O3 0.2‑1％，SiO2 93‑96％，Fe2O3≤0.5％，TiO2≤0.5％，K2O≤0.5％，Na2O≤0.3％。

[0067] 实施例11

[0068] 本实施例的粘土质保温砖，由以下重量份的原料经过制坯、自然养护、烘干和烧制而成：骨料60份，焦宝石粉15份，粘土砖粉5份，蛭石粉5份，硅微粉5份，纸浆废液10份。

[0069] 骨料由采用小粒径骨料、中等粒径骨料、大粒径骨料按重量比20:35:15级配；小粒径骨料的粒径不大于1mm，中等粒径骨料的粒径大于1mm且不大于3mm，大粒径骨料的粒径大于3mm且不大于5mm。

[0070] 实施例12‑15

[0071] 实施例12‑15的粘土质保温砖，与实施例11的配方差异列于表2中。

[0072] 表2实施例12‑15的粘土质保温砖的原料组成(用量为重量份)

[0073]

[0074]

[0075] 四、本发明的粘土质保温砖的制备方法具体实施例

[0076] 实施例16

[0077] 本实施例的粘土质保温砖的制备方法，对实施例11的粘土质保温砖的制备进行说明，其具体包括以下步骤：

[0078] 1)将骨料、焦宝石粉、粘土砖粉、蛭石粉、硅微粉和纸浆废液按配比混匀，经压力机压制成型，得到砖坯；压制成型的压力为100MPa，压制时间为20S。

[0079] 2)将砖坯自然养护48h，在110℃烘干48h，然后在隧道窑中于1350℃烧制12h。

[0080] 实施例17‑实施例20

[0081] 实施例17‑20的粘土质保温砖的制备方法，使用实施例12‑15的配方，按照实施例16的方法进行制备。

[0082] 在粘土质保温砖的制备方法的其他实施例中，自然养护时间、烘干、烧成等工艺制度均可使外部环境、砖型大小进行适应性调整。自然养护时间可以为48、56、72h；烘干可选择100℃保持72h、110℃保持36h、110℃保持40h、120℃保持48h等；烧成制度可选择1300℃保持10h、1400℃保持12h、1350℃保持20h、1300℃保持16h等。

[0083] 五、对比例

[0084] 对比例1

[0085] 对比例1的粘土质保温砖，与实施例11的粘土质保温砖相对比，原料及制备方法的主要差异在于：使用焦宝石骨料。焦宝石骨料的制备方法可参考以上粘土质保温砖用骨料实施例中相应内容的说明。

[0086] 对比例2‑5

[0087] 对比例2‑5的粘土质保温砖，分别与实施例12‑15的粘土质保温砖相对比，原料及制备方法的主要差异在于：使用焦宝石骨料。

[0088] 对比例1‑5的配方列于以下表3中。

[0089] 表3对比例1‑5的粘土砖配方

[0090]

[0091]

[0092] 六、实验例

[0093] 本实验例对以上实施例的粘土质保温砖的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、热面导热系数等项目进行测试。各项目的测试方法按照GB/T3994‑2005试验方法的规定进行，具体如表4所示。

[0094] 表4各实施例和对比例的粘土质保温砖的性能测试结果

[0095]

[0096] 由表4的实验结果可知，采用本发明的轻质铝硅熟料为骨料，能够有效降低制品的体积密度和热导率，适用于熔窑池壁、侧墙保温，有利于减轻窑体重量，提高保温效果，降低能耗。

[0097] 本发明的粘土质保温砖，可以替代普通粘土砖使用，相比普通粘土砖密度低、重量轻、保温性能好，节能效果显著；可以替代轻质保温砖使用，相比轻质保温砖强度高，耐磨损性好，使用寿命更长。