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一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料

阅读：435发布：2021-02-25

IPRDB可以提供一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料的制备工艺，生产工艺简单，所生产的成品不仅具有形状、粒度分布、细粉量和物相组成精密可控的优点，且具有原料利用效率高的特点，本方法所生产的产品既为耐火材料的颗粒配比设计提供精确原料，又也可以减少资源浪费。本发明所采用的技术方案是：一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料，原始料的加入重量份数为：矾土生矿粉70~99份，粘土生矿粉0.5~20份，氧化铝粉0.1~10份；烧失物加入量为原始料总重量的25~45%，添加剂加入量为原始料总重量的0.5~16%。采用本发明生产的浇注料对比不规则料，体密明显增大，强度明显提高。，下面是一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料，其特征在于一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料，原始料的加入重量份数为：矾土生矿粉70 99份，粘土生矿粉0.5 20份，氧化铝~ ~粉0.1 10份；烧失物加入量为原始料总重量的25 45%，添加剂加入量为原始料总重量的0.5~ ~

16%。

2.根据权利要求1所述的一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料，其特征在于：添加剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、纸浆废液、硅溶胶和铝溶胶其中一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述的一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料，其特征在于：烧失物的制备方法为：选用农作物的秸秆、果壳一种或几种的组合，进行清洗，晾干后，在温度

60-80度下，进行烘干，用粉碎机进行粉碎，在球磨机中加工成粉料。

4.根据权利要求3所述的一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料，其特征在于：烧失物在球磨机中加工成粒度0.1μm—10μm的粉料。

5.根据权利要求1所述的一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料的制备方法，其特征在于：步骤一、把原始料按比例进行配料，将称好的物料混合均匀后经混练得到原始混合物；步骤二、在原始料混合物中加入烧失物，烧失物加入量为原始料总重量的25 45%，再加~入添加剂，添加剂加入量为原始料总重量的0.5 16%，搅拌均匀后得到最终混合物，再置于~造粒机内；加入水，水加入的量为最终混合物总重量的4 20%，造粒机的转速为2 20转/分钟~ ~条件下，喷雾制得球形坯体；步骤三、将球形坯体放入旋转干燥筒中，在105 120℃的条件下~干燥2~24小时后，再放入回转窑中在1500~1750℃条件下保温1~8小时，制得Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料。

6.根据权利要求5所述的一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料的制备方法，其特征在于：步骤二中喷雾制得球形坯体的直径为0.2 8mm。

7.根据权利要求5所述的一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料的制备方法，其特征在于：步骤三中得到的Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料的球度达99%。

说明书全文

一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料

技术领域

[0001] 本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料及其制备工艺。

背景技术

[0002] 耐火材料分定形制品和不定形制品，耐火砖可归为定形制品，浇注料、捣打料、喷涂料等可归为不定形制品。无论定形还是不定形，生产时都需要颗粒和细粉，颗粒称为骨料，细粉成为基质，一般0.1mm以上的定义为骨料。传统骨料的制造方法是：先将矿物或合成原料磨细，经压坯后，在回转窑、立窑或隧道窑中烧成，烧结的大块原料经过粗破、中破等工序后再经过筛分得到不同尺寸范围的颗粒（如8-5mm、5-3mm、3-1mm），即得到耐火材料骨料。

[0003] 由于原料本身的特性及破碎方式与设备对骨料的形状影响很大，如莫来石及莫来石含量高的熟料易形成扁长形骨料，用对辊破碎机破碎时易产生扁长形骨料等；同时，材料特性及破碎设备与工艺也会对骨料在同一个粒度范围内的粒度分布产生很大影响，如同样是3-1mm的骨料，其中3-2mm及2-1mm的骨料的含量可能因破碎设备与工艺不同而产生很大变化。例如用某一设备与破碎工艺生产的3-1mm骨料中3-2mm的骨料占70%，2-1mm的骨料占30%；而用另一设备生产时，由于加料速度等因素的改变，在3-1mm骨料中3-2mm的骨料仅占
50%，而2-1mm的骨料可占50%。因此，用传统方法生产的骨料的形状及粒径分布是不可控的。
因而给耐火材料的显微结构的控制带来很大困难。

[0004] 另一方面，由于用户所要求的熟料颗粒粒度不同，也会造成资源浪费。例如，某用户只需要3-1mm的颗粒，但在破碎过程中不可避免会同时产生1-0mm的颗粒，这部分颗粒需要另行处理，或低价卖出，造成资源浪费。

[0005] 对于传统轻质骨料，常采用轻质产品加工的边角废料加工，然而轻质产品多采用粒径较大的球形烧失物，骨料表面有大小不一的空洞，而在使用时，加入的细粉会首先填充该空洞，然后才会起到结合基质的作用，这样造成配比中细粉含量增加，从而增加体密，降低隔热效果。

[0006] 对于传统轻质原料，多采用破碎方法制备不同粒度，但因轻质原料强度较低，任何破碎方式都将产生大量的细粉，特别是1-0mm粒级，其中含有大量的细粉，且比例不稳定，而这严重影响使用时的配比准确性。

[0007] 鉴于上述原因，现研发出一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料的制备工艺。

发明内容

[0008]本发明的目的是为了克服现有技术中的不足与技术缺陷，提供一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料的制备工艺，生产工艺简单，所生产的成品不仅具有形状、粒度分布具有精密可控的特点，、对下游产品即耐火材料产品配比的细粉使用量和其物相组成具有精密可控的优点，由于不采用任何机械外力破碎方式加工，减少了加工工序，因此原料利用效率高的特点，本方法所生产的产品既为耐火材料的颗粒配比设计提供精确原料粒度，又也可以减少资源浪费。

[0009] 本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料，原始料的加入重量份数为：矾土生矿粉70 99份，粘土生矿粉0.5 20份，氧化铝粉~ ~0.1 10份；烧失物加入量为原始料总重量的25 45%，添加剂加入量为原始料总重量的0.5~ ~ ~
16%。

[0010] 其中矾土生矿粉中Al2O3含量为42 80wt%，粒度≤88µm。~

[0011] 其中粘土生矿粉中Al2O3含量为30 45wt%，粒度≤88µm。~

[0012] 其中工业氧化铝粉中Al2O3含量≥98wt%，粒度≤88µm。

[0013] 其中添加剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、纸浆废液、硅溶胶和铝溶胶其中一种或几种的组合。

[0014] 其中烧失物的制备方法为：选用农作物的秸秆、果壳一种或几种的组合，进行清洗，晾干后，在温度60-80度下，进行烘干，用粉碎机进行粉碎，在球磨机中加工成粒度0.1μm—10μm的粉料。

[0015] 目前由于农村还找不到秸秆等农作物副产品的有效利用方式，常在收获季节大量违法燃烧秸秆等，造成空气污染或雾霾，本发明也是一种农作物利用的良好途径。

[0016] 本发明烧失物采用农作物秸秆、果壳等有机物，利用球磨机加工成粒度0.1μm—10μm的粉料。烧失物为粒度0.1μm—10μm的有机物，由于烧失物的粒度已经达到超微粉，使最终产品气孔均匀分散且微细化。

[0017] 对于传统轻质骨料，常采用轻质产品加工的边角废料加工，然而轻质产品多采用粒径较大的球形烧失物，骨料表面有大小不一的空洞，而在使用时，加入的细粉会首先填充该空洞，然后才会起到结合基质的作用，这样造成配比中细粉含量增加，从而增加体密，降低隔热效果。

[0018] 另外，传统的造孔方法一般为加入毫米级的聚苯乙烯小球，例如3-1mm，1-0mm，0.2mm等，该造孔剂高温烧后挥发时产生难闻的气味，由于该有机物含有苯环，具有一定的毒性；
本发明采用的造孔方法，一方面是采用粒度达到超微粉级的有机加入物，该烧失物为农作物，粒度为0.1μm—10μm，因此说孔径和传统轻质材料的孔径不是一个数量级的，另一方面，原料中的粘土和高铝生料，在高温下脱水会留下孔洞，该孔径的大小也是在小于10微米的范围，且为封闭微孔；材料的导热途径为传导、辐射、对流，这些独立封闭的微孔可显著降低材料内部对流和传导传热，因此，即便该材料的体密稍高，其导热率仍旧较低；由于采用的烧失物粒度达到超微粉，所以产品的表面的孔洞只有在微观状态下可观察到粗糙的表面，裸眼观察无可见孔洞。

[0019] 由于本发明孔径的独特个性，本发明的产品体密要比传统轻质骨料的体密稍高，一般传统骨料的体密在1.2g/cm3以下，本发明的产品体密在1.5 g/cm3左右，因此材料的强度要高于传统骨料，同时由于生产工艺独特，产品直接是成品粒度，不经过任何外力的破碎，因此，只有物料之间的摩擦造成的少量细粉，细颗粒如1-0mm粒度中细粉在5%以下，传统骨料1-0mm粒度中的细粉含量基本在30%以上，综上所述，本发明的产品粒度精确，强度高，导热性能好，可避免传统物料细粉加入量大、强度低的弊端。

[0020] 本发明具有颗粒外形和尺寸及尺寸分布可控的特点，本发明产品生产工艺避免了烧后的破粉碎工序，具有节约能源的意义。

[0021] 本发明的这种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料的制备方法为：步骤一、把原始料按比例进行配料，将称好的物料混合均匀后经混练得到原始混合物；
步骤二、在原始料混合物中加入烧失物，烧失物加入量为原始料总重量的25 45%，再加~
入添加剂，添加剂加入量为原始料总重量的0.5 16%，搅拌均匀后得到最终混合物，再置于~
造粒机内；加入水，水加入的量为最终混合物总重量的4 20%，造粒机的转速为2 20转/分钟~ ~
条件下，喷雾制得球形坯体，球形坯体的直径为0.2 8mm；
~
步骤三、将球形坯体放入旋转干燥筒中，在105 120℃的条件下干燥2 24小时后，再放~ ~
入回转窑中在1500~1750℃条件下保温1~8小时，制得Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料。

[0022] 所述的Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料成品中含有：刚玉相、金红石相、莫来石相和玻璃相其中至少两种含量；成品中所述Al2O3含量为40~90wt%，成品中含有刚玉相时所述刚玉相的含量为1~
80wt%，成品中含有莫来石相时所述莫来石相含量为1 90wt%，成品中含有金红石相时，所述~
金红石相为0-5%；成品中含有玻璃相时所述玻璃相含量为5 50wt%；
~
成品外形呈球状，球度达99%，颗粒直径范围在0.2 8mm，吸水率为25 50%，体积密度为~ ~
1.4 1.70g/cm3。
~

[0023] 本发明生产的产品球度可达99%，这是其他烧结破碎骨料不具有的独特特征，这种形状特别适合于浇注料、喷涂料，因为骨料是球形，很容易流动，对不定形材料容易充满复杂微小空间，泵送性好，减少混料和施工设备的磨损；因为是球形，减少了应力集中，有利于提高制品结构均匀性；由于表面为粗糙面，可以基质结合良好，对终端耐火材料产品的耐压强度和抗折强度均能有效提高。该性能已经得到实践验证。

[0024] 本发明采用烧失法和原位反应造孔从而制造轻质原料，提高材料的隔热效果。本发明表面无肉眼可见空洞，细粉量可精确控制。

[0025] 本发明所生产的成品不仅具有形状、粒度分布、对终端耐火材料产品的细粉量和物相组成精密可控的优点，且具有原料利用效率高的特点，本方法所生产的产品既为耐火材料的颗粒配比设计提供精确原料，又可以减少资源浪费。本发明可以针对规定的粒度组织精确生产，避免了浪费；本发明因为减少了烧后破碎工序，减少了能耗，节约了能源。本发明有效利用农业废弃秸秆和果壳，减少了散乱燃烧污染。

[0026] 本发明利用喷雾成球技术，通过控制成球时的转速、原料配比和粒度及添加剂比重来控制坯体的外形和粒度、物相形成及烧结程度，生产出的Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料，不仅具有形状、粒度分布和物相组成均匀、精密可控的优点，且具有原料利用效率高的特点。

[0027] 本发明具有生产工艺简单、颗粒外形和尺寸及尺寸分布可控的特点，所制备的Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料粒度分布准确、吸水率低，既能为耐火材料的颗粒配比设计提供精确原料，也可以减少资源浪费。

[0028] 本发明工艺可以实现精确的粒度分级，实现最佳成分、粒度级配的精确控制，极大地稳定了耐火材料产品生产质量的稳定性。颗粒级配是耐火材料制造遵循的基本规律，但由于破碎方式、破碎时下料量等因素的影响，粒度偏差很大，无法实现最佳颗粒级配。采用本发明生产的浇注料对比不规则料，体密明显增大，强度明显提高。

具体实施方式

[0029] 下面举例说明本发明的实施及特点，但本发明不局限于下述实施例。

[0030] 实施例1：一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料，原始料的加入重量份数为：矾土生矿粉70份，粘土生矿粉20份，氧化铝粉10份；烧失物加入量为原始料总重量的25%，添加剂加入量为原始料总重量的0.5%。

[0031] 实施例2：一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料，原始料的加入重量份数为：矾土生矿粉80份，粘土生矿粉15份，氧化铝粉5份；烧失物加入量为原始料总重量的30%，添加剂加入量为原始料总重量的10%。

[0032] 实施例3：一种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料，原始料的加入重量份数为：矾土生矿粉99份，粘土生矿粉0.5份，氧化铝粉0.5份；烧失物加入量为原始料总重量的45%，添加剂加入量为原始料总重量的16%。

[0033] 本发明的这种Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料的制备方法为：步骤一、把原始料按上述比例进行配料，将称好的物料混合均匀后经混练得到原始混合物；
步骤二、在原始料混合物中加入烧失物，烧失物加入量为原始料总重量的25 45%，再加~
入添加剂，添加剂加入量为原始料总重量的0.5 16%，搅拌均匀后得到最终混合物，再置于~
造粒机内；加入水，水加入的量为最终混合物总重量的4 20%，造粒机的转速为2 20转/分钟~ ~
条件下，喷雾制得球形坯体，球形坯体的直径为0.2 8mm；
~
步骤三、将球形坯体放入旋转干燥筒中，在105 120℃的条件下干燥2 24小时后，再放~ ~
入回转窑中在1500~1750℃条件下保温1~8小时，制得Al2O3-SiO2质球形轻质耐火材料骨料。

[0034] 实施例1-3得到的性能指标为：成品外形呈球状，球度可达99%，颗粒直径范围在0.2 8mm，吸水率为25 50%，体积密度为1.4 1.70g/cm3。
~ ~ ~

标题	发布/更新时间	阅读量
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重质骨料-专利编号CN101541704B	2020-05-11	244
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