一種輕質(zhì)硅磚的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)硅磚的制備方法。其技術(shù)方案是：先將30~60wt%的硅石顆粒、10~30wt%的硅石細(xì)粉、2~6wt%的石灰石、5~15wt%的硅溶膠和10~30wt%的焦炭混合，攪拌均勻，振動成型或搗打成型；再將成型后的坯體在110℃條件下干燥4~24小時，然后在1200~1400℃條件下保溫3~15小時，即得輕質(zhì)硅磚。本發(fā)明工藝簡單，采用的原材料豐富，所制備的輕質(zhì)硅磚具有顯微結(jié)構(gòu)均勻、體積密度小、隔熱保溫性能優(yōu)異、荷重軟化溫度高、高溫體積穩(wěn)定性好、原材料豐富和使用范圍廣的特點。
【專利說明】一種輕質(zhì)娃磚的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于耐火材料【技術(shù)領(lǐng)域】。尤其涉及一種輕質(zhì)硅磚的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源的日益緊張，各國對高溫工業(yè)用節(jié)能材料的研制、生產(chǎn)和使用日益重視。輕質(zhì)耐火材料由于質(zhì)輕、氣孔率高、體積密度小和導(dǎo)熱率低的特點，在節(jié)能上優(yōu)勢明顯，因而在高溫工業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，起到了保溫和節(jié)能降耗的作用。[0003]硅磚由于具有荷重軟化溫度點高、高溫體積穩(wěn)定性好、長期使用不收縮等特性，在輕質(zhì)耐火材料體系中被大量應(yīng)用和研究。目前國內(nèi)外制造輕質(zhì)硅磚的方法很多，其中廣泛應(yīng)用的是泡沫法和機壓可燃法。
[0004]泡沫法制備出的產(chǎn)品比重輕和隔熱性能雖相對好一些，但制造工藝復(fù)雜、成本高和價格貴，一般企業(yè)的熱工窯爐大批量使用存在一定的困難。
[0005]目前很多輕質(zhì)硅磚都采用機壓可燃法制備，市面上的用量也比較大。機壓可燃法工藝簡單、價格便宜和隔熱保溫性能比較好，可作為普通企業(yè)的熱工窯爐大批量使用的內(nèi)襯。機壓可燃法生產(chǎn)過程中對制造輕質(zhì)硅磚來講可燃物的選擇是很重要的，既要考慮經(jīng)濟(jì)價格和原料來源，又要考慮不影響產(chǎn)品性能，目前主要使用木屑、浙青焦和松香膠等。但機壓可燃法存在一個明顯的不足，即原料在混合過程和機壓過程中存在分布不均的問題，尤其是其中可燃物在干法混合中難以混合均勻，往往存在顆粒偏析，由此造成材料燒成后顯微結(jié)構(gòu)不均勻，比如:有的部分氣孔率高，有的部位氣孔率低；進(jìn)而影響到輕質(zhì)材料性能的穩(wěn)定，如高溫體積穩(wěn)定性、荷重軟化溫度和導(dǎo)熱性等。
[0006]再者，傳統(tǒng)輕質(zhì)硅磚生產(chǎn)中廣泛使用鐵鱗和石灰乳作為礦化劑，二者會降低材料的高溫力學(xué)性質(zhì)；同時，輕質(zhì)硅磚在制備過程中，由于希望產(chǎn)品在烘烤后具有合適的強度，往往在原料混合時加入木質(zhì)素磺酸鹽作為結(jié)合劑，也會降低產(chǎn)品的高溫力學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種工藝簡單和原材料豐富的輕質(zhì)硅磚的制備方法；用該方法制備的輕質(zhì)硅磚顯微結(jié)構(gòu)均勻、體積密度小、隔熱保溫性能優(yōu)異、荷重軟化溫度高、高溫體積穩(wěn)定性好和使用范圍廣。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:先將30~60wt%的硅石顆粒、10~30wt%的娃石細(xì)粉、2~6wt%的石灰石、5~15wt%的娃溶膠和10~30wt%的焦炭混合，攪拌均勻，振動成型或搗打成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥4~24小時，然后在1200~l400°C條件下保溫3~15小時，即得輕質(zhì)硅磚。
[0009]所述娃石顆粒中的SiO2含量≥ 97wt% ;娃石顆粒的粒徑為0.2~3mm。
[0010]所述硅石細(xì)粉中的SiO2含量≥97wt% ;硅石細(xì)粉的粒徑為3~200 μ m。
[0011]所述石灰石中的CaCO3含量≥ 90wt% ;石灰石的粒徑為3 200 μ m。
[0012]所述硅溶膠中的SiO2含量≥20wt%o[0013]所述焦炭中固定碳含量≥80wt%,焦炭的粒徑為0.1~lmm。
[0014]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技中干法混合過程中易造成原料偏析的缺點，借助于液態(tài)混合溶液對物料進(jìn)行混合，在混合體內(nèi)部形成粘一塑性體，有效提高了混合料中各種原料的均勻分布程度。傳統(tǒng)輕質(zhì)硅磚的生產(chǎn)中使用了鐵鱗、石灰乳、木質(zhì)素磺酸鹽用作礦化劑和提高材料的后期強度，由于在高溫下上述物質(zhì)會促使低熔相的生成，從而降低了輕質(zhì)硅磚的高溫強度和力學(xué)性能。本發(fā)明使用的是硅溶膠作為結(jié)合劑，石灰石分解后生產(chǎn)的氧化鈣為礦化劑，其中的雜質(zhì)少。高溫下，硅溶膠形成的二氧化硅也不會降低材料的高溫強度，高溫處理后，材料的強度較高。
[0015]本發(fā)明通過加入石灰石，在高溫下生成活性很高的氧化鈣，起到硅磚生產(chǎn)的礦化劑的作用。且由于使用的石灰石粒徑小，其分解反應(yīng)所形成的氣孔孔徑不大，不會明顯降低材料的強度，留下的孔徑可以降低材料的導(dǎo)熱系數(shù)，起到保溫和隔熱的作用。
[0016]本發(fā)明中由于使用了相當(dāng)數(shù)量的小顆粒焦炭，材料中的焦炭在高溫下燃燒，在原位留下微孔，起到了降低硅磚體積密度和導(dǎo)熱系數(shù)的作用。同時焦炭燃燒后還產(chǎn)生了一部分?jǐn)?shù)量的灰分，灰分中的主要化學(xué)成分為二氧化硅，還有少量的氧化鋁和氧化鈣，在高溫下灰分可以起到促進(jìn)材料燒結(jié)的作用。
[0017]因此，本發(fā)明的工藝簡單，原材料豐富；所制備的輕質(zhì)硅磚具有顯微結(jié)構(gòu)均勻、體積密度小、隔熱保溫性能優(yōu)異、荷重軟化溫度高、高溫體積穩(wěn)定性好和使用范圍廣的特點。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制。
[0019]為避免重復(fù)，先將本【具體實施方式】中所涉及到的原料統(tǒng)一描述如下，實施例中不再贅述:
所述娃石顆粒中的SiO2含量≥ 97wt%,娃石顆粒的粒徑為0.2~3mm ；
所述硅石細(xì)粉中的SiO2含量≥ 97wt%，硅石細(xì)粉的粒徑為3~200 μ m ；
所述石灰石中的CaCO3含量≥ 90wt%,石灰石的粒徑為3 ~200 μ m ；
所述硅溶膠中的SiO2含量≥20wt% ；
所述焦炭中固定碳含量≥ 80wt%,焦炭的粒徑為0.1~lmm。
[0020]實施例1
一種輕質(zhì)硅磚的制備方法。先將3(T40wt%的硅石顆粒、20~30wt%的硅石細(xì)粉、2~4wt%的石灰石、l0~l5wt%的硅溶膠和20~30wt%的焦炭混合，攪拌均勻，振動成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥8~15小時，然后在1200-1300?條件下保溫3~7小時，即得輕質(zhì)硅磚。
[0021]實施例2
一種輕質(zhì)硅磚的制備方法。先將4(T50wt%的硅石顆粒、l(T20wt%的硅石細(xì)粉、4~6wt%的石灰石、l(Tl5wt%的硅溶膠和l(T20wt%的焦炭混合，攪拌均勻，搗打成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥8~15小時，然后在130(Tl40(rC條件下保溫7~10小時，即得輕質(zhì)娃磚。
[0022]實施例3一種輕質(zhì)硅磚的制備方法。先將5(T60wt%的硅石顆粒、l(T20wt%的硅石細(xì)粉、4~6wt%的石灰石、5~10wt%的硅溶膠和l(T20wt%的焦炭混合，攪拌均勻，振動成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥15~20小時，然后在130(Tl40(TC條件下保溫10-?2小時，即得輕
質(zhì)娃磚。
[0023]實施例4
一種輕質(zhì)硅磚的制備方法，先將5(T60wt%的硅石顆粒、l(T20wt%的硅石細(xì)粉、4~6wt%的石灰石、5~10wt%的硅溶膠和l(T20wt%的焦炭混合，攪拌均勻，搗打成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥20-24小時，然后在120(Tl30(TC條件下保溫12~15小時，即得輕
質(zhì)娃磚。
[0024]本【具體實施方式】與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
本【具體實施方式】克服了現(xiàn)有技術(shù)中在干法混合過程中易造成原料偏析的缺點，借助于液態(tài)混合溶液對物料進(jìn)行混合，在混合體內(nèi)部形成粘一塑性體，有效提高了混合料中各種原料的均勻分布程度。傳統(tǒng)輕質(zhì)硅磚的生產(chǎn)中使用了鐵鱗、石灰乳、木質(zhì)磺酸素鹽用作礦化劑和提高材料的后期強度，由于在高溫下上述物質(zhì)會促使低熔相的生成，從而降低了輕質(zhì)硅磚的高溫強度和力學(xué)性能。本【具體實施方式】使用的是硅溶膠作為結(jié)合劑，石灰石分解后的氧化鈣作為礦化劑，其中的雜質(zhì)少。高溫下，硅溶膠形成的二氧化硅不會降低材料的高溫強度，高溫處理后，材料的強度較高。
[0025]本【具體實施方式】通過加入石 灰石，在高溫下生成活性很高的氧化鈣，起到硅磚生產(chǎn)的礦化劑的作用。且由于使用的石灰石粒徑小，其分解反應(yīng)所形成的氣孔孔徑不大，不會明顯降低材料的強度，留下的孔徑可以降低材料的導(dǎo)熱系數(shù)，起到保溫和隔熱的作用。
[0026]本【具體實施方式】中由于使用了相當(dāng)數(shù)量的小顆粒焦炭，材料中的焦炭在高溫下燃燒，在原位留下微孔，起到了降低硅磚體積密度和導(dǎo)熱系數(shù)的作用。同時焦炭燃燒后還產(chǎn)生了一部分?jǐn)?shù)量的灰分，灰分中的主要化學(xué)成分為二氧化硅，還有少量的氧化鋁和氧化鈣，在高溫下灰分可以起到促進(jìn)材料燒結(jié)的作用。
[0027]因此，本【具體實施方式】工藝簡單和原材料豐富；所制備的輕質(zhì)硅磚的體積密度為
1.1(T0.95g/cm3，具有顯微結(jié)構(gòu)均勻、體積密度小、隔熱保溫性能優(yōu)異、荷重軟化溫度高和高溫體積穩(wěn)定性好的特點，可兼顧隔熱、保溫、高溫力學(xué)性質(zhì)及荷重軟化溫度的要求，應(yīng)用范圍廣泛。
【權(quán)利要求】
1.一種輕質(zhì)硅磚的制備方法，其特征在于先將3(T60wt%的硅石顆粒、l(T30wt%的硅石細(xì)粉、2~6wt%的石灰石、5~15wt%的娃溶膠和l(T30wt%的焦炭混合,攪拌均勻,振動成型或搗打成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥1~24小時，然后在120(Tl40(rC條件下保溫:15小時，即得輕質(zhì)硅磚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述輕質(zhì)硅磚的制備方法，其特征在于所述硅石顆粒中的SiO2含量≤ 97wt% ;娃石顆粒的粒徑為0.2~3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述輕質(zhì)硅磚的制備方法，其特征在于所述硅石細(xì)粉中的SiO2含量≤97wt% ;硅石細(xì)粉的粒徑為3~200 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述輕質(zhì)硅磚的制備方法，其特征在于所述石灰石中的CaCO3含量≤90wt% ;石灰石的粒徑為3~200 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述輕質(zhì)硅磚的制備方法，其特征在于所述硅溶膠中的SiO2含量≤ 20wt%o
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述輕質(zhì)硅磚的制備方法，其特征在于所述焦炭中固定碳含量≤80wt%,焦炭的粒徑為0.1~1mm。
【文檔編號】C04B38/06GK103880439SQ201410052644
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】魏耀武, 李楠 申請人:武漢科技大學(xué)