CN101698614B

CN101698614B - 超微孔高强隔热保温耐火砖及其制造方法

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Publication number: CN101698614B
Application number: CN200910172604A
Authority: CN
Inventors: 张青永; 耿昌彬
Original assignee: ZHENGZHOU DONGFANG FURNACE LINER CO Ltd
Current assignee: ZHENGZHOU DONGFANG FURNACE LINER CO Ltd
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2029-11-18
Also published as: CN101698614A

Abstract

本发明涉及一种热工设备隔热层用微孔轻质隔热保温耐火砖及其制造方法。以重量百分比表示，原料为漂珠和/或粉煤灰20～70％、铝硅系耐火熟料0～50％、粘结剂30～40％，外加发泡剂0.2～1.0％。制造时先将漂珠或粉煤灰、铝硅系耐火熟料和粘结剂混合，然后加水，混合料和水的比例为4～6∶1，调成糊状料；将发泡剂与水按1∶10～15的比例混合，加入发泡机中，制得孔径为0.2～0.5mm的泡沫，将泡沫与所述糊状料混合均匀，然后浇注成砖坯，干燥后装入窑炉；加热至1200～1400℃，保温6～8h，烧成。本发明产品具有耐压强度高、导热系数低、高温重烧线变化率低等优点。该方法利于环保，可节约大量轻质材料，利于节能降耗。

Description

超微孔高强隔热保温耐火砖及其制造方法

一、技术领域：

本发明涉及一种耐火保温砖，特别是涉及一种热工设备隔热层用微孔轻质隔热保温耐火砖及其制造方法。

二、背景技术：

世界范围内能源紧缺，各种热工设备是工业生产中的重要设施，也是能源消耗大户，因此，各种热工设备的耐火层及隔热层要求保温、耐火、隔热，是热工设备长期安全使用、节能降耗获得更大经济效益的保证。

目前，世界范围内生产制造的各种材质的隔热、保温耐火砖基本采用：(1)加入可燃物，如植物锯沫、可发性聚苯乙烯小球；(2)低密度、低耐火度轻质材料，如膨化珍珠岩、闭孔珍珠岩。在第(1)类方法中加入的可燃物在产品烧结过程中通过烧失产生气孔，而获得轻质、隔热保温的效果，但植物锯末特别是可发性聚苯乙烯小球等的烧失浪费了大量资源，并且造成环境污染；在第(2)类方法中通过加入低密度轻质材料，以加大产品体积与产品的重量比，而获得轻质、隔热保温的效果。然而大量地加入低密度轻质材料，例如珍珠岩(其耐火度较低只有1350℃，严格来说不属于耐火材料的范畴)破坏了产品的整体耐火度、线变化率等高温使用性能，达不到相关产品国家标准的要求，从而大大降低了工业窑炉的使用寿命，严重时甚至导致生产事故的发生。

可用来生产隔热耐火砖的漂珠厂家较多，主要有中电投平顶山姚孟电厂、平顶山鸿翔热电厂、淮南电厂、淮北电厂、山西朔州神头电厂等，但漂珠价格昂贵且产量较少，无法进行大规模的工业化应用。粉煤灰是煤发电的副产品，但是产出的粉煤灰能用于生产隔热耐火砖的较少，因为对原灰的性能要求比较高，目前成规模的厂家有中电投姚孟电厂、平顶山鸿翔热电厂、山西朔州神头电厂等厂家，这些厂的粉煤灰产量及质量能够满足大规模的工业化应用。

专利号为2004100238529的专利公开了一种建筑行业用于砌墙体的轻质微发泡砌砖，由砂子、石灰、粘土/水泥/白水泥和发泡剂等按一定比例混合，发泡后予定型、切坯、定型而制成。所用的发泡剂为铝粉和水，由于增添了发泡剂，发泡剂产生的微小气泡均匀地分布在砌砖中。该砖具有重量轻、强度高，吸水性好，隔音效果好等特点，但该砖为一般建筑用砖，不能用作耐火材料。

三、发明内容：

本发明要解决的技术问题：在于克服背景技术中保温耐火砖的缺点，提供一种耐压强度高、导热系数低、线变化率低、生产成本低的超微孔高强隔热保温耐火砖及其制造方法。

本发明的技术方案：

一种超微孔高强隔热保温耐火砖，以重量百分比表示，原料为漂珠和/或粉煤灰20～70％，铝硅系耐火熟料0～50％，粘结剂30～40％，外加占上述原料总重的发泡剂0.2～1.0％。

所述漂珠容重为350～500kg/m³，粒度为30～40目；所述粉煤灰容重为650～900kg/m³，粒度为40～50目；所述铝硅系耐火熟料为高铝矾土熟料或粘土熟料；所述高铝矾土熟料中氧化铝含量≥50％，粒度为180～325目；所述粘土熟料中氧化铝含量为42～50％，粒度为200～325目；所述粘结剂为高岭土或高铝矾土水泥，粒度为200～325目。

所述发泡剂为松香树脂类发泡剂、合成类发泡剂、蛋白活性物型发泡剂或复合型发泡剂。

所述合成类发泡剂为阴离子表面活性剂型发泡剂、阳离子表面活性剂型发泡剂、非离子表面活性剂型发泡剂或两性离子表面活性剂型发泡剂。

所述阳离子型液体发泡剂为十二烷基二甲基溴化铵或十八烷基三甲基氯化铵；阴离子型液体发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、仲烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺盐或油酰氨基羧酸钠；所述非离子表面活性剂型发泡剂为聚乙二醇型表面活性剂；所述两性离子型液体发泡剂为月桂基羧甲基钠型咪唑啉乙酸盐或咪唑啉磷酸盐。

一种超微孔高强隔热保温耐火砖的制造方法，包括称取原料、混料、成型、干燥和烧成，先将漂珠或粉煤灰、铝硅系耐火熟料和粘结剂按比例混合均匀，加入水，混合料和水的比例为4～6∶1，经搅拌调成糊状料，备用；

将发泡剂与水按1∶10～15的比例混合，然后加入发泡机中，制得孔径为0.2～0.5mm的泡沫，将泡沫与所述糊状料混合均匀，然后注入模具中浇注成砖坯，将砖坯干燥，然后装入窑炉；再从常温加热至1200～1400℃，保温6～8h，烧成。

所述砖坯干燥分两段，第一段为脱模干燥，干燥温度为40～60℃，干燥时间为16～24h；第二段为强制干燥，干燥温度为80～120℃，干燥时间为12～18h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下，所述砖坯从预热、烧结、保温至冷却出窑的总时间为30～72h。

根据材质及技术指标要求的不同其粉料和粘结剂及发泡剂的种类和比例会有所不同。

发泡剂的选择是根据其在水中所表现的酸碱性与所需混合的材料的酸碱性是否一致及制成品所要求的技术性能，只有酸碱性一致才不至于在所需材料与泡沫混合后导致消泡，才能保持泡沫浆料的稳定性。

根据用户所要求的技术指标或者按照产品的国家标准，其烧结产品可为粘土质超微孔高强隔热保温耐火砖、高铝质超微孔高强隔热保温耐火砖。

原料性能要求：

1、漂珠的性能要求：

容重(g/cm³)	耐火度(℃)	Al₂O₃(％)	Fe₂O₃(％)	粒度(目)
					350～500	≥1610	≥30	≤2.5	30-40

2、粉煤灰的性能要求：

容重(g/cm³)	耐火度(℃)	Al₂O₃(％)	Fe₂O₃(％)	粒度(目)
					650～900	≥1580	≥27	≤2.5	40-50

3、粘土熟料的性能要求：

Al₂O₃(％)	Fe₂O₃(％)	耐火度(℃)	体积密度，g/cm³
				42-50	≤2.0	≥1730	≥2.40

4、高铝矾土熟料的性能要求：

Al₂O₃(％)	Fe₂O₃(％)	耐火度(℃)	体积密度，g/cm³
				＞50	≤2.0	≥1790	≥2.75

5、高岭土的性能要求：

Al₂O₃(％)	Fe₂O₃(％)	耐火度(℃)	灼减(％)	可塑性
					≥38	≤2.0	≥1670	≤17	≥3.0

6、高铝矾土水泥的性能要求：

Al₂O₃(％)	SiO₂(％)	Fe₂O₃(％)	Na₂O+K₂O(％)	S(％)	灼减(％)
						50～77	≤8.0	≤2.5	≤0.4	≤0.1	≤0.1

本发明的积极有益效果：

(1)本发明的隔热保温耐火砖，大量利用漂珠、粉煤灰等副产品，实现了漂珠、粉煤灰的有效利用，产品具有耐压强度高、导热系数低、高温重烧线变化率低等优点，产品性能优于同类产品，达到了相关产品的国家标准(如粘土质隔热耐火砖GB/T3994-1983、高铝质隔热耐火砖GB/T3995-1983)，产品质量大大提高。产品性能参见表1、表2。

(2)本发明的方法不同于现有的可燃物加入法或低密度轻质材料加入法，克服了现有产品因加入可燃物烧失而形成较大气孔，影响产品保温、隔热耐火性等缺点，同时克服了因加入低密度轻质材料而造成产品高温性能低的缺点。本发明通过加入发泡剂，在搅拌过程中发泡剂形成细微且具有一定支撑力的泡沫，与其他耐火材料混合后烧结，在产品中形成均匀一致相互封闭的微小气孔，且发泡剂在干燥过程中蒸发掉，不会造成环境污染，利于环保，烧成后产品具有轻质、保温隔热和耐火作用，可节约大量轻质材料，利于节能降耗。

(3)本发明的方法中砖坯在干燥时采用两段法干燥，先脱模干燥，此阶段砖坯水分大，需控制烘干温度，防止水分急剧排出而导致砖坯出现裂纹，然后强制干燥，控制坯体水分达到要求，以保证烧结后产品的质量。

(4)本发明产品与现有产品相比，工艺简单，成本低，产品性能明显改善，生产的耐火砖可用于各种热工设备隔热层、耐火层，达到节能、耐火的双重作用，有利于推广应用。

四、具体实施方式：

下面举例进一步说明本发明，各原料性能要求见技术方案部分，原料用量以重量百分比计算，可根据用户所要求的技术性能具体调整。

实施例1：超微孔高强隔热保温耐火砖，配比见表3，按重量百分比称取电厂粉煤灰40％、高铝熟料细粉25％、粘结剂为高岭土细粉35％，将上述原料加入强制搅拌机中混合，加水，混合料和水的重量比为4～6∶1，搅拌调成糊状料，备用；

另称取占上述粉料总重0.5％的发泡剂，所用发泡剂为阴离子型液体发泡剂十二烷基硫酸钠；将发泡剂与水按1∶10～15的比例加入发泡机中，搅拌成孔径为0.2～0.5mm的泡沫，将泡沫加入强制搅拌机中与糊状料混合，搅拌6min，然后注入模具中，浇注成砖坯；

将砖坯分两段进行干燥，第一段为脱模干燥，干燥温度为40～60℃，干燥时间为16～24h；第二段为强制干燥，干燥温度为80～120℃，干燥时间为12～18h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；将干燥的砖坯装入窑炉，从常温加热至1200～1400℃，保温6～8h，烧成，产品随炉冷却后出窑。砖坯从预热、烧结、保温至冷却出窑的总时间为30～72h。

产品出窑后，对其理化性能、表面质量和外形尺寸进行检验；产品合格后按尺寸标准或合同要求进行磨砌、组装；最后将产品包装入库，保管或发货。

实施例2：超微孔高强隔热保温耐火砖，配比见表3，按重量百分比称取原料，粉煤灰40％、粘土熟料细粉20％、粘结剂高岭土细粉40％，将上述原料加入强制搅拌机中混合，加水，混合料和水的重量比为4～6∶1，搅拌调成糊状料，备用；

另称取占上述粉料总重0.2％的发泡剂，所用发泡剂为阴离子型液体发泡剂十二烷基磺酸钠；将发泡剂与水按1∶10～15的比例加入发泡机中，搅拌成孔径为0.2～0.5mm的泡沫，将泡沫加入强制搅拌机中与糊状料混合，搅拌6min，然后注入模具中，浇注成砖坯；

将砖坯分两段进行干燥，第一段为脱模干燥，干燥温度为40～50℃，干燥时间为16～20h；第二段为强制干燥，干燥温度为80～90℃，干燥时间为14～18h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；

将干燥的砖坯装入窑炉，从常温加热至1200～1250℃，保温8h，烧成，产品随炉冷却后出窑。

实施例3：超微孔高强隔热保温耐火砖，配比见表3，按重量百分比称取电厂粉煤灰70％、高岭土细粉30％，将上述原料加入强制搅拌机中混合，加水，混合料和水的重量比为4～6∶1，搅拌调成糊状料，备用；

另称取占上述粉料总重1.0％的发泡剂，所用发泡剂为阴离子型液体发泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；将发泡剂与水按1∶10～15的比例加入发泡机中，搅拌成孔径为0.2～0.5mm的泡沫，将泡沫加入强制搅拌机中与糊状料混合，搅拌8min，然后注入模具中，浇注成砖坯；

将砖坯分两段进行干燥，第一段为脱模干燥，干燥温度为50～60℃，干燥时间为20～24h；第二段为强制干燥，干燥温度为90～110℃，干燥时间为12～14h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；将干燥的砖坯装入窑炉，从常温加热至1300～1320℃，保温6h，烧成，产品随炉冷却后出窑。砖坯从预热、烧结、保温至冷却出窑的总时间为30～35h。

实施例4：超微孔高强隔热保温耐火砖，配比见表3，按重量百分比称取原料，其中漂珠20％、电厂粉煤灰25％、高铝熟料细粉25％、粘结剂高岭土细粉30％，将上述原料加入强制搅拌机中混合，加水，混合料和水的重量比为4～6∶1，搅拌调成糊状料，备用；

另称取占上述粉料总重0.6％的发泡剂，所用发泡剂为阴离子型液体发泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠；将发泡剂与水按1∶10～15的比例加入发泡机中，搅拌成孔径为0.2～0.5mm的泡沫，将泡沫加入强制搅拌机中与糊状料混合，搅拌10min，然后注入模具中，浇注成砖坯；

将砖坯分两段进行干燥，第一段为脱模干燥，干燥温度为50～55℃，干燥时间为16～18h；第二段为强制干燥，干燥温度为100～110℃，干燥时间为15～17h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；将干燥的砖坯装入窑炉，从常温加热至1400℃，保温6h，烧成，产品随炉冷却后出窑。砖坯从预热、烧结、保温至冷却出窑的总时间为72h。

实施例5：超微孔高强隔热保温耐火砖，配比见表3，按重量百分比称取原料，漂珠40％、电厂粉煤灰5％、高铝熟料细粉25％、粘结剂高岭土细粉30％，将上述原料加入强制搅拌机中混合，加水，混合料和水的重量比为4～6∶1，搅拌调成糊状料，备用；

另称取占上述粉料总重0.4％的发泡剂，所用发泡剂为阴离子型液体发泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺盐；将发泡剂与水按1∶10～15的比例加入发泡机中，搅拌成孔径为0.2～0.5mm的泡沫，将泡沫加入强制搅拌机中与糊状料混合，搅拌5min，然后注入模具中，浇注成砖坯；

将砖坯分两段进行干燥，第一段为脱模干燥，干燥温度为45～50℃，干燥时间为20～24h；第二段为强制干燥，干燥温度为90～100℃，干燥时间为14～16h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；将干燥的砖坯装入窑炉，从常温加热至1300～1360℃，保温7.5h，烧成，产品随炉冷却后出窑。砖坯从预热、烧结、保温至冷却出窑的总时间为60h。

实施例6：超微孔高强隔热保温耐火砖，配比见表3，按重量百分比称取原料，漂珠20％、电厂粉煤灰50％、粘结剂高岭土细粉30％，将上述原料加入强制搅拌机中混合，加水，混合料和水的重量比为4～6∶1，搅拌调成糊状料，备用；

另称取占上述粉料总重0.8％的发泡剂，所用发泡剂为阴离子型液体发泡剂油酰氨基羧酸钠；将发泡剂与水按1∶10～15的比例加入发泡机中，搅拌成孔径为0.2～0.5mm的泡沫，将泡沫加入强制搅拌机中与糊状料混合，搅拌6min，然后注入模具中，浇注成砖坯；

将砖坯分两段进行干燥，第一段为脱模干燥，干燥温度为50～60℃，干燥时间为18～20h；第二段为强制干燥，干燥温度为80～90℃，干燥时间为15～18h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；将干燥的砖坯然后装入窑炉，从常温加热至1350℃，保温6～8h，烧成，产品随炉冷却后出窑。砖坯从预热、烧结、保温至冷却出窑的总时间为40～50h。

实施例7-10：超微孔高强隔热保温耐火砖，原料配比见表3，粘结剂为高岭土细粉，发泡剂为聚乙二醇型表面活性剂，生产方法同实施例1，不再详述。

实施例11-15：超微孔高强隔热保温耐火砖，原料配比见表3，粘结剂为高铝矾土水泥，发泡剂为月桂基羧甲基钠型咪唑啉乙酸盐，生产方法同实施例2，不再详述。

实施例16-20：超微孔高强隔热保温耐火砖，原料配比见表3，粘结剂为高铝矾土水泥，发泡剂为咪唑啉磷酸盐，生产方法同实施例3，不再详述。

实施例21-25：超微孔高强隔热保温耐火砖，原料配比见表4，粘结剂为高岭土，发泡剂为阳离子型液体发泡剂十二烷基二甲基溴化铵或十八烷基三甲基氯化铵，生产方法同实施例4，不再详述。

实施例26-30：超微孔高强隔热保温耐火砖，原料配比见表4，粘结剂为高铝矾土水泥，发泡剂为松香树脂类发泡剂，生产方法同实施例5，不再详述。

实施例31-35：超微孔高强隔热保温耐火砖，原料配比见表2，粘结剂为高岭土，发泡剂为蛋白活性物型发泡剂，生产方法同实施例5，不再详述。

实施例36-40：超微孔高强隔热保温耐火砖，原料配比见表4，粘结剂为高岭土，发泡剂选用北京中科筑诚建材科技有限公司生产的KC-15型或HCH-9型复合型发泡剂，生产方法同实施例6，不再详述。

表1：粘土质超微高强隔热保温耐火砖的性能指标

表2：高铝质超微孔高强隔热保温耐火砖的性能指标

表1、表2备注：

(a)本发明是指利用本发明方法制备的产品，国标是指国家推荐标准所要求的指标，表1中现行产品是指目前利用膨化珍珠岩或闭孔珍珠岩做主材生产的粘土轻质保温耐火砖；表2中现行产品是指目前利用电厂漂珠或粉煤灰做主材生产的高铝轻质保温耐火砖。

(b)表中性能参数是本发明产品的典型值，可以通过原料的优化配比达到用户不同的性能要求。

表3：实施例1～20中超微孔高强隔热保温耐火砖成分(以重量百分比计，％)

表4：实施例21～40中超微孔高强隔热保温耐火砖成分(以重量百分比计，％)

Claims

1.一种超微孔高强隔热保温耐火砖的制造方法，包括称取原料、混料、成型、干燥和烧成，其特征是：将漂珠、铝硅系耐火熟料和粘结剂按比例混合均匀，加入水，混合料和水的重量比为4～6∶1，经搅拌调成糊状料，备用；

以重量百分比表示，所述原料为漂珠20～70％、铝硅系耐火熟料0～50％、粘结剂30～40％，外加占上述原料总重的发泡剂0.2～1.0％；所述铝硅系耐火熟料为高铝矾土熟料或粘土熟料；所述粘结剂为高岭土或高铝矾土水泥，粒度为200～325目；

将发泡剂与水按1∶10～15的比例混合，然后加入发泡机中，制得孔径为0.2～0.5mm的泡沫，将泡沫与所述糊状料混合均匀，然后注入模具中浇注成砖坯，将砖坯干燥，然后装入窑炉；再从常温加热至1200～1400℃，保温6～8h，烧成；

所述砖坯干燥分两段，第一段为脱模干燥，干燥温度为40～60℃，干燥时间为16～24h；第二段为强制干燥，干燥温度为80～120℃，干燥时间为12～18h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；

2.根据权利要求1中所述超微孔高强隔热保温耐火砖的制造方法，其特征是：所述漂珠容重为350～500kg/m³，粒度为30～40目。

3.根据权利要求1所述超微孔高强隔热保温耐火砖的制造方法，其特征是：所述高铝矾土熟料中氧化铝含量为≥50％，粒度为180～325目；所述粘土熟料中氧化铝含量为42～50％，粒度为200～325目。

4.根据权利要求1所述超微孔高强隔热保温耐火砖的制造方法，其特征是：所述合成类发泡剂为阴离子表面活性剂型发泡剂、阳离子表面活性剂型发泡剂、非离子表面活性剂型发泡剂或两性离子表面活性剂型发泡剂。

5.根据权利要求4所述超微孔高强隔热保温耐火砖的制造方法，其特征是：所述阳离子表面活性剂型发泡剂为十二烷基二甲基溴化铵或十八烷基三甲基氯化铵；阴离子表面活性剂型发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、仲烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺盐或油酰氨基羧酸钠；所述非离子表面活性剂型发泡剂为聚乙二醇型表面活性剂；所述两性离子表面活性剂型发泡剂为月桂基羧甲基钠型咪唑啉乙酸盐或咪唑啉磷酸盐。