CN101717267A - 以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖及其制备方法。采用的技术方案是：先将50～74wt％的莫来石质辊棒废料、15～40wt％的粘土熟料、0.1～8wt％的α-Al2O3微粉、0.1～5wt％的SiO2微粉、0.1～9wt％的蓝晶石微粉和0～6wt％的ρ-Al2O3微粉或0～5wt％的水泥微粉混合，外加10～40wt％的水和0.1～0.3wt％的减水剂，混合3～15分钟，调制成料浆，再外加0.1～0.3wt％的发泡剂所制成的泡沫，混合均匀，浇注成型，在室温条件下干燥4～20小时，然后在100～120℃条件下干燥3～10小时脱模，最后在1350～1500℃的条件下烧制，保温3～12小时。本发明采用泡沫法，生产工艺简单、环境污染少和能耗低；所生产的制品具有较高的强度、较低的体积密度和导热系数。
Description
技术领域
本发明属于轻质砖耐火材料技术领域，具体涉及一种以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖及其制备方法。
背景技术
随着莫来石质辊棒的大量使用，其经加工切割之后的边角余料以及断裂损耗量也急剧增多。大量的莫来石质辊棒废料已经不是简单填埋可以解决的问题，而且随着经济的日益发展和社会的进步，环境已经成为人们关注的焦点，莫来石质辊棒废料的堆积挤占土地，影响当地空气的粉尘含量，而莫来石质辊棒废料的填埋耗费人力物力，还污染地下水质，如何变废为宝，化废料为资源，已经成为科技和环保部门的当务之急。目前，科技人员对此进行了研究，如“一种陶瓷辊棒及其制备方法”(CN101423375A)的专利技术，以陶瓷辊棒废料加以处理来制备辊棒，这些方法在一定程度上实现了回收利用，但用量约为50～60wt％，比较少。
莫来石质轻质隔热材料的制备方法有很多，主要有燃尽加入物法、气体发生法、多孔材料法、泡沫法等。其中燃尽加入物法污染环境，对超低容重的轻质砖生产难以控制；气体发生法无法保证气孔的均匀性，且不稳定，导致制品抗渣性差；多孔材料法适用范围有限，能耗高；如“轻质莫来石隔热砖”(CN101172840)的专利技术，以苏州土、庐山土、焦作灰泥制备莫来石隔热砖，制品强度过低，不利于生产实用。“刚玉-莫来石绝热转”(CN1762906A)的专利技术，以聚苯乙烯发泡球和锯木屑制备刚玉莫来石轻质砖，生产工艺复杂，发泡球产生的气孔不稳定，木屑产生的气孔较大而且污染环境。
发明内容
本发明旨在克服已有技术缺陷，目的是提供一种生产工艺简单，环境友好，性能优良的以莫来石质辊棒废料为原料的莫来石质轻质砖的制备方法；用该方法制备的莫来石质轻质砖具有较高的强度、较低的体积密度和导热系数。
为实现上述上述目的，本发明采用的技术方案是：先将50～74wt％的莫来石质辊棒废料、15～40wt％的粘土熟料、0.1～8wt％的α-Al2O3微粉、0.1～5wt％的SiO2微粉、0.1～9wt％的蓝晶石微粉和0～6wt％的ρ-Al2O3微粉混合，或先将50～74wt％的莫来石质辊棒废料、15～40wt％的粘土熟料、0.1～8wt％的α-Al2O3微粉、0.1～5wt％的SiO2微粉、0.1～9wt％的蓝晶石微粉和0～5wt％的水泥微粉混合。
再外加10～40wt％的水和0.1～0.3wt％的减水剂，混合3～15分钟，调制成料浆，又外加0.1～0.3wt％的发泡剂所制成的泡沫，混合均匀，浇注成型，在室温条件下干燥4～20小时，然后在100～120℃条件下干燥3～10小时脱模，最后在1350～1500℃的条件下烧制，保温3～12小时。
所述的莫来石质辊棒废料的主要成分为：SiO2为20～30wt％、Al2O3为65～75wt％、MgO为0.1～1wt％、K2O为0.1～0.5wt％、Na2O为0.1～1wt％、ZrO2为3～9wt％，粒度不大于200目。
在本技术方案中：粘土熟料的粒度小于200目；减水剂为三聚磷酸钠、木质素磺酸钠、六偏磷酸钠中的一种；SiO2微粉或为纳米二氧化硅或为硅微粉。
本发明利用莫来石质辊棒废料作为主要原料，解决了陶瓷企业与建筑行业目前存在的大量陶瓷废弃物，减少了固体污染，促进陶瓷与建筑行业的环保和可持续发展；同时，高强低导热轻质隔热材料在钢铁工业的广泛应用，将会提高钢包、中间包等盛钢容器的保温效果，降低钢水温降率，提高铸坯的质量，同时还能减少耐火材料的熔损，降低吨钢耐火材料消耗，不仅实现了钢铁工业的节能降耗，而且提高了钢铁产品在国内外市场上的竞争力。
本发明采用浇注法生产轻质砖，生产工艺简单；且采用泡沫法制备，环境污染少，能耗低；且生产出来的轻质陶瓷辊棒废料制品具有较高的强度(5.5～7.0MPa)，较低的体积密度(0.74～0.83g/cm3)和导热系数(2.4～3.3w/(m.k))。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。
为避免实施例中重复描述，先将本具体实施方式将所涉及的原料统一描述如下：
莫来石质辊棒废料的主要成分为：SiO2为20～30wt％、Al2O3为65～75wt％、MgO为0.1～1wt％、K2O为0.1～0.5wt％、Na2O为0.1～1wt％、ZrO2为3～9wt％，粒度不大于200目。
粘土熟料的粒度小于200目。
实施例1：
一种以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖及其制备方法，先将50～60wt％的莫来石质辊棒废料、28～40wt％的粘土熟料、0.1～3wt％的α-Al2O3微粉、0.1～2wt％的ρ-Al2O3微粉、3～5wt％的纳米二氧化硅和6～9wt％的蓝晶石微粉混合，外加20～30wt％的水和0.1～0.2wt％的六偏磷酸钠，混合3～8分钟，调制成料浆，再外加0.1～0.2wt％的发泡剂所制成的泡沫，混合均匀，浇注成型，在室温条件下干燥4～10小时，然后在100～110℃条件下干燥3～5小时后脱模后，最后在1350～1400℃的条件下烧制，保温3～5小时。
本实施例1所制得的莫来石质轻质砖的体积密度为0.75～0.80g/cm3，导热系数为0.25～0.3w/(m.k)，耐压强度达到6.0～6.8MPa，重烧线变化为0.9～1.0％。
实施例2：
一种以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖及其制备方法。先将60～68wt％的莫来石质辊棒废料、19～28wt％的粘土熟料、3～6wt％的α-Al2O3微粉、2～4wt％的ρ-Al2O3微粉、2～3wt％的硅微粉和4～6wt％的蓝晶石微粉混合，外加30～40wt％的水和0.2～0.3wt％的三聚磷酸钠，混合8～15分钟，调制成料浆，再外加0.2～0.3wt％的发泡剂所制成的泡沫，混合均匀，浇注成型，在室温条件下干燥10～16小时，然后在110～120℃条件下干燥5～7小时脱模，最后在1400～1450℃的条件下烧制，保温5～7小时。
本实施例2所制得的莫来石质轻质砖的体积密度为0.74～0.76g/cm3，导热系数为0.24～0.28w/(m.k)，耐压强度达到5.8～6.2MPa，重烧线变化为0.98～1.0％。
实施例3：
一种以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖及其制备方法。先将68～74wt％的莫来石质辊棒废料、15～19wt％的粘土熟料、6～8wt％的α-Al2O3微粉、4～6wt％的ρ-Al2O3微粉、0.1～2wt％的硅微粉和0.1～4wt％的蓝晶石微粉混合，外加10～20wt％的水和0.2～0.3wt％的木质素磺酸钠，混合3～8分钟，调制成料浆，再外加0.1～0.2wt％的发泡剂所制成的泡沫，混合均匀，浇注成型，在室温条件下干燥16～20小时，然后在100～110℃条件下干燥7～10小时脱模，最后在1450～1500℃的条件下烧制，保温7～12小时。
本实施例3所制得的莫来石质轻质砖的体积密度为0.78～0.82g/cm3，导热系数为0.26～0.3w/(m.k)，耐压强度达到6.3～6.8MPa，重烧线变化为0.9～1.0％。
实施例4：
一种以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖及其制备方法。先将50～60wt％的莫来石质辊棒废料、28～40wt％的粘土熟料、0.1～3wt％的α-Al2O3微粉、0.1～2wt％的纳米二氧化硅和6～9wt％的蓝晶石微粉混合，外加20～30wt％的水和0.2～0.3wt％的六偏磷酸钠，混合8～15分钟，调制成料浆，再外加0.2～0.3wt％的发泡剂所制成的泡沫，混合均匀，浇注成型，在室温条件下干燥4～10小时，然后在110～120℃条件下干燥3～5小时脱模，最后在1350～1400℃的条件下烧制，保温3～5小时。
本实施例4所制得的莫来石质轻质砖的体积密度为0.76～0.8g/cm3，导热系数为0.26～0.33w/(m.k)，耐压强度达到5.9～6.1MPa，重烧线变化为0.9～1.1％。
实施例5：
一种以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖及其制备方法。先将60～68wt％的莫来石质辊棒废料、19～28wt％的粘土熟料、3～6wt％的α-Al2O3微粉、2～3wt％的硅微粉和4～6wt％的蓝晶石微粉混合，外加30～40wt％的水和0.1～0.2wt％的三聚磷酸钠，混合3～8分钟，调制成料浆，再外加0.1～0.2wt％的发泡剂所制成的泡沫，混合均匀，浇注成型，在室温条件下干燥10～16小时，然后在100～110℃条件下干燥5～7小时脱模，最后在1400～1450℃的条件下烧制，保温5～7小时。
本实施例5所制得的莫来石质轻质砖的体积密度为0.75～0.79g/cm3，导热系数为0.24～0.28w/(m.k)，耐压强度达到5.5～5.9MPa，重烧线变化为0.9～1.0％。
实施例6：
一种以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖及其制备方法。先将68～74wt％的莫来石质辊棒废料、15～19wt％的粘土熟料、6～8wt％的α-Al2O3微粉、3～5wt％的硅微粉和0.1～4wt％的蓝晶石微粉混合，外加10～20wt％的水和0.1～0.2wt％的三聚磷酸钠，混合8～15分钟，调制成料浆，再外加0.2～0.3wt％的发泡剂所制成的泡沫，混合均匀，浇注成型，在室温条件下干燥16～20小时，然后在110～120℃条件下干燥7～10小时脱模，最后在1450～1500℃的条件下烧制，保温7～12小时。
本实施例6所制得的莫来石质轻质砖的体积密度为0.76～0.82g/cm3，导热系数为0.27～0.32w/(m.k)，耐压强度达到6.3～6.6MPa，重烧线变化为1.0～1.1％。
实施例7：
一种以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖及其制备方法。先将50～60wt％的莫来石质辊棒废料、28～40wt％的粘土熟料、0.1～3wt％的α-Al2O3微粉、0.1～2wt％的水泥微粉，3～5wt％的纳米二氧化硅和6～9wt％的蓝晶石微粉混合，外加20～30wt％的水和0.2～0.3wt％的六偏磷酸钠，混合3～8分钟，调制成料浆，再外加0.1～0.2wt％的发泡剂所制成的泡沫，混合均匀，浇注成型，在室温条件下干燥4～10小时，然后在100～110℃条件下干燥3～5小时脱模，最后在1350～1400℃的条件下烧制，保温3～5小时。
本实施例7所制得的莫来石质轻质砖的体积密度为0.78～0.82g/cm3，导热系数为0.3～0.33w/(m.k)，耐压强度达到6.5～7.0MPa，重烧线变化为0.9～1.0％。
实施例8：
一种以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖及其制备方法。先将60～68wt％的莫来石质辊棒废料、19～28wt％的粘土熟料、3～6wt％的α-Al2O3微粉、2～3wt％的水泥微粉、2～3wt％的硅微粉和4～6wt％的蓝晶石微粉混合，外加30～40wt％的水和0.2～0.3wt％的三聚磷酸钠，混合8～15分钟，调制成料浆，再外加0.2～0.3wt％的发泡剂所制成的泡沫，混合均匀，浇注成型，在室温条件下干燥10～16小时，然后在110～120℃条件下干燥5～7小时脱模，最后在1400～1450℃的条件下烧制，保温5～7小时。
本实施例8所制得的莫来石质轻质砖的体积密度为0.74～0.79g/cm3，导热系数为0.24～0.3w/(m.k)，耐压强度达到6.2～6.6MPa，重烧线变化为0.8～1.0％。
实施例9：
一种以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖及其制备方法。先将68～74wt％的莫来石质辊棒废料、15～19wt％的粘土熟料、6～8wt％的α-Al2O3微粉、3～5wt％的水泥微粉、0.1～2wt％的硅微粉和0.1～4wt％的蓝晶石微粉混合，外加20～30wt％的水和0.1～0.2wt％的三聚磷酸钠，混合3～8分钟，调制成料浆，再外加0.1～0.2wt％的发泡剂所制成的泡沫，混合均匀，浇注成型，然后在室温条件下干燥16～20小时，在100～110℃条件下干燥7～10小时脱模，最后在1450～1500℃的条件下烧制，保温7～12小时。
本实施例9所制得的莫来石质轻质砖的体积密度为0.75～0.82g/cm3，导热系数为0.28～0.32w/(m.k)，耐压强度达到6.3～6.9MPa，重烧线变化为0.9～1.0％。
本具体实施方式利用莫来石质辊棒废料作为主要原料，解决了陶瓷企业与建筑行业目前存在的大量陶瓷废弃物，减少了固体污染，促进陶瓷与建筑行业的环保和可持续发展；同时，高强低导热轻质隔热材料在钢铁工业的广泛应用，将会提高钢包、中间包等盛钢容器的保温效果，降低钢水温降率，提高铸坯的质量，同时还能减少耐火材料的熔损，降低吨钢耐火材料消耗，不仅实现了钢铁工业的节能降耗，而且提高了钢铁产品在国内外市场上的竞争力，且生产工艺简单，能耗低。
本具体实施方式采用浇注法生产轻质砖，生产工艺简单；且采用泡沫法制备，环境污染少，能耗低；且生产出来的轻质陶瓷辊棒废料制品具有较高的强度(5.5～7.0MPa)，较低的体积密度(0.74～0.83g/cm3)和导热系数(2.4～3.3w/(m.k))。
Claims (5)
1.一种以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖的制备方法，其特征在于先将50～74wt％的莫来石质辊棒废料、15～40wt％的粘土熟料、0.1～8wt％的α-Al2O3微粉、0.1～5wt％的SiO2微粉、0.1～9wt％的蓝晶石微粉和0～6wt％的ρ-Al2O3微粉混合，或先将50～74wt％的莫来石质辊棒废料、15～40wt％的粘土熟料、0.1～8wt％的α-Al2O3微粉、0.1～5wt％的SiO2微粉、0.1～9wt％的蓝晶石微粉和0～5wt％的水泥微粉混合；
再外加10～40wt％的水和0.1～0.3wt％的减水剂，混合3～15分钟，调制成料浆，又外加0.1～0.3wt％的发泡剂所制成的泡沫，混合均匀，浇注成型，在室温条件下干燥4～20小时，然后在100～120℃条件下干燥3～10小时脱模，最后在1350～1500℃的条件下烧制，保温3～12小时；
莫来石质辊棒废料的主要成分为：SiO2为20～30wt％、Al2O3为65～75wt％、MgO为0.1～1wt％、K2O为0.1～0.5wt％、Na2O为0.1～1wt％、ZrO2为3～9wt％，粒度不大于200目。
2.根据权利要求1所述的以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖的制备方法，其特征在于所述的粘土熟料的粒度；小于200目。
3.根据权利要求1所述的以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖的制备方法，其特征在于所述的减水剂为三聚磷酸钠、木质素磺酸钠、六偏磷酸钠中的一种。
4.根据权利要求1所述的以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖的制备方法，其特征在于所述的SiO2微粉或为纳米二氧化硅或为硅微粉。
5.根据权利要求1～4项中任一项所述的以莫来石质辊棒废料为原料的轻质砖的制备方法所制备的轻质砖。
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