CN102815962A

CN102815962A - 工业窑炉隔热层低导热轻质耐火砖的制造方法

Info

Publication number: CN102815962A
Application number: CN2012103105415A
Authority: CN
Inventors: 孟铭新; 盈生才; 樊秋官; 陈宏观; 袁爱俊
Original assignee: DONGTAI CITY GANGTAI REFRACTORY Co Ltd
Current assignee: DONGTAI CITY GANGTAI REFRACTORY Co Ltd
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2032-08-28
Also published as: CN102815962B

Abstract

本发明公开了一种工业窑炉隔热层低导热轻质耐火砖的制造方法，包括步骤为将重量比组分：工业氧化铝10～15％、焦宝石熟料10～15％、苏州土4～7％、长石4～7％、滑石3～5％、明矾3～5％，其余为铝矾土加水研磨成泥浆；将松香皂溶解于骨胶液成浓缩泡沫剂；浓缩泡沫剂加水与泥浆混合打泡成泡沫泥浆后注入成型模具中干燥，而后放入窑炉内烧成。本发明在泥浆原料中加入发泡剂，调整控制发泡剂的加入比例可以调节泥浆比重；同时在泥浆中加入明矾稳定泡沫气孔，使砖内形成的泡沫气孔均匀，烧成后耐火砖材料体积密度一致。

Description

工业窑炉隔热层低导热轻质耐火砖的制造方法

技术领域

本发明涉及一种轻质耐火砖的制造方法，特别是涉及一种用于工业窑炉隔热层的低导热率轻质耐火砖的制造方法。

背景技术

耐火砖主要用于工业窑炉的隔热层，隔热层普遍采用的材料是耐火砖和硅酸铝纤维(棉、毡、板)，如只使用硅酸铝纤维，其耐压强度低，抗火焰、烟气冲刷能力差；如只使用耐火砖，则炉体重量增加，承压要求加剧。因此根据设备工况条件，区别混合使用两种材料，但是由于这两种材料在高温状态下，他们的热膨胀系数不同，在窑炉启停过程中，多种不同材质间收缩膨胀率不同，而容易导致隔热层发生剥离，影响整体性能。现有的具有毛细孔的耐火砖，其具有密度小，导热率低的特性。目前耐火砖的生产过程中主要通过控制填充物的量来控制其密度。现有填充物通常为石焦油、可发性聚苯乙烯颗粒或者是木屑等材料，这些填充物在高温烧制过程中氧化后在耐火砖内留下孔隙，耐火材料烧制后密度与填充物的多少成正比。但是由于这些填充物的密度通常小于生产高温耐火材料的原料密度，因此在原料的搅拌过程中，填充物悬浮于耐火原料之上，难以均匀分布于材料内部，造成耐火砖密度不均匀，如采用可发性聚苯乙烯颗粒，颗粒大小差异同样导致烧成后耐火砖内空隙孔径大小不一，不同批次耐材体积密度不同，影响耐火砖隔热性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业窑炉隔热层的低导热率轻质耐火砖的制造方法，以解决烧成后耐火砖内部密度分布不均匀，各批次耐火砖体积密度差异大的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样的，一种工业窑炉隔热层低导热轻质耐火砖的制造方法，其特征在于包含如下步骤：

(1)制备泥浆，将泥浆原料与水混合研磨成泥浆，所述水的重量占泥浆重量48～55％，所述泥浆原料包含如下重量比组分：工业氧化铝10～15％、焦宝石熟料10～15％、苏州土4～7％、长石4～7％、滑石3～5％、明矾3～5％，其余为铝矾土；所述泥浆颗粒的平均粒径＜0.08mm；

(2)制备浓缩泡沫剂，将水与骨胶按重量比1∶0.25～1∶0.35混合并加热成骨胶液，将骨胶液与松香皂按重量比1∶0.15～1∶0.2混合加热，松香皂溶解后成浓缩泡沫剂；

(3)制备泡沫泥浆，将步骤(2)获得的浓缩泡沫剂与水按重量比1∶8～1∶9混合加入打泡机内搅拌形成泡沫剂，然后与泥浆混合搅拌成泡沫泥浆；

(4)成型干燥，将步骤(3)获得的泡沫泥浆注入成型模具内，置于15～35℃环境下干燥成坯件，干燥后坯件含水量＜4％；

(5)烧成，将坯件码放在窑炉内后采用氧化气氛烧成，烧成温度1300～1400℃，烧成时间144～168小时。

优选地，所述步骤(1)中泥浆原料包含如下重量比组分：工业氧化铝12％、焦宝石熟料15％、苏州土5％、长石5％、滑石3％、明矾3.5％，其余为铝矾土。

为了获得使泡沫泥浆混合更加均匀，优选地，所述步骤(3)中泡沫剂在打泡机内搅拌时间为12～18分钟，搅拌转速为180～200转/分钟，泡沫剂与泥浆混合搅拌时间15～18分钟，搅拌转速为250～300转/分钟。在泡沫剂搅拌以及混合搅拌时控制搅拌时间以及搅拌转速，过低的搅拌转速和过短的搅拌时间无法使得泥浆与泡沫充分混合，影响最终耐火材料的密度分布均匀性，而过度地搅拌则容易导致泡沫不稳定，使得泡沫遭到破坏，材料烧成后无法形成孔隙，影响材料整体密度以及导热性能。

为了保证烧结成品率以及成品性能，所述步骤(5)烧成过程中，窑炉内温度由常温升至1000℃所需加热时间为115～120小时。

本发明所提供的技术方案的优点在于，在泥浆原料中选用明矾，调整控制明矾的加入比例可以调节泥浆比重，减少泡沫剂与泥浆之间的比重差别，同时由于明矾具有很强的吸水性能可以稳定泡沫，在强制力的搅拌下，使泥浆扶着于泡沫的表面而不至于破坏泡沫本身。另外采用松香皂与骨胶的混合溶液作为泡沫剂，骨胶中的蛋白质分子陷入松香钠皂提高了分子间作用，加强了表面膜强度，加大泡沫剂粘度，增强了泡沫稳定性。烧成后的耐火砖材料内部孔隙一致性好，分布均匀，即耐火砖整体体积密度均匀一致。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

实施例1：

(1)制备泥浆，将泥浆原料工业氧化铝10％、焦宝石熟料14％、苏州土4％、长石4％、滑石4％、明矾3％，其余为铝矾土加入球磨机内研磨并加入水，泡制16小时后研磨16小时获得泥浆，泥浆含水重量比48％，所述泥浆颗粒的平均粒径＜0.08mm；

(2)制备浓缩泡沫剂，将水与骨胶按重量比1∶0.25混合并加热成骨胶液，将骨胶液与松香皂按重量比1∶0.15混合加热，松香皂溶解后成浓缩泡沫剂；

(3)制备泡沫泥浆，将步骤(2)获得的浓缩泡沫剂与水按重量比1∶9混合加入打泡机内，搅拌12分钟，搅拌转速为190转/分钟形成泡沫剂，然后将泡沫剂倒入泥浆槽中与泥浆混合，继续搅拌15分钟，搅拌转速为250转/分钟成泡沫泥浆，使泥浆吸附在泡沫气孔的周围，形成闭合气孔；

(4)成型干燥，将步骤(3)获得的泡沫泥浆注入木模或者多孔铝模等成型模具内，为了更加方便脱模，减少剥离，成型模具内事先铺设2、3层纸，泡沫泥浆缓缓注入模具内，同时用木片轻轻***模具边角，排出空气，使泡沫泥浆密实，也可稍加振动，使泡沫泥浆组织均匀减少开裂现象，然后将其置于室外或者在低温烘房内保持15℃干燥成坯件，干燥后坯件含水量＜4％；

(5)烧成，将坯件以侧码方式间隔5～10mm防止在倒烟窑炉内，采用氧化气氛烧成，烧成温度1400℃，烧成时间144小时，烧成过程中窑内温度由常温升至1000℃的加热时间控制为115小时。

成品耐火砖材料密度0.34g/cm³，导热系数0.28w/m.k，1300℃永久线变化0.89％。

实施例2：

(1)制备泥浆，将泥浆原料工业氧化铝12％、焦宝石熟料13％、苏州土5％、长石5％、滑石3％、明矾3.5％，其余为铝矾土加入球磨机内研磨并加入水，泡制18小时后研磨20小时获得泥浆，泥浆含水重量比50％，所述泥浆颗粒的平均粒径＜0.07mm；

(2)制备浓缩泡沫剂，将水与骨胶按重量比1∶0.3混合并加热成骨胶液，将骨胶液与松香皂按重量比1∶0.18混合加热，松香皂溶解后成浓缩泡沫剂；

(3)制备泡沫泥浆，将步骤(2)获得的浓缩泡沫剂与水按重量比1∶8混合加入打泡机内，搅拌15分钟，搅拌转速为180转/分钟形成泡沫剂，然后将泡沫剂倒入泥浆槽中与泥浆混合，继续搅拌18分钟，搅拌转速为300转/分钟成泡沫泥浆，使泥浆吸附在泡沫气孔的周围，形成闭合气孔；

(4)成型干燥，将步骤(3)获得的泡沫泥浆注入木模或者多孔铝模等成型模具内，为了更加方便脱模，减少剥离，成型模具内事先铺设2、3层纸，泡沫泥浆缓缓注入模具内，同时用木片轻轻***模具边角，排出空气，使泡沫泥浆密实，也可稍加振动，使泡沫泥浆组织均匀减少开裂现象，然后将其置于室外或者在低温烘房内保持25℃干燥成坯件，干燥后坯件含水量＜3.6％；

(5)烧成，将坯件以侧码方式间隔5～10mm防止在倒烟窑炉内，采用氧化气氛烧成，烧成温度1350℃，烧成时间168小时，烧成过程中窑内温度由常温升至1000℃的加热时间控制为120小时。

成品耐火砖材料密度0.36g/cm³，导热系数0.25w/m.k，1300℃永久线变化0.75％。

实施例3：

(1)制备泥浆，将泥浆原料工业氧化铝13％、焦宝石熟料10％、苏州土7％、长石5％、滑石5％、明矾5％，其余为铝矾土加入球磨机内研磨并加入水，泡制22小时后研磨20小时获得泥浆，泥浆含水重量比55％，所述泥浆颗粒的平均粒径＜0.07mm；

(2)制备浓缩泡沫剂，将水与骨胶按重量比1∶0.32混合并加热成骨胶液，将骨胶液与松香皂按重量比1∶0.2混合加热，松香皂溶解后成浓缩泡沫剂；

(3)制备泡沫泥浆，将步骤(2)获得的浓缩泡沫剂与水按重量比1∶88混合加入打泡机内，搅拌15分钟，搅拌转速为200转/分钟形成泡沫剂，然后将泡沫剂倒入泥浆槽中与泥浆混合，继续搅拌16分钟，搅拌转速为280转/分钟成泡沫泥浆，使泥浆吸附在泡沫气孔的周围，形成闭合气孔；

(4)成型干燥，将步骤(3)获得的泡沫泥浆注入木模或者多孔铝模等成型模具内，为了更加方便脱模，减少剥离，成型模具内事先铺设2、3层纸，泡沫泥浆缓缓注入模具内，同时用木片轻轻***模具边角，排出空气，使泡沫泥浆密实，也可稍加振动，使泡沫泥浆组织均匀减少开裂现象，然后将其置于室外或者在低温烘房内保持35℃干燥成坯件，干燥后坯件含水量＜3.2％；

(5)烧成，将坯件以侧码方式间隔5～10mm防止在倒烟窑炉内，采用氧化气氛烧成，烧成温度1300℃，烧成时间156小时，烧成过程中窑内温度由常温升至1000℃的加热时间控制为115小时。

成品耐火砖材料密度0.42g/cm³，导热系数0.30w/m.k，1300℃永久线变化0.96％。

实施例4：

(1)制备泥浆，将泥浆原料工业氧化铝15％、焦宝石熟料15％、苏州土7％、长石7％、滑石3％、明矾4％，其余为铝矾土加入球磨机内研磨并加入水，泡制24小时后研磨24小时获得泥浆，泥浆含水重量比52％，所述泥浆颗粒的平均粒径＜0.06mm；

(2)制备浓缩泡沫剂，将水与骨胶按重量比1∶0.35混合并加热成骨胶液，将骨胶液与松香皂按重量比1∶0.2混合加热，松香皂溶解后成浓缩泡沫剂；

(3)制备泡沫泥浆，将步骤(2)获得的浓缩泡沫剂与水按重量比1∶85混合加入打泡机内，搅拌18分钟，搅拌转速为200转/分钟形成泡沫剂，然后将泡沫剂倒入泥浆槽中与泥浆混合，继续搅拌18分钟，搅拌转速为260转/分钟成泡沫泥浆，使泥浆吸附在泡沫气孔的周围，形成闭合气孔；

(4)成型干燥，将步骤(3)获得的泡沫泥浆注入木模或者多孔铝模等成型模具内，为了更加方便脱模，减少剥离，成型模具内事先铺设2、3层纸，泡沫泥浆缓缓注入模具内，同时用木片轻轻***模具边角，排出空气，使泡沫泥浆密实，也可稍加振动，使泡沫泥浆组织均匀减少开裂现象，然后将其置于室外或者在低温烘房内保持30℃干燥成坯件，干燥后坯件含水量＜3.5％；

(5)烧成，将坯件以侧码方式间隔5～10mm防止在倒烟窑炉内，采用氧化气氛烧成，烧成温度1350℃，烧成时间156小时，烧成过程中窑内温度由常温升至1000℃的加热时间控制为118小时。

成品耐火砖材料密度0.44g/cm³，导热系数0.29w/m.k，1300℃永久线变化0.92％。

Claims

1.一种工业窑炉隔热层低导热轻质耐火砖的制造方法，其特征在于包含如下步骤：

2.根据权利要求1所述的工业窑炉隔热层低导热轻质耐火砖的制造方法，其特征在于：所述步骤(1)中泥浆原料包含如下重量比组分：工业氧化铝12％、焦宝石熟料15％、苏州土5％、长石5％、滑石3％、明矾3.5％，其余为铝矾土。

3.根据权利要求1所述的工业窑炉隔热层低导热轻质耐火砖的制造方法，其特征在于：所述步骤(3)中泡沫剂在打泡机内搅拌时间为12～18分钟，搅拌转速为180～200转/分钟，泡沫剂与泥浆混合搅拌时间15～18分钟，搅拌转速为250～300转/分钟。

4.根据权利要求1所述的工业窑炉隔热层低导热轻质耐火砖的制造方法，其特征在于：所述步骤(5)烧成过程中，窑炉内温度由常温升至1000℃所需加热时间为115～120小时。