CN103408312B - 一种铝硅质轻质浇注料及其制备方法 - Google Patents

一种铝硅质轻质浇注料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明具体涉及一种铝硅质轻质浇注料及其制备方法。其技术方案是：先以30~70wt%的铝硅质轻质骨料、15~35wt%的铝硅质细粉、10~20wt%的废弃型砂粉和5~15wt%的高温水泥为原料，再外加所述原料0.15~0.25wt%的减水剂和15~25wt%的水，搅拌，浇注成型，室温养护12~24h；然后在100~200℃条件下干燥20~36h，在1000~1300℃条件下保温2~8h，即得铝硅质轻质浇注料。本发明具有节约资源、保护环境和降低成本的特点；所制备的铝硅质轻质浇注料体积密度小、导热系数低、强度高和重烧线变化率小，能直接用于窑炉及其他热工设备。

Description

一种铝硅质轻质浇注料及其制备方法
技术领域
本发明属于轻质浇注料技术领域，具体涉及一种铝硅质轻质浇注料及其制备方法。
背景技术
伴随着不可再生能源的过度消耗和废弃物的大量堆积，资源节约和环境友好已经成为时代的两大主题。各种工业窑炉等热工设备是工业生产中的重要设备，也是极度消耗能源和原料的设备。因此，窑炉及热工设备的隔热保温是能够保证其使用寿命长和能耗低的重要基础，故开发轻质、高强、低热导率和低成本的轻质隔热耐火材料是一项极具重要意义的研究课题，不仅能保障设备的安全作业和有效降低能耗，并能够显著降低使用成本。
各种材质的隔热、保温耐火材料主要采用以下方法制备：(1)燃尽物加入法，通过加入一定量的燃尽物造孔，常用燃尽物如聚苯乙烯球、锯末；(2)泡沫法，通过制作稳定且具有一定膜强度的泡沫造孔，常用的发泡剂有松香皂、十二烷基硫酸钠等；(3)多孔材料法，通过添加低密度的轻质材料，如珍珠岩、氧化铝空心球等。
目前，常用的制备铝硅质轻质砖的原料价位仍然偏高，无法从根本上降低铝硅质轻质砖的生产成本。“一种铝硅质轻质隔热砖及其制备方法”（CN102167622A）的专利技术，公开了以轻质矾土骨料、高铝矾土熟料为原料，高温水泥、有机聚合物和硅微粉作为结合剂，混练后浇注成型，制得铝硅质轻质隔热砖。该方法的缺陷主要是：(1)该产品的原料成本较高；(2)生产工艺复杂，能耗高；(3)原料采用储备量紧缩的天然原料，不利于资源的可持续发展。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种能节约资源、保护环境和降低成本的铝硅质轻质浇注料的制备方法；用该法所制得的铝硅质轻质浇注料具有体积密度小、导热系数低、强度高和重烧线变化率小的特点。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：先以30~70wt%的铝硅质轻质骨料、15~35wt%的铝硅质细粉、10~20wt%的废弃型砂粉和5~15wt%的高温水泥为原料，再外加所述原料0.15~0.25wt%的减水剂和15~25wt%的水，搅拌，浇注成型，室温养护12~24h；然后在100~200℃条件下干燥20~36h，在1000~1300℃条件下保温2~8h，即得铝硅质轻质浇注料。
所述铝硅质轻质骨料的制备方法是：先以50~90wt%的铝硅质细粉和10~50wt%的粘土为原料，搅拌8~12h，再外加所述原料5~10wt%的结合剂、15~35wt%的造孔剂和7~20wt%的水，困料24~48h，压制成型；然后在80~200℃条件下干燥4~24h，在1000~1400℃条件下保温2~10h，破碎，即得到铝硅质轻质骨料。
所述铝硅质细粉为瓷砖废料，其粒径小于0.074mm；铝硅质细粉的主要化学成分是：Al2O3≥40wt%，SiO2≥45wt%，Na2O≤0.5wt%，K2O≤2.5wt%。
所述废弃型砂粉的粒径小于0.088mm；废弃型砂粉的主要化学成分是：Al2O3≥35wt%，SiO2≥50wt%，ZrO2≤5.5wt%。
所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和聚丙烯酸类减水剂中的一种或两种。
所述粘土的粒径小于0.088mm；粘土的主要化学成分是：Al2O3含量≥30wt%，SiO2含量≥45wt%， TiO2含量≤0.8wt%，Fe2O3含量≤2.0wt%。
所述造孔剂为糠、植物秸秆、锯末和稻壳中的一种。
所述结合剂为羟甲基纤维素、磷酸二氢铝、聚乙烯醇和糊精中的一种或两种。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本发明所用原料为目前大量堆积且没有得到充分利用的废弃瓷砖，不仅节约了处理大量废弃陶瓷的费用，还节约了资源，变废为宝，故环境友好和生产成本低。
2、本发明采用燃尽物加入法制备铝硅质轻质骨料，其原料为废弃瓷砖粉，实现了对固体废弃物的回收利用，所制备的铝硅质轻质骨料堆积密度为0.5~0.7g/cm3，工艺简单。
3、本发明通过添加自制的铝硅质轻质骨料，可在浇注料中起骨架支撑作用，提高制品的强度。
4、本发明所制备的铝硅质轻质砖经检测：体积密度低于1.7g/cm3；常温耐压强度为10.0~20.0MPa；1000~1250℃烧后耐压强度为25.0~45.0MPa；热导率为0.25~0.45W/(m·K)；重烧线变化率低于±0.5%；故产品性能优良。
5、本发明采用浇注成型的方式，可根据用途加工成不同形状的砖型，应用于窑炉及各种热工设备的工作衬、炉顶，用以保温隔热和降低能耗，同时能减轻炉体质量，确保生产安全高效地进行。
因此，本发明具有节约资源、保护环境和成本低的特点；所制备的铝硅质轻质浇注料具有体积密度小、导热系数低、强度高和重烧线变化率小的特点，直接用于窑炉及其他热工设备。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及到的有关技术参数统一描述如下：
所述铝硅质细粉为瓷砖废料，其粒径小于0.074mm；铝硅质细粉的主要化学成分是：Al2O3≥40wt%，SiO2≥45wt%，Na2O≤0.5wt%，K2O≤2.5wt%。
所述废弃型砂粉的粒径小于0.088mm；废弃型砂粉的主要化学成分是：Al2O3≥35wt%，SiO2≥50wt%，ZrO2≤5.5wt%。
所述粘土的粒径小于0.088mm；粘土的主要化学成分是：Al2O3含量≥30wt%，SiO2含量≥45wt%， TiO2含量≤0.8wt%，Fe2O3含量≤2.0wt%。
所述造孔剂为糠、植物秸秆、锯末和稻壳中的一种。
所述结合剂为羟甲基纤维素、磷酸二氢铝、聚乙烯醇和糊精中的一种或两种。
实施例1
一种铝硅质轻质浇注料及其制备方法。先以30~40wt%的铝硅质轻质骨料、30~35wt%的铝硅质细粉、15~20wt%的废弃型砂粉和10~15wt%的高温水泥为原料，再外加所述原料0.15~0.20wt%的三聚磷酸钠和15~20wt%的水，搅拌，浇注成型；室温养护12~24h，然后在100~120℃条件下干燥20~24h，在1000~1100℃条件下保温2~4h，即得铝硅质轻质浇注料。
本实施例中的铝硅质轻质骨料的制备方法：先以50~60wt%的铝硅质细粉和40~50wt%的粘土为原料，搅拌8~12h，再外加所述原料5~10wt%的结合剂、15~35wt%的造孔剂和7~20wt%的水，困料24~48h，压制成型；然后在80~200℃条件下干燥4~24h，在1000~1400℃条件下保温2~10h，破碎，即得到铝硅质轻质骨料。
本实施例所制备的铝硅质轻质浇注料经检测：体积密度低于1.7g/cm3；常温耐压强度为5.0~20.0MPa；1100~1200℃烧后耐压强度为30.0~35.0MPa；热导率为0.25~0.30W/(m·K)；重烧线变化率低于±0.5%。
实施例2
一种铝硅质轻质浇注料及其制备方法。先以40~50wt%的铝硅质轻质骨料、25~30wt%的铝硅质细粉、15~20wt%的废弃型砂粉和5~10wt%的高温水泥为原料，再外加所述原料0.20~0.25wt%的六偏磷酸钠和20~25wt%的水，搅拌，浇注成型，室温养护12~24h；然后在120~140℃条件下干燥24~28h，在1100~1200℃条件下保温4~6h，即得铝硅质轻质浇注料。
本实施例中的铝硅质轻质骨料的制备方法：先以60~70wt%的铝硅质细粉和30~40wt%的粘土为原料，搅拌8~12h，再外加所述原料5~10wt%的结合剂、15~35wt%的造孔剂和7~20wt%的水，困料24~48h，压制成型；然后在80~200℃条件下干燥4~24h，在1000~1400℃条件下保温2~10h，破碎，即得到铝硅质轻质骨料。
本实施例所制备的铝硅质轻质浇注料经检测：体积密度低于1.6g/cm3；常温耐压强度为10.0~15.0MPa；1150~1250℃烧后耐压强度为28.0~33.0MPa；热导率为0.27~0.33W/(m·K)；重烧线变化率低于±0.5%。
实施例3
一种铝硅质轻质浇注料及其制备方法。其特征在于先将50~60wt%的铝硅质轻质骨料、20~25wt%的废弃瓷砖粉、15~20wt%的废弃型砂粉和5~10wt%的高温水泥均匀混合，再外加所述原料0.15~0.20wt%的聚丙烯酸类减水剂和15~17wt%的水，搅拌，浇注成型，室温养护12~24h，然后在140~160℃条件下干燥28~32h，在1150~1250℃条件下保温6~8h，即得铝硅质轻质浇注料。
本实施例中的铝硅质轻质骨料的制备方法是：先以70~80wt%的铝硅质细粉和20~30wt%的粘土为原料，搅拌8~12h，再外加所述原料5~10wt%的结合剂、15~35wt%的造孔剂和7~20wt%的水，困料24~48h，压制成型；然后在80~200℃条件下干燥4~24h，在1000~1400℃条件下保温2~10h，破碎，即得到铝硅质轻质骨料。
本实施例所制备的铝硅质轻质浇注料经检测：体积密度低于1.7g/cm3；常温耐压强度为13.0~16.0MPa；1150~1250℃烧后耐压强度为35.0~40.0MPa；热导率为0.35~0.45W/(m·K)；重烧线变化率低于±0.5%。
实施例4
一种铝硅质轻质浇注料及其制备方法。其特征在于先将60~70wt%的铝硅质轻质骨料、15~20wt%的废弃瓷砖粉、10~15wt%的废弃型砂粉和5~10wt%的高温水泥为原料，再外加所述原料0.05~0.10wt%的三聚磷酸钠、0.10~0.15wt%的六偏磷酸钠和17~20wt%的水，搅拌，浇注成型，室温养护12~24h；然后在160~180℃条件下干燥32~36h，在1200~1300℃条件下保温2~5h，即得铝硅质轻质浇注料。
本实施例中的铝硅质轻质骨料的制备方法是：先以80~90wt%的铝硅质细粉和10~20wt%的粘土为原料，搅拌8~12h，再外加所述原料5~10wt%的结合剂、15~35wt%的造孔剂和7~20wt%的水，困料24~48h，压制成型；然后在80~200℃条件下干燥4~24h，在1000~1400℃条件下保温2~10h，破碎，即得到铝硅质轻质骨料。
本实施例所制备的铝硅质轻质浇注料经检测：体积密度低于1.7g/cm3；常温耐压强度为15.0~20.0MPa；1200~1300℃烧后耐压强度为40.0~45.0MPa；热导率为0.30~0.35W/(m·K)；重烧线变化率低于±0.5%。
实施例5
一种铝硅质轻质浇注料及其制备方法。其特征在于先将35~40wt%的铝硅质轻质骨料、30~35wt%的废弃瓷砖粉、10~15wt%的废弃型砂粉和10~15wt%的高温水泥为原料，再外加所述原料0.05~0.10wt%的三聚磷酸钠、0.10~0.15wt%的聚丙烯酸类减水剂和17~22wt%的水，搅拌，浇注成型，室温养护12~24h；然后在170~200℃条件下干燥30~34h，在1150~1250℃条件下保温5~8h，即得铝硅质轻质浇注料。
本实施例中的铝硅质轻质骨料的制备方法同实施例1。
本实施例所制备的铝硅质轻质浇注料经检测：体积密度低于1.7g/cm3；常温耐压强度为18.0~23.0MPa；1150~1250℃烧后耐压强度为33.0~37.0MPa；热导率为0.32~0.37 W/(m·K)；重烧线变化率低于±0.5%。
实施例6
一种铝硅质轻质浇注料及其制备方法。其特征在于先将45~50wt%的铝硅质轻质骨料、25~30wt%的废弃瓷砖粉、15~20wt%的废弃型砂粉和10~15wt%的高温水泥为原料，再外加所述原料0.07~0.12wt%的三聚磷酸钠、0.08~0.13wt%的聚丙烯酸类减水剂和20~23wt%的水，搅拌，浇注成型，室温养护12~24h；然后在180~200℃条件下干燥26~30h，在1050~1150℃条件下保温5~8h，即得铝硅质轻质浇注料。
本实施例中的铝硅质轻质骨料的制备方法同实施例2。
本实施例所制备的铝硅质轻质浇注料经检测：体积密度低于1.6g/cm3；常温耐压强度为10.0~13.0MPa；1050~1150℃烧后耐压强度为25.0~30.0MPa；热导率为0.33~0.38W/(m·K)；重烧线变化率低于±0.5%。
实施例7
一种铝硅质轻质浇注料及其制备方法。其特征在于先将55~60wt%的铝硅质轻质骨料、15~25wt%的废弃瓷砖粉、15~20wt%的废弃型砂粉和10~15wt%的高温水泥为原料，再外加所述原料0.05~0.10wt%的三聚磷酸钠、0.10~0.15wt%的六偏磷酸钠和23~25wt%的水，搅拌，浇注成型，室温养护12~24h；然后在130~150℃条件下干燥22~26h，在1200~1300℃条件下保温3~6h，即得铝硅质轻质浇注料。
本实施例中的铝硅质轻质骨料的制备方法同实施例3。
本实施例所制备的铝硅质轻质浇注料经检测：体积密度低于1.6g/cm3；常温耐压强度为13.0~16.0MPa；1200~1300℃烧后耐压强度为23.0~28.0MPa；热导率为0.28~0.33W/(m·K)，重烧线变化率低于±0.5%。
实施例8
一种铝硅质轻质浇注料及其制备方法。其特征在于先将65~70wt%的铝硅质轻质骨料、15~20wt%的废弃瓷砖粉、10~15wt%的废弃型砂粉和5~10wt%的高温水泥为原料，再外加所述原料0.08~0.13wt%的三聚磷酸钠、0.07~0.12wt%的六偏磷酸钠和22~25wt%的水，搅拌，浇注成型，室温养护12~24h；然后在150~170℃条件下干燥24~28h，在1100~1200℃条件下保温4~7h，即得铝硅质轻质浇注料。
本实施例中的铝硅质轻质骨料的制备方法同实施例4。
本实施例所制备的铝硅质轻质浇注料经检测：体积密度低于1.7g/cm3；常温耐压强度为16.0~19.0MPa；1100~1200℃烧后耐压强度25.0~30.0MPa；热导率为0.40~0.45W/(m·K)；重烧线变化率低于±0.5%。
本具体实施例所用原料为大量堆积的固体废弃瓷砖，减轻环境压力，同时变废为宝。制品采用浇注成型，生产工艺简单。所制得的的铝硅质轻质砖经检测：体积密度低于1.7g/cm3；常温耐压强度为10.0~20.0MPa；1000~1300℃烧后耐压强度为25.0~45.0MPa；热导率为0.25~0.45W/(m·K)；重烧线变化率低于±0.5%。
因此，本发明具有节约资源、保护环境和降低成本的特点，所制备的铝硅质轻质浇注料体积密度小、导热系数低、强度高和重烧线变化率小，直接用于窑炉及其他热工设备。

Claims (7)

1.一种铝硅质轻质浇注料的制备方法，其特征在于先以30~70wt%的铝硅质轻质骨料、15~35wt%的铝硅质细粉、10~20wt%的废弃型砂粉和5~15wt%的高温水泥为原料，再外加所述原料0.15~0.25wt%的减水剂和15~25wt%的水，搅拌，浇注成型，室温养护12~24h；然后在100~200℃条件下干燥20~36h，在1000~1300℃条件下保温2~8h，即得铝硅质轻质浇注料；
所述铝硅质轻质骨料的制备方法是：先以50~90wt%的铝硅质细粉和10~50wt%的粘土为原料，搅拌8~12h，再外加所述原料5~10wt%的结合剂、15~35wt%的造孔剂和7~20wt%的水，困料24~48h，压制成型；然后在80~200℃条件下干燥4~24h，在1000~1400℃条件下保温2~10h，破碎，即得到铝硅质轻质骨料；
所述铝硅质细粉为瓷砖废料，其粒径小于0.074mm；铝硅质细粉的主要化学成分是：Al2O3≥40wt%，SiO2≥45wt%，Na2O≤0.5wt%，K2O≤2.5wt%。
2.根据权利要求1所述的铝硅质轻质浇注料的制备方法，其特征在于所述废弃型砂粉的粒径小于0.088mm；废弃型砂粉的主要化学成分是：Al2O3≥35wt%，SiO2≥50wt%，ZrO2≤5.5wt%。
3.根据权利要求1所述的铝硅质轻质浇注料的制备方法，其特征在于所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和聚丙烯酸类减水剂中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的铝硅质轻质浇注料的制备方法，其特征在于所述粘土的粒径小于0.088mm；粘土的主要化学成分是：Al2O3含量≥30wt%，SiO2含量≥45wt%， TiO2含量≤0.8wt%，Fe2O3含量≤2.0wt%。
5.根据权利要求1所述的铝硅质轻质浇注料的制备方法，其特征在于所述造孔剂为糠、植物秸秆、锯末和稻壳中的一种。
6.根据权利要求1所述的铝硅质轻质浇注料的制备方法，其特征在于所述结合剂为羟甲基纤维素、磷酸二氢铝、聚乙烯醇和糊精中的一种或两种。
7.一种铝硅质轻质浇注料，其特征在于所述铝硅质轻质浇注料是根据权利要求1~6项中任一项所述铝硅质轻质浇注料的制备方法所制备的铝硅质轻质浇注料。
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