CN105198454A

CN105198454A - 一种低导热隔热砖及其制备方法

Info

Publication number: CN105198454A
Application number: CN201510569367.XA
Authority: CN
Inventors: 袁林; 李全有; 李沅锦; 曹伟; 郑建立
Original assignee: ZHENGZHOU RUITAI REFRACTORY MATERIALS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHENGZHOU RUITAI REFRACTORY MATERIALS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2015-12-30
Anticipated expiration: 2035-09-09
Also published as: CN105198454B

Abstract

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种低导热隔热砖及其制备方法。由工作层和隔热层组成，工作层和隔热层之间用低导热高温胶粘结，隔热层为常温耐压强度≥0.5MPa的纳米微孔隔热板，工作层由粒度0-1mm的高铝骨料、粒度1-3mm的高铝骨料//粒度3-5mm的高铝骨料、粒度＜0.074mm的高铝细粉、纳米粉体、高温增强剂外加结合剂制成。本发明产品平均体密远低于高强耐碱砖、抗剥落高铝砖，能大幅降低设备自重；且保温隔热效果及使用寿命均优于耐碱砖，可达到较好的节能减排效果。

Description

一种低导热隔热砖及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种低导热隔热砖及其制备方法。

背景技术

目前市场上绝大部分水泥厂三次风管、分解炉、预热器、预热旋风筒等中高温部位仍然采用高强耐碱砖为内衬，保温层为硅酸钙板。此方案使用初期效果较好，但随着使用时间的延长，局部易出现温度偏高，导致壁管变形，部分耐火砖出现沉降及塌落现象，严重影响了水泥窑的正常运转。

发明内容

为解决现有高强耐碱砖、抗剥落高铝砖使用寿命短、自重高、导热系数大的问题，本发明的目的在于提供一种低导热隔热砖及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种低导热隔热砖：由工作层和隔热层组成，工作层和隔热层之间用低导热高温胶粘结，隔热层为常温耐压强度≥0.5MPa的纳米微孔隔热板，工作层由骨料、粉料、纳米粉体、高温增强剂外加结合剂制成，骨料、粉料、纳米粉体、高温增强剂之和为100wt%，骨料占45-60wt%，粉料占37-45wt%，纳米粉体占4-5wt%，高温增强剂占4-5wt%，结合剂占骨料、粉料、纳米粉体、高温增强剂之和的4-5wt%；所述骨料为：粒度0-1mm的高铝骨料10-15wt%，粒度1-3mm的高铝骨料15-30wt%，粒度3-5mm的高铝骨料15-25wt%；所述粉料为：粒度＜0.074mm的高铝细粉；所述纳米粉体为：氧化铝纳米粉或二氧化硅纳米粉；所述高温增强剂为中国专利申请号201410488950.3公开的产品；所述结合剂为低钠硅溶胶；所述低导热高温胶由粒度＜0.074mm的合成莫来石60-70wt%、粒度＜0.074mm的氧化铝微粉10-15wt%、粒度＜0.045mm的硅微粉10-15wt%、粒度＜20nm的纳米ATO5-10wt%外加硅溶胶制成，其中，合成莫来石、氧化铝微粉、硅微粉和纳米ATO之和为100wt%，硅溶胶的用量为合成莫来石、氧化铝微粉、硅微粉和纳米ATO之和的40-55wt%。

以质量百分比计：所述三种粒度规格的高铝骨料以及高铝细粉中莫来石相40-60%，Fe₂O₃＜1.0%，K₂O+Na₂O＜0.3%；所述纳米粉体直径为10-100nm，纯度＞99%；所述低钠硅溶胶中Na₂O＜0.006%，SiO₂＞30%；所述合成莫来石中莫来石相80-90%、Fe₂O₃＜0.8%、K₂O+Na₂O＜0.3%；所述氧化铝微粉中AL₂O₃＞99%；所述硅微粉中SiO₂＞92%；所述纳米ATO的纯度＞99.9%；所述硅溶胶中SiO₂=20±1%。

所述低导热高温胶按下述方法制备获得：按比例称取各原料，先将合成莫来石、氧化铝微粉、硅微粉和纳米ATO混合共磨至平均粒度＜0.02mm放出，然后加入硅溶胶搅拌均匀即可。

低导热隔热砖的制备方法：将工作层中不小于0.074mm的原料加入结合剂混匀，然后加入工作层中的剩余原料继续混匀；经成型、干燥再经1380-1450℃烧成，制得工作层；将纳米微孔隔热板使用低导热高温胶与其相粘结，即得成品。

本发明的技术方案采用双层复合结构，工作层和隔热层。工作层采用密度低导热系数小的高铝耐火原料，并添加部分纳米粉体和高温增强剂，混合后成型烧结得到。隔热层使用纳米微孔隔热板。将所述的工作层和隔热层用申请人自制低导热高温胶粘结，即可得到产品。该产品可以改善目前三次风、分解炉、预热器、预热旋风筒等部位常用配置出现的弊端，解决了高强耐碱砖使用寿命短、导热系数大及保温钙板不耐高温、强度低易坍塌等问题，依靠先进的科学配比及隔热材料，可使设备长期稳定运行下达到较好的节能降耗的效果。

本发明产品平均体密远低于高强耐碱砖、抗剥落高铝砖，能大幅降低设备自重。且保温隔热效果及使用寿命均优于耐碱砖，可达到较好的节能减排效果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。

以下实施例中，原料规格（以质量百分比计）：所述三种粒度规格的高铝骨料以及高铝细粉中莫来石相40-60%，Fe₂O₃＜1.0%，K₂O+Na₂O＜0.3%；所述纳米粉体直径为10-100nm，纯度＞99%；所述低钠硅溶胶中Na₂O＜0.006%，SiO₂＞30%；所述合成莫来石中莫来石相80-90%、Fe₂O₃＜0.8%、K₂O+Na₂O＜0.3%；所述氧化铝微粉中AL₂O₃＞99%；所述硅微粉中SiO₂＞92%；所述纳米ATO的纯度＞99.9%；所述硅溶胶中SiO₂=20±1%。

实施例1

一种低导热隔热砖，其原料配伍为：由工作层和隔热层组成，工作层和隔热层之间用低导热高温胶粘结，隔热层为常温耐压强度≥0.5MPa的纳米微孔隔热板，工作层由骨料、粉料、纳米粉体、高温增强剂外加结合剂制成，骨料、粉料、纳米粉体、高温增强剂之和为100wt%，结合剂占骨料、粉料、纳米粉体、高温增强剂之和的4wt%；所述骨料为：粒度0-1mm的高铝骨料15wt%，粒度1-3mm的高铝骨料30wt%，粒度3-5mm的高铝骨料15wt%；所述粉料为：粒度＜0.074mm的高铝细粉30wt%；所述纳米粉体为：粒度＜20nm的氧化铝纳米粉5wt%；所述高温增强剂为中国专利申请号201410488950.3实施例1制备的产品5wt%；所述结合剂为低钠硅溶胶；所述低导热高温胶按下述方法制备获得：按比例称取粒度＜0.074mm的合成莫来石70wt%、粒度＜0.074mm的氧化铝微粉10wt%、粒度＜0.045mm的硅微粉15wt%、粒度＜20nm的纳米ATO5wt%外加硅溶胶；其中，硅溶胶的用量为合成莫来石、氧化铝微粉、硅微粉和纳米ATO之和的45wt%；先将合成莫来石、氧化铝微粉、硅微粉和纳米ATO放置封闭磨机内研磨，混合共磨至平均粒度＜0.02mm放出，然后加入硅溶胶搅拌均匀即可。

低导热隔热砖的制备方法，包括下述步骤：

第一步，配料：将工作层中不小于0.074mm的原料放入混碾机内加入低钠硅溶胶混碾5分钟，然后依次加入工作层中剩余原料后混碾10分钟备用；

第二步，完成配料后用630T摩擦压力机冲压成型；

第三步，将砖坯自然干燥24小时后，110℃烘干24小时；

第四步，烧成：将成型后的砖坯取出后经110℃烘干24小时后，装窑于1380℃保温8个小时后冷却；

第五步，粘结：使用低导热高温胶将纳米微孔隔热板粘结到冷却后的工作层即得成品。

实施例2

一种低导热隔热砖，其原料配伍为：由工作层和隔热层组成，工作层和隔热层之间用低导热高温胶粘结，隔热层为常温耐压强度≥0.5MPa的纳米微孔隔热板，工作层由骨料、粉料、纳米粉体、高温增强剂外加结合剂制成，骨料、粉料、纳米粉体、高温增强剂之和为100wt%，结合剂占骨料、粉料、纳米粉体、高温增强剂之和的5wt%；所述骨料为：粒度0-1mm的高铝骨料10wt%，粒度1-3mm的高铝骨料20wt%，粒度3-5mm的高铝骨料20wt%；所述粉料为：粒度＜0.074mm的高铝细粉37wt%；所述纳米粉体为：粒度＜20nm的二氧化硅纳米粉10wt%；所述高温增强剂为中国专利申请号201410488950.3实施例2制备的产品3wt%；所述结合剂为低钠硅溶胶；所述低导热高温胶按下述方法制备获得：按比例称取粒度＜0.074mm的合成莫来石60wt%、粒度＜0.074mm的氧化铝微粉15wt%、粒度＜0.045mm的硅微粉15wt%、粒度＜20nm的纳米ATO10wt%外加硅溶胶；其中，硅溶胶的用量为合成莫来石、氧化铝微粉、硅微粉和纳米ATO之和的50wt%；先将合成莫来石、氧化铝微粉、硅微粉和纳米ATO放置封闭磨机内研磨，混合共磨至平均粒度＜0.02mm放出，然后加入硅溶胶搅拌均匀即可。

低导热隔热砖的制备方法，包括下述步骤：

第二步，完成配料后用630T摩擦压力机冲压成型；

第三步，将砖坯自然干燥24小时后，110℃烘干24小时；

第四步，烧成：将成型后的砖坯取出后经110℃烘干24小时后，装窑于1450℃保温5个小时后冷却；

实施效果：

从上表可以看出：本发明产品的工作层使用高铝骨料及细粉，并添加纳米粉体后，产品内部形成较多封闭微气孔，使产品体积密度及导热系数有大幅降低，可以起到较好的保温隔热效果。同时为了弥补气孔率高带来的强度下降，本发明又添加部分申请人专利产品“高温增强剂”，可提高制品的常温耐压强度，满足使用要求性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明产品将两种功能性材料可靠结合在一起，其高温使用效果优异，同时其单位重量低于同类产品，可减少材料的消耗，降低设备的负荷，延长其使用寿命；该产品使用方便，减少了现有产品的施工工序，降低了工人的施工劳动强度，至少提高了一倍的工作效率；该产品导热系数远低于现有同类产品，经测试使用在水泥窑三次风管及预热器***时，同条件下相同部位筒体温度比现有同类产品低1~2倍。

Claims

1.一种低导热隔热砖，其特征在于：由工作层和隔热层组成，工作层和隔热层之间用低导热高温胶粘结，隔热层为常温耐压强度≥0.5MPa的纳米微孔隔热板，工作层由骨料、粉料、纳米粉体、高温增强剂外加结合剂制成，骨料、粉料、纳米粉体、高温增强剂之和为100wt%，骨料占45-60wt%，粉料占37-45wt%，纳米粉体占4-5wt%，高温增强剂占4-5wt%，结合剂占骨料、粉料、纳米粉体、高温增强剂之和的4-5wt%；所述骨料为：粒度0-1mm的高铝骨料10-15wt%，粒度1-3mm的高铝骨料15-30wt%，粒度3-5mm的高铝骨料15-25wt%；所述粉料为：粒度＜0.074mm的高铝细粉；所述纳米粉体为：氧化铝纳米粉或二氧化硅纳米粉；所述高温增强剂为中国专利申请号201410488950.3公开的产品；所述结合剂为低钠硅溶胶；所述低导热高温胶由粒度＜0.074mm的合成莫来石60-70wt%、粒度＜0.074mm的氧化铝微粉10-15wt%、粒度＜0.045mm的硅微粉10-15wt%、粒度＜20nm的纳米ATO5-10wt%外加硅溶胶制成，其中，合成莫来石、氧化铝微粉、硅微粉和纳米ATO之和为100wt%，硅溶胶的用量为合成莫来石、氧化铝微粉、硅微粉和纳米ATO之和的40-55wt%。

2.如权利要求1所述的低导热隔热砖，其特征在于以质量百分比计：所述三种粒度规格的高铝骨料以及高铝细粉中莫来石相40-60%，Fe₂O₃＜1.0%，K₂O+Na₂O＜0.3%；所述纳米粉体直径为10-100nm，纯度＞99%；所述低钠硅溶胶中Na₂O＜0.006%，SiO₂＞30%；所述合成莫来石中莫来石相80-90%、Fe₂O₃＜0.8%、K₂O+Na₂O＜0.3%；所述氧化铝微粉中AL₂O₃＞99%；所述硅微粉中SiO₂＞92%；所述纳米ATO的纯度＞99.9%；所述硅溶胶中SiO₂=20±1%。

3.如权利要求1所述的低导热隔热砖，其特征在于所述低导热高温胶按下述方法制备获得：按比例称取各原料，先将合成莫来石、氧化铝微粉、硅微粉和纳米ATO混合共磨至平均粒度＜0.02mm放出，然后加入硅溶胶搅拌均匀即可。

4.一种制备如权利要求1-3任一项所述的低导热隔热砖的方法，其特征在于：将工作层中不小于0.074mm的原料加入结合剂混匀，然后加入工作层中的剩余原料继续混匀；经成型、干燥再经1380-1450℃烧成，制得工作层；将纳米微孔隔热板使用低导热高温胶与其相粘结，即得成品。