CN106431371A - 一种高强闭孔莫来石材料及其制备方法 - Google Patents

一种高强闭孔莫来石材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高强闭孔莫来石材料及其制备方法。该材料包括下述质量百分比的原料：30～84wt%的氧化铝质原料、1～55wt%的铝硅质原料、15～60wt%的二氧化硅质原料，上述原料重量百分比之和2～10wt%的添加剂。制备方法如下：将各原料按上述配比混合，加入添加剂搅拌均匀后倒入模具中，在80～150MPa下机压成型得到坯体，将坯体在60～140℃下干燥3～16小时，再放入高温窑炉中煅烧，即得到高强闭孔莫来石材料。本发明采用烧结原位成孔技术，所制备的高强闭孔莫来石材料制品具有闭口气孔率高、耐压强度大、荷重软化温度高的特点，可在1550～1700℃的高温条件下长期使用。

Description

一种高强闭孔莫来石材料及其制备方法
技术领域
本发明属于无机非金属材料技术领域，涉及新型多孔陶瓷或多孔耐火材料的制备方法，具体体涉及一种高强闭孔莫来石材料及其制备方法。
技术背景
随着环境不断的恶化，节能材料成为新材料的重要方向之一。高温工业中为进一步减少排放，开始大量使用轻量化的多孔耐火材料。传统的多孔材料中由于开口气孔率高，强度及耐磨性能差、荷重软化温度低，抗侵蚀性能差，因此，只能在温度较低的隔热层中使用，未直接在高温熔体接触的工作层中使用。
为克服传统多孔莫来石的缺点，制备高性能的多孔莫来石材料主要向微孔、闭孔和高强的性能发展，如：山国强等人将工业氧化铝和硅石粉为原料，无烟煤为成孔剂，将原料湿法细磨后煅烧得到微孔莫来石（山国强，周宁生，煅烧制度对合成轻质微孔莫来石骨料性能的影响[J]，中国陶瓷工业 2010,17（2）:17～21）；发明专利“一种高强莫来石质轻质耐火材料的制备方法”（专利号 CN 102503494 A），采用了苏州土、莫来石粉等原料，以木屑为造孔剂来制备高强的轻质莫来石。此类方法在制备的多孔莫来石过程均添加了有机烧失物，煅烧过程中增加了CO2的排放，对环境造成污染，同时气体从材料内部排出，所形成的多为开口气孔，同时对材料的抗侵蚀性能有不利影响。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种高强闭孔莫来石材料及其制备方法，所制备的高强闭孔莫来石材料具有耐压强度大、闭口气孔率高、荷重软化温度高的特点。
本发明的目的可采用下述技术措施来实现：
本发明的高强闭孔莫来石材料包括下述重量百分比的原料: 30～84wt%的氧化铝质原料、1～55wt%的铝硅质原料、15～60wt%的二氧化硅质原料，以及上述原料重量百分比之和2～10wt%的添加剂。
本发明中所述的氧化铝质原料取自勃姆石、工业氧化铝、β-Al2O3、γ-Al2O3、氧化铝溶胶、白刚玉、板状刚玉或矾土刚玉中的一种或几种的混合物，原料中Al2O3质量百分含量≥95.0wt%；所述的铝硅质原料取***结莫来石、焦宝石、蓝晶石、红柱石、煤矸石或硅线石中的一种或几种的组合；所述的二氧化硅质原料取自熔融石英、废硅砖、天然硅石、二氧化硅微粉或硅溶胶中的一种或几种的组合，原料中SiO2质量百分含量≥90.0wt%；所述的添加剂取自纸浆废液、糊精、羟基氯化铝、聚合氯化铝、淀粉、酚醛树脂粉、聚乙二醇中或氧化铝溶胶的一种或几种的组合。
本发明的制备方法步骤如下：
（1）将氧化铝质原料、铝硅质原料和二氧化硅质原料混合均匀制得混合原料，之后再加入添加剂搅拌均匀得到混合泥料；
（2）将上述混合泥料倒入模具中在80～150MPa下机压成型得到坯体；
（3）将所得坯体在60～140℃下烘烤3～16小时后，放入高温炉中在1550～1780℃条件下煅烧1～12小时，即得到高强闭孔莫来石材料。
本发明所述的高强闭孔莫来石材料以莫来石相为主，含有部分的刚玉相、高硅氧玻璃和玻璃相；所制备的高强闭孔莫来石材料制品的常温耐压强度为≥30MPa，体积密度为1.5～2.3g/cm3，闭口气孔率为15～40%，0.2MPa荷重软化开始温度为1550～1700℃。
本发明的有益效果如下：
本发明利用烧结原位成孔技术，生产过程无污染。所制备的制品具有闭口气孔率高，孔径大小可控、强度大、荷重软化温度点高、抗侵蚀性能好、重烧后体积稳定，能够在1500～1700℃的高温环境下直接使用的特点。
附图说明
图1为高强闭孔型莫来石材料显微结构照片。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例作进一步的描述：
实施例1
按重量百分比将50wt%的氧化铝质原料、15wt%的铝硅质原料和35wt%的二氧化硅质原料混合均匀制得混合原料，添加上述原料质量百分比之和4wt%的纸浆废液作为添加剂，搅拌均匀得到混合泥料，将混合泥料倒入模具中在120MPa下机压成型得到坯体，将坯体在120℃下烘烤6小时后，放入高温炉中在1700～1750℃条件下煅烧6小时，即得到高强闭孔莫来石材料。
本实施例所述的氧化铝质原料为板状刚玉，原料中Al2O3质量百分含量≥96.0wt%，粒径≤0.074mm；铝硅质原料为烧结莫来石，粒径≤0.074mm；所述的二氧化硅质原料为熔融石英，原料中SiO2质量百分含量≥99.0wt%，粒径：0.01～0.088mm。
本实施例所制备的高强闭孔莫来石材料的技术指标为：常温耐压强度为45～50MPa，体积密度为1.9～2.1g/cm3，闭口气孔率为28～33%，0.2MPa荷重软化开始温度为1630～1650℃。
实施例2
按重量百分比将50wt%的氧化铝质原料、10wt%的铝硅质原料和40wt%的二氧化硅质原料混合均匀制得混合原料，添加上述原料质量百分比之和4wt%的糊精作为添加剂，搅拌均匀得到混合泥料，将混合泥料倒入模具中在100MPa下机压成型得到坯体，将坯体在100℃下烘烤8小时后，放入高温炉中在1650～1700℃条件下煅烧8小时，即得到高强闭孔莫来石材料。
本实施例所述的氧化铝质原料为工业氧化铝，原料中Al2O3质量百分含量≥98.0wt%，粒径≤0.074mm；所述的铝硅质原料为焦宝石，粒径≤0.074mm；所述的二氧化硅质原料为废硅砖，原料中SiO2质量百分含量≥95.0%，粒径：0.04～0.15mm。
本实施例所制备的高强闭孔莫来石材料的技术指标为：常温耐压强度为36～40MPa，体积密度为1.7～1.9g/cm3，闭口气孔率为35～38%，0.2MPa荷重软化开始温度为1550～1580℃。
实施例3
按重量百分比将45wt%的氧化铝质原料、15wt%的铝硅质原料和40wt%的二氧化硅质原料混合均匀制得混合原料，添加上述原料质量百分比之和5wt%的糊精作为添加剂，搅拌均匀得到混合泥料，将混合泥料倒入模具中在120MPa下机压成型得到坯体，将坯体在120℃下烘烤6小时后，放入高温炉中在1650～1680℃条件下煅烧4～6小时，即得到高强闭孔莫来石材料。
本实施例所述的氧化铝质原料为烧结刚玉，原料中Al2O3质量百分含量≥97.0wt%，粒径≤0.074mm；所述的铝硅质原料为红柱石，粒径≤0.074mm；所述的二氧化硅质原料为熔融石英，原料中SiO2质量百分含量≥99.0wt%，粒径：0.01～0.044mm。
本实施例所制备的高强闭孔莫来石材料的技术指标为：常温耐压强度为30～35MPa，体积密度为1.8～2.0g/cm3，闭口气孔率为30～35%，0.2MPa荷重软化开始温度为1600～1620℃。

Claims (7)

1.一种高强闭孔莫来石材料，其特征在于：所述的高强闭孔莫来石材料包括下述重量百分比的原料: 30～84wt%的氧化铝质原料、1～55wt%的铝硅质原料、15～60wt%的二氧化硅质原料，以及上述原料重量百分比之和2～10wt%的添加剂。
2.根据权利要求1所述的高强闭孔莫来石材料，其特征在于：所述的氧化铝质原料取自勃姆石、工业氧化铝、β-Al2O3、γ-Al2O3、氧化铝溶胶、白刚玉、板状刚玉或矾土刚玉中的一种或几种的混合物，原料中Al2O3质量百分含量≥95.0wt%。
3.根据权利要求1所述的高强闭孔莫来石材料，其特征在于：所述的铝硅质原料取***结莫来石、焦宝石、蓝晶石、红柱石、煤矸石或硅线石中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的高强闭孔莫来石材料，其特征在于：所述的二氧化硅质原料取自熔融石英、废硅砖、天然硅石、二氧化硅微粉或硅溶胶中的一种或几种的组合，原料中SiO2质量百分含量≥90.0wt%。
5.根据权利要求1所述的高强闭孔莫来石材料，其特征在于：所述的添加剂取自纸浆废液、糊精、羟基氯化铝、聚合氯化铝、淀粉、酚醛树脂粉、聚乙二醇中或氧化铝溶胶的一种或几种的组合。
6.一种用于制备权利要求1所述的高强闭孔莫来石材料的方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
（1）将氧化铝质原料、铝硅质原料和二氧化硅质原料混合均匀制得混合原料，之后再加入添加剂搅拌均匀得到混合泥料；
（2）将上述混合泥料倒入模具中在80～150MPa下机压成型得到坯体；
（3）将所得坯体在60～140℃下烘烤3～16小时后，放入高温炉中在1550～1780℃条件下煅烧1～12小时，即得到高强闭孔莫来石材料。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的高强闭孔莫来石材料以莫来石相为主，含有部分的刚玉相、高硅氧玻璃和玻璃相；所制备的高强闭孔莫来石材料的常温耐压强度为≥30MPa，体积密度为1.5～2.2g/cm3，闭口气孔率为15～40%，0.2MPa荷重软化开始温度为1550～1700℃。
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