CN111943700A - 一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板及其制备方法,其制备方法包括以下步骤:以质量分数计,以质量分数计,称取50%~80%的无机材料、5%~20%的纤维材料、5%~20%的高温结合剂和5%~15%的有机发泡剂,将称取的各种原料置于混炼机中混炼0.2~0.3h,然后将混炼后的原料置于模具中利用压力机以0.5~2MPa的压力进行压制成型得到坯料,之后将坯料置于加热炉中进行加热处理,即得到绝热板。通过该制备方法制备的绝热板导热系数低、强度高,可广泛应用于各种工业窑炉的保温材料或中温火焰窑炉的内衬材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种窑炉用耐火材料领域,具体的说是一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板及其制备方法。
背景技术
现有的窑炉保温材料常用的有轻质砖、聚轻砖、耐火纤维板、耐火纤维等,轻质砖导热系数一般在0.3~0.5W/M.K,保温效果有待改进;耐火纤维板导热系数在0.15~0.25W/M.K,不仅导热系数不太理想,而且价格较高;而耐火纤维虽然导热系数较低0.12~0.2W/M.K,但是高温收缩大,性能衰退快。
现有窑炉内衬材料一般用重质砖,浇注料等,其导热系数一般在1~2W/M.K,隔热效果差,重量较重,窑体结构复杂,窑炉能耗高;也有用轻质莫来石砖或氧化铝空心球制品作为窑炉内衬材料的,轻质莫来石砖导热系数一般在0.3~0.45W/M.K,而氧化铝空心球的导热系数一般在0.8~1.0W/M.K,在1200~1700℃使用时,虽然保温效果较好,但导热系数较高。
因此,开发一种导热系数低、强度高、重量轻的绝热板适应各种高温工业窑炉的应用,对我国高温窑炉的节能具有重要意义。
发明内容
为了解决现有技术中的不足,本发明提供一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板及其制备方法,通过该制备方法制备的绝热板导热系数低、强度高,可广泛应用于各种工业窑炉的保温材料或中温火焰窑炉的内衬材料。
为了实现上述目的,本发明采用的具体方案为:
一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板的制备方法,包括以下步骤:以质量分数计,以质量分数计,称取50%~80%的无机材料、5%~20%的纤维材料、5%~20%的高温结合剂和5%~15%的有机发泡剂,将称取的各种原料置于混炼机中混炼0.2~0.3h,然后将混炼后的原料置于模具中利用压力机以0.5~2MPa的压力进行压制成型得到坯料,之后将坯料置于加热炉中进行加热处理,即得到绝热板。
进一步地,所述加热处理为烘干、先烘干后低温烘烤或先烘干后高温烧结中的任意一种。
进一步地,烘干的具体步骤为:将置于加热炉中的坯料加热至120~220℃并保温6~10h即可。
进一步地,先烘干后低温烘烤的具体步骤为:将置于加热炉中的坯料先加热至120~220℃并保温6~10h,然后加热至600~900℃并保温8~12h进行低温烘烤,然后冷却至室温即可。
进一步地,得到的绝热板作为工业窑炉内的保温材料使用。
进一步地,先烘干后高温烧结的具体步骤为:将置于加热炉中的坯料先加热至120~220℃并保温6~10h,然后加热至1100~1500℃并保温8~12h进行高温烧结,然后冷却至室温即可。
进一步地,经高温烧结得到的绝热板作为工业窑炉的内衬材料使用。
进一步地,所述无机材料为铝硅系中性材料、镁系碱性材料或硅系酸性材料中的任意一种,或两两混合得到的混合材料,且该混合材料必须包含30~60%的铝硅系中性材料;所述铝硅系中性材料中的主要化学成分及其质量分数为:Al2O330~90%、SiO280~99%;
所述镁系碱性材料中的主要化学成分及其质量分数为:MgO 30-98%;
所述硅系酸性材料中的主要化学成分及其质量分数为:SiO290~98%。
进一步地,所述纤维材料为耐火纤维或有机纤维素;
所述高温结合剂为水玻璃或树脂;
所述有机发泡剂为十二烷基硫酸钠。
一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板,其是采用上述方法制备的。
有益效果:
1、本发明中以无机材料、纤维材料、高温结合剂和有机发泡剂作为主要原料,其中纤维材料作为增强剂,易于成型,提高强度;高温结合剂有利于提高结合强度,有机发泡剂以雾状的形态在制品内形成弥散形微小气孔,由于微小气孔的存在,致使产品的导热系数非常低。
2、本发明制备的绝热板的导热系数(0.04~0.2w/m·k)低、强度(1.5~4MPa)高、重量轻(体积密度为0.5~0.8g/cm3),窑炉保温用绝热板能够在700~900℃的温度下使用,中温火焰窑炉的内衬用绝热板能够在900~1500℃的温度下使用,使用该绝热板能够大大降低窑炉砌体的厚度,减少炉体吸热,提高窑热效率。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板的制备方法,包括以下步骤:以质量分数计,称取50%~80%的无机材料、5%~20%的纤维材料和5%~20%的高温结合剂和5%~15%的有机发泡剂,将称取的各种原料置于混炼机中混炼0.2~0.3h,然后将混炼后的原料置于模具中利用压力机以0.5~2MPa的压力进行压制成型得到坯料,之后将坯料置于加热炉中进行加热处理,即得到绝热板。
所述加热处理为烘干、先烘干后低温烘烤或先烘干后高温烧结中的任意一种。
烘干的具体步骤为:将置于加热炉中的坯料加热至120~220℃并保温6~10h即可。
先烘干后低温烘烤的具体步骤为:将置于加热炉中的坯料先加热至120~220℃并保温6~10h,然后加热至600~900℃并保温8~12h进行低温烘烤,然后冷却至室温即可。
经烘干或先烘干后低温烘烤得到的绝热板作为工业窑炉内的保温材料使用。
先烘干后高温烧结的具体步骤为:将置于加热炉中的坯料先加热至120~220℃并保温6~10h,然后加热至1100~1500℃并保温8~12h进行高温烧结,然后冷却至室温即可。
经高温烧结得到的绝热板作为工业窑炉的内衬材料使用。
所述无机材料为铝硅系中性材料、镁系碱性材料或硅系酸性材料中的任意一种,或两两混合得到的混合材料,且该混合材料必须包含30~60%的铝硅系中性材料;所述铝硅系中性材料中的主要化学成分及其质量分数为:Al2O330~90%、SiO280~99%;
所述镁系碱性材料中的主要化学成分及其质量分数为:MgO 30-98%;
所述硅系酸性材料中的主要化学成分及其质量分数为:SiO290~98%。
进一步地,所述纤维材料为耐火纤维或有机纤维素;所述高温结合剂为水玻璃或树脂;所述有机发泡剂为十二烷基硫酸钠。
根据上述制备方法能够得到具有弥散气孔的高强轻质绝热板。
实施例1
一种工业窑炉内的保温材料用绝热板的制备方法,包括以下步骤:以质量分数计,称取50%的无机材料、20%的纤维材料(耐火纤维)20%的高温结合剂(水玻璃)和10%的有机发泡剂,将称取的原料置于混炼机中混炼0.2h,然后将混炼后的原料置于模具中利用压力机以0.5MPa的压力进行压制成型得到坯料,之后将坯料置于加热炉中加热至120℃并保温10h以对坯料进行烘干即可。
其中,所述无机材料为铝硅系中性材料。
实施例2
一种工业窑炉内的保温材料用绝热板的制备方法,包括以下步骤:以质量分数计,称取50%的无机材料、20%的纤维材料(耐火纤维)20%的高温结合剂(水玻璃)和10%的有机发泡剂,将称取的原料置于混炼机中混炼0.2h,然后将混炼后的原料置于模具中利用压力机以0.5MPa的压力进行压制成型得到坯料,之后将坯料置于加热炉中加热至120℃并保温10h以对坯料进行烘干即可。然后将坯料置于高温烧成设备中加热至900℃并保温8h进行低温烧结,然后冷却至室温。
其中,所述无机材料为铝硅系中性材料。
实施例3
一种工业窑炉内的保温材料用绝热板的制备方法,包括以下步骤:以质量分数计,称取80%的无机材料、5%的纤维材料(有机纤维素)和10%的高温结合剂(树脂)和5%的有机发泡剂,将称取的原料置于混炼机中混炼0.3h,然后将混炼后的原料置于模具中利用压力机以2MPa的压力进行压制成型得到坯料,之后将坯料置于加热炉中加热至220℃并保温6h以对坯料进行烘干,然后将坯料置于高温烧成设备中加热至1200℃并保温8h进行高温烧结,然后冷却至室温。
其中,所述无机材料为60%的铝硅系中性材料和40%的镁系碱性材料。
效果实施例
对实施例1-3制备的绝热板的导热系数、耐压强度、体积密度及使用温度性能进行测试,其中,用平板法测试绝热板的导热系数,采用GB/3997.2-1983国家标准测试绝热板的耐压强度,采用测量重量与外形几何尺寸法测试绝热板的体积密度,采用GB/3997.1-1998国家标准测试绝热板的重烧线变化,然后用重烧线变化判断绝热板的使用温度,得到的结果如表1所示。
表1实施例1-4制备的绝热板的导热系数、强度、体积密度和使用温度
导热系数(w/m·k) | 耐压强度(MPa) | 体积密度(g/cm3) | 使用温度(℃) | |
实施例1 | 0.05 | 3.0 | 0.68 | 800 |
实施例1 | 0.06 | 3.1 | 0.69 | 900 |
实施例3 | 0.06 | 3.3 | 0.7 | 1250 |
由表1可知,实施例1-3制备的绝热板,其导热系数相当于一般轻质砖的1/3~1/5,相当于硅酸铝纤维的1/2~1/4,其强度比纤维高2~3倍,其重量比一般的轻质砖低10~30%,使用效果更好,性价比更高。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非随本发明作任何形式上的限制。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰,都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:以质量分数计,称取50%~80%的无机材料、5%~20%的纤维材料、5%~20%的高温结合剂和5%~15%的有机发泡剂,将称取的各种原料置于混炼机中混炼0.2~0.3h,然后将混炼后的原料置于模具中利用压力机以0.5~2MPa的压力进行压制成型得到坯料,之后将坯料置于加热炉中进行加热处理,即得到绝热板。
2.根据权利要求1所述的一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板的制备方法,其特征在于:所述加热处理为烘干、先烘干后低温烘烤或先烘干后高温烧结中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板的制备方法,其特征在于:烘干的具体步骤为:将置于加热炉中的坯料加热至120~220℃并保温6~10h即可。
4.根据权利要求2所述的一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板的制备方法,其特征在于:先烘干后低温烘烤的具体步骤为:将置于加热炉中的坯料先加热至120~220℃并保温6~10h,然后加热至600~900℃并保温8~12h进行低温烘烤,然后冷却至室温即可。
5.根据权利要求3或4所述的一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板的制备方法,其特征在于:得到的绝热板作为工业窑炉内的保温材料使用。
6.根据权利要求2所述的一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板的制备方法,其特征在于:先烘干后高温烧结的具体步骤为:将置于加热炉中的坯料先加热至120~220℃并保温6~10h,然后加热至1100~1500℃并保温8~12h进行高温烧结,然后冷却至室温即可。
7.根据权利要求6所述的一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板的制备方法,其特征在于:经高温烧结得到的绝热板作为工业窑炉的内衬材料使用。
8.根据权利要求1所述的一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板的制备方法,其特征在于:所述无机材料为铝硅系中性材料、镁系碱性材料或硅系酸性材料中的任意一种,或两两混合得到的混合材料,且该混合材料必须包含30~60%的铝硅系中性材料;
所述铝硅系中性材料中的主要化学成分及其质量分数为:Al2O3 30~90%、SiO2 80~99%;
所述镁系碱性材料中的主要化学成分及其质量分数为:MgO 30-98%;
所述硅系酸性材料中的主要化学成分及其质量分数为:SiO2 90~98%。
9.根据权利要求1所述的一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板的制备方法,其特征在于:所述纤维材料为耐火纤维或有机纤维素;
和/或,
所述高温结合剂为水玻璃或树脂;
和/或,
所述有机发泡剂为十二烷基硫酸钠。
10.一种具有弥散气孔的高强轻质绝热板,其特征在于,其是采用权利要求1的方法制备的。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201117 |
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