专利名称：新型轻质耐火材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及生态环境材料，即固体废弃物的综合利用，尤指一种轻质耐火材料及其制造方法。
背景技术：
轻质保温耐火材料具有优良的高温热学性能和力学性能，表现在膨胀系数小，耐火度高，它是热工窑炉的重要保温隔热材料，由于该材料抗急冷急热性能优良，在热工窑炉建造中深受欢迎，因此广泛应用于陶瓷行业，耐火材料行业和冶金系统。常规制造方法是采用工业氧化铝，粘土为主原料，以可燃加入物法和泡沫法研制轻质保温耐火材料。这种方法工业氧化铝和发泡塑料球价格较高，提高耐火材料制造成本，降低经济效益。
发明内容
本发明解决了现有技术采用的主原料价格高的缺陷，提供一种能利用工业废料为主原料，降低原料成本，提高经济效益的新型轻质耐火材料及其制备方法。
本发明的技术方案如下1、新型轻质耐火材料，其原料组成及重量百分数为铝型材厂工业污泥 40-80％粘土 20-60％外加废聚苯乙烯塑料4-5％上述原料经合成，产品结构形成三种晶相莫来石，α-Al2O3和SiO2，其中莫来石含量为30-80％，α-Al2O3为16-65％，SiO2为5-6％。
2、新型轻质耐火材料的制备方法(a)将工业污泥和粘土混合均匀，经球磨机中研磨成泥浆，泥浆经压滤脱水成泥料。(b)将废聚苯乙烯塑料经破碎成1-2mm粒状。(c)将破碎废聚苯乙烯塑料与泥料混合真空练泥，挤压成条状泥块。(d)条状泥块在木模中成型，脱模形成生坯。(e)生坯经烘干脱水、高温煅烧，(f)自然冷却至室温，即为初产品，初产品经磨平即得到合格成品。
本发明属于固体双废的综合利用和变废为宝的项目，由于原料成本很低，经济和社会效益显著，具有很强的市场竞争能力。因此具有重要的环保意义，属国家“863”计划项目的子课题。
具体实施例方式以铝型材厂工业污泥和废聚苯乙烯塑料为原料，以可燃加入物法制造轻质保温耐火材料。铝型材厂工业污泥是铝型材表面去污，碱洗，酸洗等过程产生的大量废渣，废渣经沉淀压滤而形成大量的固体污泥，其主要成分为γ-AlOOH、Al(OH)3和无定形体结构的固体物质。铝型材厂工业污泥的化学组成(重量百分数)SiO2为2.34％，Al2O3为61.16％，Fe2O3为0.27％，CaO为0.48％，MgO为0.37％，K2O为0.03％，Na2O为0.34％，烧失量为34.26％。废聚苯乙烯塑料是用各种包装泡沫塑料、使用过废弃的泡沫塑料，经回收加工而形成粒状体。粘土化学组成SiO2为72.66％，Al2O3为18.56％，Fe2O3为1.05％，TiO2为0.09％，CaO为0.07％，MgO为0.21％，K2O为0.85％，Na2O为0.09％，烧失量为7.01％。粒度为1-2mm。
1、新型轻质耐火材料，其原料组成及重量百分数为工业污泥 40-80％粘土 20-60％外加废聚苯乙烯塑料 4-5％上述原料经合成，产品结构形成三种晶相莫来石，α-Al2O3和SiO2，其中莫来石含量为30-80％，α-Al2O3为16-65％，SiO2为5-6％。
2新型轻质耐火材料的制备方法(a)将工业污泥和粘土混合均匀，经球磨机中研磨4小时，粒度≤240目的泥浆，泥浆经压滤成含水量为20-25％的泥料。(b)将废聚苯乙烯塑料经破碎成1-2mm粒状。(c)破碎废聚苯乙烯塑料与含水量为20-25％的泥料混合真空练泥，挤压成条状泥块。(d)条状泥块在木模中成型，脱模形成生坯。(e)生坯经80℃烘干脱水，要求含水量≤1％的干坯，干坯置于高温炉中1340-1420℃烧成。烧结保温时间为2-4h。烧成升温速度为室温-400℃为50-100℃/h；400-1000℃为100-150℃/h；1000-最高烧结温度为150-200℃/h，保温2-4h。(f)自然冷却至室温，即为初产品。(g)初产品经磨平即得到合格成品。(h)合格成品经XRD分析结构。形成三种晶相莫来石，α-Al2O3和SiO2，其中莫来石含量为30-80％，，α-Al2O3为16-65％，SiO2为5-6％。
该方法制造的轻质保温耐火材料性能密度 0.79-1.00g/cm3抗折强度 2.1-5.2Mpa耐火度 ≥1600℃实施例1以铝型材厂工业污泥和粘土为主原料，外加废聚苯乙烯塑料制造轻质保温耐火材料，其配方为(重量百分数)配方工业污泥熟料 60％粘土 40％外加废聚苯乙烯塑料4％工艺条件煅烧温度1380℃，保温时间为2h性能密度 0.954g/cm3抗折强度 3.9Mpa耐火度≥1600℃晶相莫来石与α-Al2O3为主晶相，SiO2为次晶相。
制造工艺工业污泥与粘土混合均匀，在球磨机中研磨4h，形成粒度小于240目的泥浆，泥浆经压滤成含水量为20-25％的泥料，泥料与废聚苯乙烯塑料进行混合，真空练泥，挤压成条状泥块，条状泥块在木模中成型，脱模形成生坯；坯体经80℃烘干，要求含水量≤1％的干坯，干坯置于高温炉1380℃煅烧2个小时，自然冷却室温，即为初产品，初产品经过磨边即为产品。
实施例2工业污泥和粘土含量与实例1相同，改变外加废聚苯乙烯塑料的含量，其配方和工艺条件如下配方工业污泥熟料 60％粘土 40％外加废聚苯乙烯塑料5％工艺条件煅烧温度1380℃，保温时间为2h性能密度 0.827g/cm3抗折强度 2.55Mpa耐火度≥1600℃晶相莫来石与α-Al2O3为主晶相，SiO2为次晶相。
制造工艺与实施例1相同。
实施例3外加废聚苯乙烯塑料含量，烧成温度和保温时间与实施例1相同，改变工业污泥和粘土的含量，其配方和性能如下配方工业污泥熟料 40％粘土 60％外加废聚苯乙烯塑料4％工艺条件煅烧温度1380℃，保温时间为2h性能密度 0.840g/cm3抗折强度 2.15Mpa耐火度≥1600℃晶相莫来石，α-Al2O3为，SiO2制造工艺与实施例1相同。
实施例4工业污泥，粘土，废聚苯乙烯塑料含量，烧结保温时间与实施例1相同，改变烧结温度，其配方，工艺条件，性能与晶相如下配方工业污泥熟料 60％粘土 40％外加废聚苯乙烯塑料4％工艺条件煅烧温度1340℃，保温时间为2h性能密度 0.798g/cm3抗折强度 2Mpa耐火度≥1600℃晶相莫来石和α-Al2O3为主晶相，次晶相为SiO2实施例5工业污泥，粘土，废聚苯乙烯塑料米含量，烧结保温时间与实施例1相同，改变烧结温度，其配方，工艺条件，性能与晶相如下配方工业污泥熟料 60％粘土 40％外加废聚苯乙烯塑料4％工艺条件煅烧温度1420℃，保温时间为2h性能密度 0.901g/cm3抗折强度 5.2Mpa耐火度≥1600℃晶相莫来石和α-Al2O3为主晶相，次晶相为SiO权利要求
1.一种新型轻质耐火材料，其特征在于它的原料包括下列组成和重量百分数铝型材厂工业污泥40-80％粘土20-60％外加废聚苯乙烯塑料 4-5％上述原料经烧成，产品结构形成三种晶相莫来石，α-Al2O3和SiO2，其中莫来石含量为30-80％，α-Al2O3为16-65％，SiO2为5-6％。
2.新型轻质耐火材料的制备方法，其特征在于(a)将工业污泥和粘土混合均匀，经球磨机中研磨成泥浆，泥浆经压滤脱水成泥料。(b)将废聚苯乙烯塑料经破碎成1-2mm粒状。(c)将破碎废聚苯乙烯塑料与泥料混合真空练泥，挤压成条状泥块。(d)条状泥块经成型形成生坯。(e)生坯经烘干脱水、高温煅烧，(f)自然冷却至室温。
3.根据权利要求2所述的新型轻质耐火材料的制备方法，其特征在于工业污泥和粘土混合均匀后，经球磨机中研磨4小时，成为粒度≤240目的泥浆。泥浆经压滤成含水量为20-25％的泥料。
4.根据权利要求2所述的新型轻质耐火材料的制备方法，其特征在于条状泥块在木模中成型，脱模形成生坯。
5.根据权利要求2或3或4所述的新型轻质耐火材料的制备方法，其特征在于将生坯经80℃烘干脱水，成为含水量≤1％的干坯。
6.根据权利要求5所述的新型轻质耐火材料的制备方法，其特征在于干坯置于高温炉中1340-1420℃烧成，烧结保温时间为2-4h。烧成升温速度为室温-400℃为50-100℃/h；400-1000℃为100-150℃/h；1000-最高烧结温度为150-200℃/h，保温2-4h。
全文摘要
本发明涉及一种新型轻质耐火材料及其制造方法。它解决了现有技术原料价格高的缺陷，是一种原料成本低，经济效益好的新型轻质耐火材料及其制备方法。本发明的新型轻质耐火材料的原料组成及重量百分数为铝型材厂工业污泥40－80％、粘土20－60％、外加废聚苯乙烯塑料4－5％。其方法将工业污泥和粘土混合均匀，经研磨成泥浆后，压滤脱水成泥料；将废聚苯乙烯塑料破碎成粒状后与泥料混合真空练泥，挤压成条状泥块。条状泥块成型形成生坯；经烘干脱水、高温煅烧，自然冷却至室温，即为初产品。本发明属于固体双废的综合利用和变废为宝的项目，由于原料成本很低，经济和社会效益显著，具有很强的市场竞争能力。
文档编号C04B35/185GK1609058SQ200410061028
公开日2005年4月27日 申请日期2004年10月29日 优先权日2004年10月29日
发明者阮玉忠, 吴敏生, 于岩, 吴任平, 施可夫 申请人:福州大学