专利名称：粒状增孔剂及利用粒状增孔剂的内燃法制造轻质耐火材料/制品的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造轻质耐火材料/制品用的粒状增孔剂，同时提供利用这种粒状增孔剂的内燃法制造轻质耐火材料/制品的工艺，属耐火材料领域。
背景技术：
用传统的可燃物加入法制造轻质耐火制品时，在原料中加入可燃物作为增孔剂，其形态一直被忽视，纤维状的木屑成为主要品种，而纤维状、片状等非颗粒状增孔剂使制品产生的条、片状气孔，极大地恶化了制品的组织结构，严重降低了制品的强度，为了使制品能有一定的强度而得以使用，增孔剂的加入量受到限制，一般在5-20％之间，轻质耐火制品因此而无法向更轻质进一步发展。
在轻质耐火制品烧成中，随着窑内温度逐步升高而达增孔剂燃点时，坯件表层增孔剂被点燃并逐步向内层燃烧。由于增孔剂加入量少，其燃烧热并不多，在大量空气介质通过窑内并带走大量热量的情况下，其燃烧热对提升窑温影响甚微。同样，由于增孔剂加入量少，坯件中耐火物料相对较多，严重阻滞了坯体内外气体交换，其内部增孔剂燃烧所需氧气的供给较为困难，为防止产生“黑心”废品，必须在坯体产生高温液相前维持一定时间的中间保温阶段，不得升温，以便在坯体内外气体交换不畅的情况下，以加长时间的方法积累进入坯体内部的氧气总量，使内部增孔剂获得足以烧清的助燃氧气而彻底烧清，然后才得以继续升温而最终烧成。这样一方面增孔剂燃烧热量有限，对提升窑温影响不大，又因烧成中增加中间保温阶段而导致额外的燃料消耗，所以传统的可燃物加入法制造轻制耐火制品能耗较大。
发明内容
本发明正是为了克服上述不足，提供一种利用固体可燃物制作的粒状增孔剂，用其均匀混入耐火物料中，当增孔剂烧完后于制品内形成气孔，各气孔间由烧结的耐火物料支撑，不仅能达到一定的强度，同时大大增加制品内的气孔率，从而使制品导热率低、热容量小，获得更轻质的高强度耐火物料且工艺中能耗大大降低。这种粒状增孔剂是这样来实施的粒状增孔剂，其特征在于由固体可燃物制成用以掺入耐火物料中的、粒径为1-10mm的颗粒。所述的固体可燃物，是指加入耐火物料中的秸杆、木屑、竹粉、木炭、煤、焦炭及其类似物，这种粒状增孔剂可以制作成球形、类球形或不规则的颗粒，排除的形状是纤维状、片状、带状等不良形态，常用的粒径通常为1-5mm。本发明用粒状增孔剂作为可燃加入物取代传统的忽视形态的(如众多纤维状增孔剂)可燃加入物，排除了后者对制品结构的恶劣影响，大大优化了制品结构，制品强度得到明显提高，因此，增加可燃加入物的量成为可能。由于粒状增孔剂加入量的增加，提高了了制品气孔率，从而获得更轻、导热率更低、热容量更小、性能更优的制品。
为了避免粒状增孔剂混入耐火物料后挤在一起，当增孔剂烧尽时气孔连成一片，影响制品的强度，本发明在粒状增孔剂表面包裹有耐火物料包衣，包衣的厚度可以在0.2-3mm间，常用在0.5-1.5mm间。增孔剂包衣的实施，能有效地防止增孔剂在耐火物料成型料中的偏析聚集而产生的分布不均匀，确保增孔剂烧尽后形成的所有内部气孔由耐火物料隔开而互不贯通，气孔间的这种烧结耐火物料支撑结构进一步提升了制品的强度和气孔率，优化了制品性能。
因上述增孔剂能使制品中形成保证强度的烧结耐火物料支架，故能加大增孔剂的添加量，用内燃法制造出更轻质的耐火材料/制品，同时，由于增孔剂加入量的增加，坯件中耐火物料相对较少，相邻增孔剂之间的耐火物料会变得很薄，虽然它仍对坯体内外气体交换起阻滞作用，但相对传统的生产法，气体交换要顺畅得多，能保证增孔剂较旺盛地燃烧和较高烧结温度的获得，即可在粒状增孔剂烧尽的同时达到耐火物料的烧成温度，具体是这样来实施的利用粒状增孔剂内燃法制造轻质耐火材料/制品的工艺，其特征在于将粒状增孔剂掺入耐火物料中制得成型料，粒状增孔剂与耐火物料的重量比是0.15-0.8∶1，经成型、干燥后将坯件装入窑中，利用粒状增孔剂燃烧的热量自行烧结耐火物料。也就是说，当坯件装入窑后，由外部加热装置(即窑的加热室)小火预热坯件并点燃粒状增孔剂，然后关闭外部热源，调节窑内的助燃空气流量，维持增孔剂的平稳燃烧和窑温的稳定升高，在增孔剂自行烧尽时达到制品的预定烧成温度。若使用带包衣的粒状增孔剂，粒状增孔剂的包衣重量应计在耐火物料中。常用的粒状增孔剂与耐火物料的重量配比是0.25-0.5∶1，通过对窑内空气流量的调节，能很好地调控燃烧状态。
这种制造轻质耐火材料/制品的内燃法，烧成制品时增孔剂只要获得足够的，当然也是有限的氧气即可在制品内部较顺利地燃烧，实现自行烧结，大幅提高了热效率，显著降低了能耗，也明显地减少了温室气体的排放，减轻了对大气的污染。如果因对制品的特殊要求必须显著提高烧成温度或操作不当，粒状增孔剂烧尽时没有达到制品的烧成温度，可在增孔剂烧尽之际从外部补充热源作补救以达最终烧成。
具体实施例方式
实施例1，粒状增孔剂，由木屑预制成粒径为1-5mm的球形颗粒，然后将粒状增孔剂均匀掺入耐火物料中制得成型料，粒状增孔剂与耐火物料的重量配比是0.5∶1，经成型、干燥的坯件装入窑中，由外部加热装置小火预热坯件并点燃粒状增孔剂后关闭外部热源，调节窑内的助燃空气流量维持增孔剂的平稳燃烧以及窑温的稳定升高，使增孔剂烧尽时达到制品的预定烧成温度。
实施例2，参考实施例1，粒状增孔剂是由竹粉预制成粒径为1mm的颗粒状，将其加入耐火物料时，控制粒状增孔剂与耐火物料的重量配比是0.25∶1。
实施例3，参考实施例1，粒状增孔剂是由木炭预制成粒径为2-3mm的类球形颗粒，将其加入耐火物料时，控制粒状增孔剂与耐火物料的重量配比是0.6∶1。
实施例4，参考实施例1，粒状增孔剂是由桔杆预制成粒径为10mm的球形颗粒，同时在其外表面包裹一厚度为0.5mm的耐火物料包衣，将其加入耐火物料时，控制粒状增孔剂与耐火物料的重量配比是0.15∶1，包衣重量计入耐火物料中。
实施例5，参考实施例4，粒状增孔剂是由焦炭预制成粒径为8-10mm的不规则颗粒，同时在其外表面包裹一厚度为3mm的耐火物料包衣，将其加入耐火物料时，控制粒状增孔剂与耐火物料的重量配比是0.3∶1，包衣重量计入耐火物料中。
实施例6，参考实施例4，粒状增孔剂是由煤粉预制成粒径为7mm的球形颗粒，同时在其外表面包裹一厚度为0.2mm的耐火物料包衣，将其加入耐火物料时，控制粒状增孔剂与耐火物料的重量配比是0.8∶1，包衣重量计入耐火物料中。
实施例7，参考实施例4，粒状增孔剂是由竹粉预制成粒径为2-4mm的球形颗粒，同时在其外表面包裹一厚度为1.5mm的耐火物料包衣，将其加入耐火物料时，控制粒状增孔剂与耐火物料的重量配比是0.4∶1，包衣重量计入耐火物料中。
权利要求
1.粒状增孔剂，其特征在于由固体可燃物制成用以掺入耐火物料中的、粒径为1-10mm的颗粒。
2.根据权利要求1所述的粒状增孔剂，其特征在于粒状增孔剂是球形或类球形或不规则型。
3.根据权利要求2所述的粒状增孔剂，其特征在于粒状增孔剂的粒径为1-5mm。
4.根据权利要求1所述的粒状增孔剂，其特征在于固体可燃物是秸杆或木屑或竹粉或木炭或煤或焦炭或其它类似物。
5.根据权利要求1、2、3、4之一所述的粒状增孔剂，其特征在于粒状增孔剂表面包裹有耐火物料包衣。
6.根据权利要求5所述的粒状增孔剂，其特征在于包衣的厚度是0.2-3mm。
7.根据权利要求6所述的粒状增孔剂，其特征在于包衣的厚度是0.5-1.5mm。
8.利用权利要求1-7所述的粒状增孔剂的内燃法制造轻质耐火物料/制品的工艺，其特征在于将粒状增孔剂掺入耐火物料中制得成型料，粒状增孔剂与耐火物料的重量比是0.15-0.8∶1，经成型、干燥后将坯件装入窑中，利用粒状增孔剂燃烧的热量自行烧结耐火物料。
9.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于坯件装入窑后，由外部加热装置小火预热坯件并点燃粒状增孔剂，然后关闭外部热源，调节窑内的助燃空气流量，维持增孔剂的平稳燃烧和窑温的稳定升高，在增孔剂自行烧尽时达到制品的预定烧成温度。
10.根据权利要求8或9所述的工艺，其特征在于粒状增孔剂与耐火物料的重量配比是0.25-0.5∶1。
全文摘要
粒状增孔剂，属耐火材料领域，由固体可燃物制成用以掺入耐火物料中的、粒径为1－10mm的颗粒，利用这种粒状增孔剂可以用内燃法制造轻质耐火物料/制品，即将粒状增孔剂掺入耐火物料中制得成型料，粒状增孔剂与耐火物料的重量比是0.15－0.8∶1，经成型、干燥后将坯件装入窑中，利用粒状增孔剂燃烧的热量自行烧结耐火物料，当增孔剂烧完后于制品内形成气孔，各气孔间由烧结的耐火物料支撑，不仅能达到一定的强度，同时大大增加制品内的气孔率，从而使制品导热率低、热容量小，获得更轻质的高强度耐火物料，又由于采用内燃法实现耐火物料自行烧结，大幅提高了热效率，显著降低了能耗，也明显地减少了温室气体的排放，减轻了对大气的污染。
文档编号C04B38/06GK1765833SQ20051009424
公开日2006年5月3日 申请日期2005年8月31日 优先权日2005年8月31日
发明者吴士雄 申请人:吴士雄