专利名称：钙长石质轻质隔热耐火材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种隔热耐火材料，特别涉及一种抗侵蚀的钙长石
质轻质隔热耐火材料。主要用作高温窑炉内衬材料。本发明还涉及所述钙长石质轻质隔热 耐火材料的制备方法。 (二)、背景技术由于节能的需要，各种窑炉的内衬材料越来越轻质化。目前国 内外一些耐火材料生产商相继开发了一些轻质耐火砖作为窑炉的耐火内衬材料，其中钙 长石轻质耐火砖是其中比较优秀的代表。它具有耐热温度高、耐侵蚀性好、高温导热系数 低的特点。如高铝轻质耐火砖体积密度最低为1. 02 1. 25g/cm 导热系数(800°C )为 0. 44 0. 51W/m *K ;粘土轻质耐火砖体积密度最低为0. 78 0. 88g/cm3，导热系数(800°C ) 为0. 31 0. 36W/m K ;钙长石轻质隔热材料体积密度一般在0. 4 0. 6g/cm3，导热系数 (800°C )为0. 19W/m K，比较接近硅酸铝纤维内衬的导热系数(800°C时0. 14 0. 16W/ m K)。 现有钙长石轻质耐火砖的成泡工艺有松香皂、骨胶打泡和聚轻球、锯末烧失，生产 的耐火砖或成本高，或气孔形状不规范、气孔大，或体积密度大，或存在严重的环境污染。
另外，现有打泡法生产技术，由于制品体积密度小，在烧成之前强度很低，给后道 工序的各种操作带来了很大不便，主要是劳动效率低、破损率高。(三)、发明内容本发明所要解决的技术问题在于，提供一种钙长石质轻质隔热 耐火材料及其制备方法，制备出高强度、低导热率、耐侵蚀的适于高温工业窑炉内衬使用的 轻质隔热耐火材料。 为实现上述目的，本发明的技术方案如下 —种钙长石质轻质隔热耐火材料，其特征在于钙长石质轻质隔热耐火材料的主 晶相是钙长石，其主要化学成分为A1203 34 40wt. %， Si02 39 45wt. %， Ca0 15 20wt. % ;余量为不可避免的杂质。 —种钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于
( — )、原料配比 (1)、基础原料蓝晶石加入量为10 30wt. % ; 高铝水泥加入量为25 45wt. % ; 硅灰石加入量为6 20wt. % ; 石英加入量为10 24wt. % ; 煅烧高岭石加入量为15 35wt. % ; 所述的各种基础原料自身细度或经加工后的细度经O. 088mm方孔径筛的筛余不
大于5wt. % ; (2)、泡沫稳定剂加入量为基础原料的0 0. 3wt. % ;
(3)、胶粘剂加入量为基础原料的0 0. 3wt. % ;
(4)、有机纤维干基加入量为基础原料的0 3wt. % ; (5)、成泡剂适量； (6)、水加入量为基础原料的60 90wt. % ，其中包括用于分散有机纤维的水；
(二)、制备工艺 (1)、按所述的比例将基础原料、泡沫稳定剂、成泡剂中的催化剂和胶粘剂配料，混 合均匀； (2)、加入水和已用水分散好的有机纤维，搅拌混合均匀； (3)、加入成泡剂的其它组分，加入后的搅拌及注模时间不得超过10分钟，得到泥 料； (4)、得到的泥料用浇注法成形或振动浇注法成形；
(5)、养护，制成干燥坯体； (6)、将干燥坯体装入窑中烧成，最终烧成温度1260 145(TC，将烧成出窑冷却后
的坯体按要求尺寸进行切割，即得到本发明的钙长石质轻质隔热耐火材料。
本发明的积极效果在于该微孔轻质隔热耐火材料的典型性能使用温度1260
135(TC，体积密度0. 40 0. 65g/cm3，80(TC导热系数0. 19w/m *K左右，抗压强度l.OMPa左
右。本发明的制备方法操作非常方便，生产效率高，破损率低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明
本发明实施例中基础原料要求是要求蓝晶石的A1203含量> 43wt. %， Si02含量 《38wt. ^;高铝水泥的A1^3含量^48wt. X，Si02含量6 9wt. % ， CaO含量33 38wt. %; 硅灰石的Si02含量43 53wt. % ， CaO含量40 50wt. % ;石英Si02含量> 97wt. % ;煅 烧高岭石(焦宝石)的A1203含量42 50wt. % ， Si02含量《55wt. % 。所述的各种基础原 料自身细度或经球磨后细度经0. 088mm的孔径筛的筛余不大于5wt. % ;
实施例一
原料及配比 基础原料蓝晶石加入量为19wt. %，高铝水泥加入量为28wt. %，硅灰石加入量 14wt. %，石英加入量为llwt. %，煅烧高岭石(焦宝石)加入量为28wt. %。
泡沫稳定剂拉开粉加入量为基础原料总量的0. lwt. % ;
胶粘剂纤维素醚加入量为基础原料总量的0. lwt. % ; 有机纤维纸浆(干基计量，用水提前分散均匀)加入量为基础原料总量的 2wt. % ; 成泡剂双氧水加入量为基础原料总量的1. 2wt. % ，催化剂二氧化锰加入量为基 础原料总量的0. lwt. % ; 水的加入量为基础原料总量的65wt. % (包含分散纸浆的水在内)。
制备工艺 (1)、按所述的比例将基础原料、泡沫稳定剂、催化剂和胶粘剂配料，混合均匀； (2)、加入水和已用水分散好的纸纤维，搅拌混合均匀； (3)、加入成泡剂，加入后的搅拌及注模时间不得超过10分钟，得到泥料； (4)、得到的泥料浇注于成形模具中，用浇注法成形或振动浇注法成形； (5)、养护，制成干燥坯体成形后的湿坯在室温下自然干燥12小时，然后在干燥
窑中于15(TC干燥至生坯的含水率《3.0%。 (6)、烧成将干燥坯体放入炉中烧成。烧成制度为95(TC保温4小时，125(TC保温 4小时，136(TC保温8小时，制品随炉子自然降温。
(7)、加工、检验将烧成后的坯体按要求尺寸进行切割加工，即得到相应的钙长石 质微孔轻质隔热耐火材料。 所得制品的主要性能指标如下使用温度1320°C ，体积密度0. 53g/cm3，常温抗压 强度1. 21MPa，80(TC导热系数0. 19W/m K。
实施例二
原料及配比 基础原料蓝晶石加入量为30wt. %，高铝水泥加入量为25wt. %，石英加入量为 lOwt. %，硅灰石加入量15wt. %，煅烧高岭石(焦宝石)加入量为20wt. %。
泡沫稳定剂拉开粉加入量为基础原料总量的0. 3wt. % ;
胶粘剂聚丙烯酰胺加入量为基础原料总量的0. 3wt. % ; 有机纤维棉纤维(干基计量，用水提前分散均匀)加入量为基础原料总量的
0. 2wt. % ; 成泡剂双氧水加入量为基础原料总量的3. Owt. % ，催化剂高锰酸钾加入量为基 础原料总量的0. 3wt. % ; 水加入量为基础原料总量的90wt. % (包含分散棉纤维的水在内)。
制备工艺 (1)、按所述的比例将基础原料、泡沫稳定剂、催化剂和胶粘剂配料，混合均匀； (2)、加入水和已用水分散好的棉纤维，搅拌混合均匀； (3)、加入成泡剂，加入后的搅拌及注模时间不得超过10分钟，得到泥料； (4)、得到的泥料浇注于成形模具中，用浇注法成形或振动浇注法成形； (5)、养护，制成干燥坯体成形后的湿坯在室温下自然干燥2小时，然后在干燥窑
中于11(TC干燥至生坯的含水率《3.0%。 (6)、烧成将干燥坯体放入电炉中烧成。烧成温度为95(TC保温4小时，125(TC保 温4小时，130(TC保温8小时，制品随炉子自然降温。 (7)、加工、检验将烧成后的坯体按要求尺寸进行切割加工，即得到相应的钙长石 质微孔隔热耐火材料。 所得制品的主要性能指标如下使用温度128(TC，体积密度0.43g/cm 常温抗压 强度0. 97MPa。
实施例三
原料及配比 基础原料蓝晶石加入量为15wt. %，高铝水泥加入量为30wt. %，硅灰石加入量 20wt. %，石英加入量为lOwt. %，焦宝石加入量为25wt. %。
泡沫稳定剂拉开粉加入量为基础原料总量的0. 2wt. % ;
胶粘剂纤维素醚加入量为基础原料总量的0. 2wt. % ; 有机纤维纸浆(干基，用水提前分散均匀)加入量为基础原料总量的3wt. % ; 成泡剂铝粉加入量为基础原料总量的0. 3wt. % ; 水加入量为基础原料总量的75wt. % (包含分散纸浆的水在内)。 制备工艺 (1)、按所述的比例将基础原料、泡沫稳定剂和胶粘剂配料，混合均匀；
(2)、加入水和已用水分散好的纸纤维，搅拌混合均匀； (3)、加入成泡剂，加入后的搅拌及注模时间不得超过10分钟，得到泥料； (4)、得到的泥料浇注于成形模具中，用浇注法成形或振动浇注法成形； (5)、养护，制成干燥坯体成形后的湿坯送入蒸压釜中养护，通蒸汽至压力
1.2MPa，压力控制在l.OMPa到1. 8MPa之间，蒸养时间为6小时，停汽自然降温。将养护后
的湿坯在干燥窑中于11(TC干燥至含水率《3. 0%。 (6)、烧成将干燥坯体放入电炉中烧成。烧成温度为95(TC保温4小时，125(TC保温4小时，135(TC保温8小时，制品随炉子自然降温。 (7)、加工、检验将烧成后的坯体按要求尺寸进行切割加工，即得到相应的钙长石质微孔隔热耐火材料。 所得制品的主要性能指标如下使用温度130(TC，体积密度0. 48g/cm 常温抗压强度1. lOMPa。
实施例四
原料及配比 基础原料蓝晶石加入量为15wt. %，高铝水泥加入量为45wt. %，硅灰石加入量6wt. %，石英加入量为19wt. %，焦宝石加入量为15wt. %。
胶粘剂纤维素醚加入量为基础原料总量的0. 2wt. % ; 有机纤维纸浆(干基，用水提前分散均匀)加入量为基础原料总量的2wt. % ; 成泡剂铝粉加入量为基础原料总量的0. lwt. % ; 水加入量为基础原料总量的80wt. % (包含分散纸浆的水在内)。
制备工艺 (1)、按所述的比例将基础原料和胶粘剂配料，混合均匀；
(2)、加入水和已用水分散好的纸浆，搅拌混合均匀； (3)、加入成泡剂，加入后的搅拌及注模时间不得超过10分钟，得到泥料；
(4)、得到的泥料浇注于成形模具中，用浇注法成形或振动浇注法成形；
(5)、养护，制成干燥坯体成形后的湿坯送入蒸压釜中，通蒸汽至压力1.6MPa，压力控制在1. OMPa到1. 8MPa之间，蒸养时间为10小时，停汽自然降温。将养护后的湿坯在干燥窑中于11(TC干燥至含水率《3.0%。 (6)、烧成将干燥坯体放入电炉中烧成。烧成温度为95(TC保温4小时，125(TC保温4小时，145(TC保温6小时，制品随炉子自然降温。 (7)、加工、检验将烧成后的坯体按要求尺寸进行切割加工，即得到相应的钙长石质微孔隔热耐火材料。 所得制品的主要性能指标如下使用温度1350°C ，体积密度0. 52g/cm3，常温抗压强度1. 68MPa。
实施例五
原料及配比 基础原料蓝晶石加入量为lOwt. %，高铝水泥加入量为25wt. %，硅灰石加入量20wt. %，石英加入量为lOwt. %，焦宝石加入量为35wt. %。
泡沫稳定剂拉开粉加入量为基础原料总量的0. 2wt. % ;
成泡剂双氧水加入量为基础原料总量的2. Owt. % ;催化剂二氧化锰加入量为基础原料总量的0. lwt. % ; 水加入量为基础原料总量的80wt. % 。
制备工艺 (1)、按所述的比例将基础原料、泡沫稳定剂、催化剂和胶粘剂配料，混合均匀；[owe] (2)、加入水，搅拌混合均匀； (3)、加入成泡剂，加入后的搅拌及注模时间不得超过10分钟，得到泥料；
(4)、得到的泥料浇注于成形模具中，用浇注法成形或振动浇注法成形；
(5)、养护，制成干燥坯体成形后的湿坯送入蒸压釜中，通蒸汽至压力1.6MPa，压力控制在1. 2MPa到1. 8MPa之间，蒸养时间为2小时，停汽自然降温。将养护后的湿坯在干燥窑中于11(TC干燥至含水率《3.0%。 (6)、烧成将干燥坯体放入电炉中烧成。烧成温度为95(TC保温4小时，125(TC保温4小时，126(TC保温8小时，制品随炉子自然降温。 (7)、加工、检验将烧成后的坯体按要求尺寸进行切割加工，即得到相应的钙长石质微孔隔热耐火材料。 所得制品的主要性能指标如下使用温度125(TC，体积密度0.60g/cm 常温抗压强度0. 95MPa。
实施例六
原料及配比 基础原料蓝晶石加入量为lOwt. %，高铝水泥加入量为39wt. %，硅灰石加入量
8wt. %，石英加入量为24wt. %，焦宝石加入量为19wt. %。 泡沫稳定剂拉开粉加入量为基础原料总量的0. 2wt. % ; 胶粘剂聚丙烯酰胺加入量为基础原料总量的0. 2wt. % ; 有机纤维棉纤维(干基，用水提前分散均匀)加入量为基础原料总量的lwt. % ;
成泡剂铝粉加入量为基础原料总量的0. lwt. % ;双氧水加入量为基础原料总量的2. Owt. %，催化剂高锰酸钾加入量为基础原料总量的0. 2wt. % ;
水加入量为基础原料总量的80wt. % 。
制备工艺 (1)、按所述的比例将基础原料、泡沫稳定剂催化剂和胶粘剂配料，混合均匀；
(2)、加入水，搅拌混合均匀； (3)、加入成泡剂，加入后的搅拌及注模时间不得超过10分钟，得到泥料；
(4)、得到的泥料浇注于成形模具中，用浇注法成形或振动浇注法成形；
(5)、养护，制成干燥坯体成形后的湿坯送入蒸压釜中，通蒸汽至压力1.6MPa，压力控制在1. 2MPa到1. 8MPa之间，蒸养时间为24小时，停汽自然降温。将养护后的湿坯在干燥窑中于11(TC干燥至含水率《3.0%。 (6)、烧成将干燥坯体放入电炉中烧成。烧成温度为95(TC保温4小时，125(TC保温4小时，140(TC保温8小时，制品随炉子自然降温。 (7)、加工、检验将烧成后的坯体按要求尺寸进行切割加工，即得到相应的钙长石质微孔隔热耐火材料。
所得制品的主要性能指标如下使用温度135(TC，体积密度0.64g/cm 常温抗压强度1. 46MPa。
权利要求
一种钙长石质轻质隔热耐火材料，其特征在于钙长石质轻质隔热耐火材料的主晶相是钙长石，其主要化学成分为Al2O3 34～40wt.％，SiO2 39～45wt.％，CaO 15～20wt.％；余量为不可避免的杂质。
2. 根据权利要求1所述的钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于(一) 、原料配比(1) 、基础原料蓝晶石加入量为10 30wt. % ; 高铝水泥加入量为25 45wt. % ;硅灰石加入量为6 20wt. % ; 石英加入量为10 24wt. % ; 煅烧高岭石加入量为15 35wt. % ;所述的各种基础原料自身细度或经加工后的细度经O. 088mm方孔径筛的筛余不大于5wt. % ;(2) 、泡沫稳定剂加入量为基础原料的0 0. 3wt. % ;(3) 、胶粘剂加入量为基础原料的0 0. 3wt. % ;(4) 、有机纤维干基加入量为基础原料的0 3wt. % ;(5) 、成泡剂适量;(6) 、水加入量为基础原料的60 90wt. %，其中包括用于分散有机纤维的水；(二) 、制备工艺(1) 、按所述的比例将基础原料、泡沫稳定剂、成泡剂中的催化剂和胶粘剂配料，混合均匀；(2) 、加入水和已用水分散好的有机纤维，搅拌混合均匀；(3) 、加入成泡剂的其它组分，加入后的搅拌及注模时间不得超过10分钟，得到泥料；(4) 、得到的泥料用浇注法成形或振动浇注法成形；(5) 、养护，制成干燥坯体；(6) 、将干燥坯体装入窑中烧成，最终烧成温度1260 145(TC，将烧成出窑冷却后的坯 体按要求尺寸进行切割，即得到本发明的钙长石质轻质隔热耐火材料。
3. 如权利要求2所述的钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于要求蓝 晶石的A1203含量> 43wt. % ， Si02含量《38wt. % ;高铝水泥的A1203含量> 48wt. % ， Si02 含量6 9wt. % ， CaO含量33 38wt. % ;硅灰石的Si02含量43 53wt. % ， CaO含量40 48wt. % ;石英Si02含量> 97wt. % ;煅烧高岭石为焦宝石，其A1203含量42 50wt. % ， Si02 含量《55wt. %。
4. 如权利要求2所述的钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于其中制 备工艺之(5)养护采用下列两种方式之一 第一种方式成形后的湿坯在室温下自然干燥养护2小时以上，然后在干燥窑中于20(TC以下烘干；第二种方式成形后的湿坯在蒸压釜内养护，养护压力1.0MPa 1.8MPa，蒸压养护2 小时以上，然后在干燥窑中于200°C以下烘干。
5. 如权利要求4所述的钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于第一种方式成形后的湿坯在室温下自然干燥养护6小时以上；第二种方式蒸压养护4 24小时。
6. 如权利要求2所述的钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于泡沫稳定剂为拉开粉加入量为基础原料的0. 1 0. 3wt. %。
7. 如权利要求2所述的钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于胶粘剂 为纤维素醚或者聚丙烯酰胺；加入量为基础原料的0. 1 0. 3wt. %。
8. 如权利要求2所述的钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于有机纤 维为纸浆或者棉纤维；加入量为基础原料的0. 5 3wt. %。
9. 如权利要求2所述的钙长石质轻质隔热耐火材料的制备方法，其特征在于成泡剂 为铝粉，加入量为基础原料的0. 1 0. 3wt. % ;或者成泡剂为双氧水及其催化剂；其中双氧水加入量为基础原料的1 3wt. % ;作为 所述的催化剂的二氧化锰或者高锰酸钾或者二者任意比例混合，加入量为基础原料的0 `0. 3wt. % ;或者成泡剂为铝粉和双氧水按照任意比例混合，加入总量为基础原料的0.2 3. 3wt. %，并加入二氧化锰或者高锰酸钾或者二者任意比例混合作为双氧水的催化剂，催 化剂加入量为基础原料的0 0. 3wt. %。
全文摘要
本发明是一种钙长石质轻质隔热耐火材料及其制备方法，钙长石质轻质隔热耐火材料的主晶相是钙长石，其主要化学成分为Al2O3 34～40wt.％，SiO239～45wt.％，CaO 15～20wt.％；余量为杂质。该微孔轻质隔热耐火材料的典型性能使用温度1250～1350℃，体积密度0.40～0.65g/cm3，800℃导热系数0.19w/m·K左右，抗压强度1.0MPa左右。
文档编号C04B35/622GK101781120SQ20101010031
公开日2010年7月21日 申请日期2010年1月25日 优先权日2010年1月25日
发明者于祥旭, 周季婻, 夏凌毅, 孙祥云, 张军波, 张甡, 毛战红 申请人:莱州明发隔热材料有限公司