专利名称：高铝轻质隔热耐火砖及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种轻质隔热耐火砖，特别是涉及一种热工设备隔热层用高铝轻质隔热耐火砖及其制备方法。
背景技术：
世界范围内能源紧缺，各种热工设备是工业生产中的重要设施，也是能源消耗大户，因此，各种热工设备的耐火层及隔热层要求保温、耐火、隔热，是热工设备长期安全使用、节能降耗获得更大经济效益的保证。目前各种材质的隔热、保温耐火砖基本采用(1)加入可燃物，如植物锯沫、聚轻球；(2)低密度、低耐火度轻质材料，如膨化珍珠岩、闭孔珍珠岩。然而大量地加入低密度轻质材料往往会破坏产品的整体耐火度、线变化率等高温使用性能，达不到相关产品国家标准的要求，从而降低工业窑炉的使用寿命，严重时甚至导致生产事故的发生。
申请号为200810015228.2的专利申请公开了一种莫来石轻质隔热保温砖的配方，其组分包括湛江土、蓝晶石、硅线石、煅烧氧化铝、同型号废品回料，再加EPS聚轻球和锯末。该产品相同体积密度下耐压强度比同类产品高10％左右，比其他配方更有利于工艺过程控制和产品质量的稳定。但该产品配方相对复杂，原料成本较高，性能一般，产品的性价比较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种耐压强度高、导热系数低、线变化率低、生产成本低的高铝轻质隔热耐火砖及其制备方法。
本发明的技术方案 一种高铝轻质隔热耐火砖，以重量百分比表示，原料为高铝矾土熟料40～60％，粘结剂40～60％，外加占上述原料总重0.5-1.5％的聚轻球和占上述原料总重10-15％的锯末。
所述高铝矾土熟料中氧化铝含量为50～88％，粒度为200～325目。
所述粘结剂为高岭土或高铝矾土水泥，粒度为200～325目；所述聚轻球容重为15～20kg/m3；所述锯末使用前用14目的筛网进行筛分。
所述聚轻球用量优选为0.8～1.2％，所述锯末用量优选为12～14％。
一种高铝轻质隔热耐火砖的制备方法，包括称取原料、混料、成型、干燥和烧成等步骤，具体是将高铝矾土熟料、粘结剂两种干粉按比例混合均匀；然后加入聚轻球和锯末，混合均匀；加入水，干粉混合料和水的重量比为1.0～1.75∶1，经搅拌制成泥浆状料；然后注入模具中浇注成砖坯，将砖坯干燥，然后装入窑炉；再从常温加热至1270～1350℃，在此温度下保温6～8h，烧成。
所述砖坯干燥分两段，第一段为脱模干燥，干燥温度为40～60℃，干燥时间为16～24h；第二段为强制干燥，干燥温度为80～120℃，干燥时间为12～18h，干燥后砖坯中水分重量百分比含量控制在6％以下。
所述砖坯从预热、烧结、保温至冷却出窑的总时间为32～48h。
原料的性能要求 1、高铝矾土熟料的性能要求 2、高岭土的性能要求 3、高铝矾土水泥的性能要求 本发明的积极有益效果 (1)本发明的高铝轻质隔热耐火砖，配方简单，原料易得，配伍性好，产品具有耐压强度高、导热系数低、高温重烧线变化率低等优点，产品性能达到了相关产品的国家标准(高铝质隔热耐火砖GB/T3995-1983)。具体性能见表1。
表1中的性能参数是本发明产品的典型值，可以通过原料的优化配比达到用户不同的性能要求。
表1本发明的高铝轻质隔热耐火砖的性能指标
(2)本发明的方法中砖坯在干燥时采用两段法干燥，先脱模干燥，此阶段砖坯水分大，需控制烘干温度，防止水分急剧排出而导致砖坯出现裂纹，然后强制干燥，控制坯体水分达到要求，以保证烧结后产品的质量。
(3)本发明的方法简单，成本较低，产品性能优良，生产的轻质隔热耐火砖可用于各种热工设备隔热层、耐火层，达到节能、耐火的双重作用，有利于推广应用。
具体实施例方式 下面举例进一步说明本发明，各原料性能要求见技术方案部分，原料用量以重量百分比计算，可根据用户要求的性能，具体调整配比和生产方法。
实施例1高铝聚轻隔热耐火砖，原料配比见表2，按重量百分比称取高铝矾土孰料60％、粘结剂高岭土40％，以上两种原料为干粉，粒度均为200～325目，将上述原料加入强制搅拌机中混合均匀，搅拌5-6分钟；然后外加占上述原料总重0.5％的聚轻球和10％的锯末，再搅拌5-6分钟，其中锯末使用前用14目的筛网进行筛分；按比例加水并搅拌均匀，干粉混合料和水的重量比为1.75∶1，搅拌时间为5-6分钟，搅拌成泥浆状料，然后注入模具中，浇注成砖坯； 将砖坯分两段进行干燥，第一段为脱模干燥，干燥温度为40～60℃，干燥时间为16～24h；第二段为强制干燥，干燥温度为80～120℃，干燥时间为12～18h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；将干燥的砖坯装入窑炉，从常温加热至1270～1350℃，保温6～8h，烧成，产品随炉冷却后出窑。砖坯从预热、烧结、保温至冷却出窑的总时间为32～48h。
产品出窑后，对其理化性能、表面质量和外形尺寸进行检验；合格后按尺寸标准或合同要求进行磨砌、组装；最后将产品包装入库，保管或发货。
实施例2高铝聚轻隔热耐火砖，原料配比见表2，按重量百分比称取高铝矾土、粘结剂，以上两种原料的粒度均为200～325目，将上述原料加入强制搅拌机中混合均匀，搅拌时间为5-6分钟；然后按比例加入聚轻球、锯末，搅拌5-6分钟，其中锯末使用前用14目的筛网进行筛分；按比例加水，搅拌5-6分钟，干粉混合料和水的重量比为1.35∶1，搅拌成流动的泥浆状料，然后注入模具中，浇注成砖坯； 将砖坯分两段进行干燥，第一段为脱模干燥，干燥温度为40～50℃，干燥时间为16～20h；第二段为强制干燥，干燥温度为90～100℃，干燥时间为14～16h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；将干燥的砖坯装入窑炉，从常温加热至1270～1300℃，保温6～8h，烧成，产品随炉冷却后出窑。砖坯从预热、烧结、保温至冷却出窑的总时间为32～48h。
实施例3高铝聚轻隔热耐火砖，原料配比见表2，按重量百分比称取高铝矾土、粘结剂，将上述原料加入强制搅拌机中，混合搅拌5-6分钟；然后按比例加入聚轻球、锯末，搅拌5-6分钟；按比例加水，干粉混合料和水的重量比为1.35∶1，然后搅拌5-6分钟，搅拌成流动的泥浆状料，然后注入模具中，浇注成砖坯； 将砖坯分两段进行干燥，第一段为脱模干燥，干燥温度为50～60℃，干燥时间为16～18h；第二段为强制干燥，干燥温度为80～100℃，干燥时间为12～15h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；将干燥的砖坯装入窑炉，从常温加热至1300～1350℃，保温6～7h，烧成，产品随炉冷却后出窑。砖坯从预热、烧结、保温至冷却出窑的总时间为32～40h。
实施例4高铝聚轻隔热耐火砖，原料配比见表2，按重量百分比称取高铝矾土、粘结剂，将上述原料加入强制搅拌机中混合搅拌5-6分钟；然后按比例加入聚轻球、锯末，搅拌5-6分钟；按比例加水，干粉混合料和水的重量比为1∶1，搅拌5-6分钟，制成会流动的泥浆状料，然后注入模具中，浇注成砖坯； 将砖坯分两段进行干燥，第一段为脱模干燥，干燥温度为40～60℃，干燥时间为16～24h；第二段为强制干燥，干燥温度为100～120℃，干燥时间为15～18h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；将干燥的砖坯装入窑炉，从常温加热至1300～1320℃，保温6～8h，烧成，产品随炉冷却后出窑。砖坯从预热、烧结、保温至冷却出窑的总时间为35～45h。
实施例5高铝聚轻隔热耐火砖，原料配比见表2，按重量百分比称取高铝矾土、粘结剂，将上述原料加入强制搅拌机中混合5-6分钟；然后按比例加入聚轻球、锯末，搅拌5-6分钟；按比例加水，干粉混合料和水的重量比为1.05∶1，搅拌5-6分钟，搅拌成会流动的泥浆状料，然后注入模具中，浇注成砖坯； 将砖坯分两段进行干燥，第一段为脱模干燥，干燥温度为40～60℃，干燥时间为18～22h；第二段为强制干燥，干燥温度为90～110℃，干燥时间为14～16h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；将干燥的砖坯装入窑炉，从常温加热至1280～1320℃，保温6～8h，烧成，产品随炉冷却后出窑。砖坯从预热、烧结、保温至冷却出窑的总时间为35～40h。
实施例6高铝聚轻隔热耐火砖，原料配比见表2，按重量百分比称取高铝矾土、高铝矾土水泥，将上述原料加入强制搅拌机中混合搅拌5-6分钟；然后按比例加入聚轻球、锯末，搅拌5-6分钟；按比例加水，干粉混合料和水的重量比为1.5∶1，搅拌5-6分钟，搅拌成会流动的泥浆状料，然后注入模具中，浇注成砖坯； 将砖坯分两段进行干燥，第一段为脱模干燥，干燥温度为40～60℃，干燥时间为16～24h；第二段为强制干燥，干燥温度为80～120℃，干燥时间为12～18h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；将干燥的砖坯装入窑炉，从常温加热至1270～1350℃，保温6～8h，烧成，产品随炉冷却后出窑。砖坯从预热、烧结、保温至冷却出窑的总时间为32～48h。
实施例7高铝聚轻隔热耐火砖，原料配比见表2，按重量百分比称取高铝矾土、粘结剂高铝矾土水泥，将上述原料加入强制搅拌机中混合搅拌5-6分钟；然后按比例加入聚轻球、锯末，搅拌5-6分钟；按比例加水，干粉混合料和水的重量比为1.7∶1，然后搅拌5-6分钟，搅拌成会流动的泥浆状料，然后注入模具中，浇注成砖坯。其余内容同实施例1。
实施例8高铝聚轻隔热耐火砖，原料配比见表2，按重量百分比称取高铝矾土、粘结剂高铝矾土水泥，将上述原料加入强制搅拌机中混合搅拌5-6分钟；然后按比例加入聚轻球、锯末，搅拌5-6分钟；按比例加水，干粉混合料和水的重量比为1.2∶1，然后搅拌5-6分钟，搅拌成会流动的泥浆状料，然后注入模具中，浇注成砖坯。其余内容同实施例2。
实施例9高铝聚轻隔热耐火砖，原料配比见表2，按重量百分比称取高铝矾土、粘结剂高铝矾土水泥，将上述原料加入强制搅拌机中混合搅拌5-6分钟；然后按比例加入聚轻球、锯末，搅拌5-6分钟；按比例加水，干粉混合料和水的重量比为1.4∶1，然后搅拌5-6分钟，搅拌成会流动的泥浆状料，然后注入模具中，浇注成砖坯。其余内容同实施例3。
实施例10高铝聚轻隔热耐火砖，原料配比见表2，按重量百分比称取高铝矾土、粘结剂高铝矾土水泥，将上述原料加入强制搅拌机中混合搅拌5-6分钟；然后按比例加入聚轻球、锯末，搅拌5-6分钟；按比例加水，干粉混合料和水的重量比为1.3∶1，然后搅拌5-6分钟，搅拌成会流动的泥浆状料，然后注入模具中，浇注成砖坯。其余内容同实施例4。
实施例11～15高铝聚轻隔热耐火砖，原料配比见表2，生产方法同实施例1，不再详述。
实施例16～20高铝聚轻隔热耐火砖，原料配比见表2，生产方法同实施例6，不再详述。
表2实施例1～20中高铝聚轻隔热耐火砖成分
权利要求
1.一种高铝轻质隔热耐火砖，其特征是以重量百分比表示，原料为高铝矾土熟料40～60％，粘结剂40～60％，外加占上述原料总重0.5～1.5％的聚轻球和占上述原料总重10～15％的锯末。
2.根据权利要求1所述高铝轻质隔热耐火砖，其特征是所述高铝矾土熟料中氧化铝含量为50～88％，粒度为200～325目。
3.根据权利要求1所述高铝轻质隔热耐火砖，其特征是所述粘结剂为高岭土或高铝矾土水泥，粒度为200～325目。
4.根据权利要求1所述高铝轻质隔热耐火砖，其特征是所述聚轻球容重为15～20kg/m3。
5.根据权利要求1所述高铝轻质隔热耐火砖，其特征是所述锯末使用前用14目的筛网进行筛分。
6.根据权利要求1所述高铝轻质隔热耐火砖，其特征是所述聚轻球用量优选为0.8～1.2％，所述锯末用量优选为12～14％。
7.一种权利要求1所述高铝轻质隔热耐火砖的制备方法，包括称取原料、混料、成型、干燥和烧成，其特征是将高铝矾土熟料、粘结剂两种干粉按比例混合均匀；然后加入聚轻球和锯末，混合均匀；加入水，干粉混合料和水的重量比为1.0～1.75∶1，经搅拌制成泥浆状料；然后注入模具中浇注成砖坯，将砖坯干燥，然后装入窑炉；再从常温加热至1270～1350℃，在此温度下保温6～8h，烧成。
8.根据权利要求7所述高铝轻质隔热耐火砖的制备方法，其特征是所述砖坯干燥分两段，第一段为脱模干燥，干燥温度为40～60℃，干燥时间为16～24h；第二段为强制干燥，干燥温度为80～120℃，干燥时间为12～18h，干燥后砖坯中水分重量百分比含量控制在6％以下。
9.根据权利要求7所述高铝轻质隔热耐火砖的制备方法，其特征是所述砖坯从预热、烧结、保温至冷却出窑的总时间为32～48h。
全文摘要
本发明公开一种热工设备隔热层用高铝轻质隔热耐火砖及其制备方法。以重量百分比表示，原料为高铝矾土熟料40～60％，粘结剂40～60％，外加占上述原料总重0.5～1.5％的聚轻球和10～15％的锯末。制备时将高铝矾土熟料、粘结剂混合，然后加入聚轻球和锯末；再加入水，干粉混合料和水的比为1.0～1.75∶1，搅拌成泥浆状料，然后浇注成砖坯，干燥后装入窑炉；加热至1270～1350℃，保温6～8h，烧成。本发明的耐火砖，配方简单，原料易得，配伍性好，产品具有耐压强度高、导热系数低、高温重烧线变化率低等优点，达到了相关产品的国家标准。该产品制法简单，成本较低，可用于各种热工设备隔热层、耐火层，有利于推广应用。
文档编号C04B35/66GK101768005SQ201010100809
公开日2010年7月7日 申请日期2010年1月26日 优先权日2010年1月26日
发明者张青永, 耿昌彬 申请人:郑州东方炉衬材料有限公司