专利名称：非金属空心球的制作方法
技术领域：
本发明涉及耐火材料技术领域，尤其是涉及ー种非金属空心球。
背景技术：
空心球作为常见且极为重要的耐火材料，目前被窑炉所用耐火材料广泛使用。通常，其包括主要成分为氧化铝或氧化锆的金属空心球，他们分别以含铝材料或含锆材料作为主要原料而制备。这些空心球虽然耐火温度较高，但是成本极高，不利于空心球的推广普及。同时，高炉炉渣是大量存在的废弃物，其处理后主要用途如下I、生产矿渣水泥。
2、生产矿渣砖和湿碾矿渣混凝土制品。3、用于隔热填料。可代替硅澡土用于隔热填料，节 约成本。4、生产矿渣微粉。这些用途虽然可以对高炉炉渣进行废物利用，但是所制备产品的附加值均较低。
发明内容
本发明的目的是提供ー种非金属空心球，它具有成本较低，从而利于空心球的推广普及的特点。本发明所采用的技术方案是非金属空心球，其组成包括有CaO，且按质量比计CaO的含量不低于15%。所述的非金属空心球，其组成按质量比计包括有CaO :15^44. 5%，SiO2 =18^40. 5%，Al2O3 10. 0 21. 4%, MgO :2. 0 14. 5%。所述的非金属空心球，其组成按质量比计包括有CaO 26. 7^44. 3%，SiO2 18. 0 31. 0%, Al2O3 11. 2 21. 4%, MgO :8. I 11. 6%。所述的非金属空心球，其组成按质量比计包括有CaO 35. 4^38. 9%，SiO2 24. I 31. 0%, Al2O3 13. 9 14. 0%, MgO :9. 2 10. 8%。所述的非金属空心球，其组成按质量比计包括有CaO 38. 5%，SiO2 :32. 0%，Al2O3
11.2%, MgO :9. 3%o所述的非金属空心球，其组成按质量比计包括有CaO 44. 5%，SiO2 :18. 0%，Al2O3 13. 9%, MgO 10. 8%o本发明和现有技术相比所具有的优点是成本较低，利于空心球的推广普及。本发明的非金属空心球组分中以CaO为主，而CaO来源广泛且价低，从而成本较低。比如，该非金属空心球能够以高炉炉渣为主要原料。所用高炉炉渣的利用属于废物再利用，減少了其作为废料时的土地占用堆积，对环境极为友好，且原料易得、材料成本极低。
具体实施例方式以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。以下实施例中所谓任意组合形成的混合物中，各组分均无比例要求。
实施例I :非金属空心球通过依次包括有以下步骤的方法制备
A)将熔融的高炉炉渣3000kg直接通过流道进入到电弧炉中加热熔炼；加热熔炼温度为 1400°C。B)保温精炼。经步骤A)中加热至熔融状态的高炉炉渣保温在1400°C，进行精炼，持续时间为5min。C)倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用压缩空气喷吹熔体，该压缩空气与熔体流道成30°的夹角，压缩空气的喷吹压カ为4kg/cm2。即得非金属空心球成品I共计1950kg。经测试，该实施例所得非金属空心球的组分按质量比计为CaO 38. 5%，SiO2 32. 0%, Al2O3 11. 2%, MgO :9. 3%。实施例2 :非金属空心球通过依次包括有以下步骤的方法制备
A)将固态的高炉炉渣3000kg加入到电弧炉中加热熔炼；加热熔炼温度为1500° C。B)保温精炼。经步骤A)中加热至熔融状态的高炉炉渣保温在1500°C，进行精炼，持续时间为lOmin。C)倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用压缩空气喷吹熔体，该压缩空气与熔体流道成40°的夹角，压缩空气的喷吹压カ为6kg/cm2。即得非金属空心球成品2共计2100kg。经测试，该实施例所得非金属空心球的组分按质量比计为CaO 38. 6%，SiO2 31. 8%, Al2O3 11. 2%, MgO :9. 3%。实施例3 :非金属空心球通过依次包括有以下步骤的方法制备
A)将熔融的高炉炉渣3000kg直接通过流道进入到电弧炉中加热熔炼；加热熔炼温度为 1600°C。B)保温精炼。经步骤A)中加热至熔融状态的高炉炉渣保温在1600°C，进行精炼，持续时间为15min。C)倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用压缩空气喷吹熔体，该压缩空气与熔体流道成50°的夹角，压缩空气的喷吹压カ为8kg/cm2。即得非金属空心球成品3共计2250kg。经测试，该实施例所得非金属空心球的组分按质量比计为CaO 38. 7%，SiO2 31. 6%, Al2O3 11. 3%, MgO :9. 4%。实施例4 :非金属空心球通过依次包括有以下步骤的方法制备
A)将熔融的高炉炉渣3000kg通过渣盆加到电弧炉中加热熔炼；加热熔炼温度为1700°C。B)保温精炼。经步骤A)中加热至熔融状态的高炉炉渣保温在1700°C，进行精炼，持续时间为25min。C)倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用压缩空气喷吹熔体，该压缩空气与熔体流道成60°的夹角，压缩空气的喷吹压カ为lOkg/cm2。即得非金属空心球成品4共计2400kg。经测试，该实施例所得非金属空心球的组分按质量比计为CaO 38. 9%，SiO2 31. 2%, Al2O3 11. 3%, MgO :9. 4%。实施例5 :非金属空心球通过依次包括有以下步骤的方法制备
A)将固态高炉炉渣3000kg直接通过流道进入到电弧炉中加热熔炼；加热熔炼温度为1650°C。B)保温精炼。经步骤A)中加热至熔融状态的高炉炉渣保温在1650°C，进行精炼，持续时间为30min。C)倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用压缩空气喷吹熔体，该压缩空气与熔体流道成60°的夹角，压缩空气的喷吹压カ为6kg/cm2。。即得非金属空心球成品5共计2450kg。经测试，该实施例所得非金属空心球的组分按质量比计为CaO 38. 1%，SiO2 31. 5%, Al2O3 11. 0%, MgO :9. 2%。实施例6 :与实施例I的区别在于步骤A)的加热熔炼过程中加入碱金属化合物30kg。该碱金属化合物为纯碱、芒硝、碳酸钾、硝酸钾中的ー种或ー种以上的任意組合。同时，步骤C)所用压缩空气以高温火焰代替。最終得成品6共计2570kg。 经测试，该实施例所得非金属空心球的组分按质量比计为CaO 35. 4%，SiO2 29. 4%, Al2O3 10. 0%, MgO :14. 5%。实施例7 :与实施例2的区别在于步骤A)的加热熔炼过程中加入碱土金属化合物240kg。 该碱土金属化合物为含镁材料、含钙材料中的ー种或ー种以上的任意組合。其中，含镁材料为废镁碳砖、废镁砖、废镁钙砖、轻烧氧化镁粉、镁砂、白云石、菱镁矿中的一种或ー种以上的任意组合；含钙材料为生石灰、消石灰、石灰岩、白云石、方解石、钢渣中的ー种或ー种以上的任意組合。同时，步骤C)所用压缩空气以高温火焰代替。最終的成品7共计 2600kg。经测试，该实施例所得非金属空心球的组分按质量比计为CaO 37. 3%，SiO2 31. 0%, Al2O3 10. 7%, MgO 11. 6%。实施例8 :与实施例3的区别在于步骤A)的加热熔炼过程中加入碱金属化合物和碱土金属化合物的混合物100kg。其中，碱金属化合物和碱土金属化合物的比例不限。该碱金属化合物为纯碱、芒硝、碳酸钾、硝酸钾中的ー种或ー种以上的任意組合。该碱土金属化合物为含镁材料、含钙材料中的ー种或ー种以上的任意組合。含镁材料为废镁碳砖、废镁砖、废镁钙砖、轻烧氧化镁粉、镁砂、白云石、菱镁矿中的ー种或ー种以上的任意组合；含钙材料为生石灰、消石灰、石灰岩、白云石、方解石、钢渣中的ー种或ー种以上的任意组合。最終的成品8共计2570kg。经测试，该实施例所得非金属空心球的组分按质量比计为CaO 40. 1%，SiO2 28. 0%, Al2O3 11. 7%, MgO :9. Tl。实施例9 :与实施例4的区别在于步骤A)的加热熔炼过程中加入含碳材料60kg。该含碳材料为石墨、碳球、石油焦、煅后焦、煤、焦炭、浙青、木炭、废含碳砖中的ー种或ー种以上的任意组合。最终得成品9共计2500kg。经测试，该实施例所得非金属空心球的组分按质量比计为CaO 40. 7%，SiO2 26. 5%, Al2O3 12. 1%，MgO :9. 8%。实施例10 :与实施例5的区别在于步骤A)的加热熔炼过程中加入含碳材料90kg。该含碳材料为石墨、碳球、石油焦、煅后焦、煤、焦炭、浙青、木炭、废含碳砖中的ー种或一种以上的任意组合。最终得成品10共计2480kg。经测试，该实施例所得非金属空心球的组分按质量比计为CaO 41. 8%，SiO2 24. 1%，Al2O3 12. 7%, MgO :10. 1%。实施例11 :与实施例6的区别在于步骤A)的加热熔炼过程中加入含碳材料150kg。该含碳材料为石墨、碳球、石油焦、煅后焦、煤、焦炭、浙青、木炭、废含碳砖中的ー种或ー种以上的任意組合。最終得成品11共计2400kg。经测试，该实施例所得非金属空心球的组分按质量比计为CaO 44. 5%, SiO2 18. 0%, Al2O3 13. 9%, MgO 10. 8%。实施例12 :与实施例7的区别在于步骤A)的加热熔炼过程中加入含碳材料240kg。该含碳材料为石墨、碳球、石油焦、煅后焦、煤、焦炭、浙青、木炭、废含碳砖中的ー种或ー种以上的任意組合。最終得成品12共计2340kg。经测试，该实施例所得非金属空心球的组分按质量比计为CaO 44. 3%，SiO2 18. 5%, Al2O3 14. 0%, MgO 10. 0%。实施例13 :非金属空心球通过依次包括有以下步骤的方法制备
A)将熔融的锰铁高炉炉渣3000kg直接通过流道进入到电弧炉中加热熔炼；加热熔炼温度为1600° C。B)保温精炼。经步骤A)中加热至熔融状态的高炉炉渣保温在1600°C，进行精炼，持续时间为15min。C)倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用压缩空气喷吹熔体，该压缩空气与熔体流道成50°的夹角，压缩空气的喷吹压カ为6kg/cm2。即得非金属空心球成品13共计2060kg。经测试，该实施例所得非金属空心球的组分按质量比计为CaO 15. 0%，SiO2 40. 5%, Al2O3 21. 4%, MgO :2. 0%。实施例14 :非金属空心球通过依次包括有以下步骤的方法制备
A)将固体钒钛高炉炉渣3000kg通过渣盆加到电弧炉中加热熔炼；加热熔炼温度为1700°C。B)保温精炼。经步骤A)中加热至熔融状态的高炉炉渣保温在1700°C，进行精炼，持续时间为30min。C)倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用高温火焰喷吹熔体，该高温火焰与熔体流道成45°的夹角，压缩空气的喷吹压カ为10kg/cm2。即得非金属空心球成品14共计2200kg。经测试，该实施例所得非金属空心球的组分按质量比计为CaO 26. 7%，SiO2 21. 5%, Al2O3 12. 7%, MgO :8. 1%。由以上实施例可知，制备本发明的非金属空心球可以以高炉炉渣作为主要原料，采取不同的制备エ艺，特别是不同的エ艺參数得到不同组分的的非金属空心球。实施例15 :将本发明所述的非金属空心球为主要原料以常规方法制备为低温耐火材料。其中，在该低温耐火材料制备的原料中，非金属空心球以质量份计可以不低于所有原料的总质量50%。实施例16 :将本发明所述的非金属空心球为原料以常规方法制备为墙体保温材料。其中，在墙体保温材料制备的原料中，非金属空心球以质量份计可以不低于所有原料的总质量50%。由实施例15和16可知,本发明的非金属空心球可以用于制备低温耐火材料的主要原料。效果例经实际测试和实际使用，成品f 13技术指标、制备成本见表I。表I :本发明的各成品空心球以及氧化铝、氧化铬的成分含量、技术指标、制备成本对照表
权利要求
1.非金属空心球，其组成包括有CaO，且按质量比计CaO的含量不低于15%。
2.根据权利要求I所述的非金属空心球，其组成按质量比计包括有CaO15. (T44. 5%，SiO2 :18 40. 5%, Al2O3 :10. 0 21. 4%, MgO :2. 0 14. 5%。
3.根据权利要求2所述的非金属空心球，其组成按质量比计包括有CaO26. 7^44. 3%，SiO2 18. 0 31. 0%, Al2O3 11. 2 21. 4%, MgO :8. I 11. 6%。
4.根据权利要求3所述的非金属空心球，其组成按质量比计包括有CaO35. 4^38. 9%， SiO2 24. I 31. 0%, Al2O3 :13. 9 14. 0%, MgO :9. 2 10. 8%。
5.根据权利要求2所述的非金属空心球，其组成按质量比计包括有CaO38. 5%, SiO2 32.0%, Al2O3 11. 2%, MgO 9. 3%。
6.根据权利要求2所述的非金属空心球，其组成按质量比计包括有CaO15. 0%, SiO2 40. 5%, Al2O3 21. 4%, MgO :2. 0%。
7.根据权利要求2所述的非金属空心球，其组成按质量比计包括有CaO44. 5%, SiO2 .18.0%, Al2O3 13. 9%, MgO 10. 8%。
全文摘要
本发明公开了一种非金属空心球，其组成包括有CaO，且按质量比计CaO的含量不低于15%。进一步具体，所述的非金属空心球，其组成按质量比计包括有CaO15~44.5%，SiO218~40.5%，Al2O310.0~21.4%，MgO2.0~14.5%。本发明所具有的优点是成本较低，利于空心球的推广普及。
文档编号C04B35/66GK102807382SQ20121030585
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者王家邦 申请人:苏州罗卡节能科技有限公司