一种制备氧化铝纤维砖的简单方法
【专利摘要】本发明提供一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，属于陶瓷纤维材料制备【技术领域】。一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于采用以下步骤：（1）把铝盐、尿素、辅助剂溶解到蒸馏水中配制成溶液；（2）把含棉布料缝制成砖形；（3）将所述的砖形布料放到上述溶液中浸泡10分钟；取出后进行挤压以排除多余的水分，再用吹风机进一步吹出多余的水分，并在50℃下干燥20小时;（4）把所述的浸泡、干燥后的砖形布料放入隧道窑内，快速加热升温到400-800℃，然后缓慢加热升温到1200-1650℃并保温0.5-1小时烧结。本发明工艺、设备简单、能耗低、成本低、易于规模化生产。
【专利说明】 一种制备氧化铝纤维砖的简单方法
【技术领域】
[0001]本发明提供一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，属于陶瓷纤维材料制备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]氧化铝纤维砖具有耐高温、耐腐蚀、强度高、密度低、孔隙率高、比表面积大、隔热保温等优点，可作为高温耐火保温材料、催化剂载体、有毒物质的吸附剂、薄膜支撑体及化工填料等。传统纤维砖的制备方法是把原始配料加热到高温并使其熔融，用甩丝、拉丝等工艺制备纤维，然后再利用粘结、压制、高温烧结等技术制备成纤维砖。由于氧化铝的熔点大约是2300°C左右，如果使用传统的熔融法制备高纯度(95 wt%以上)的氧化铝纤维砖，则具有能耗高、设备复杂、成本高等缺点，极大限制了高纯度氧化铝纤维砖在高温耐火保温材料、催化剂载体、薄膜支撑体等方面的应用。此外，国内外用湿化学方法(主要是溶胶一凝胶法)制备氧化铝纤维的工艺过程和设备复杂，成本高；如果进一步粘结、压制、烧结成砖，成本会进一步提高，这严重阻碍了氧化铝纤维砖的广泛应用和推广。
[0003]另一方面，随着我国经济的发展和人口数量的增多，纺织品的消耗量迅速增加，大量废旧纺织品被作为垃圾掩埋、焚烧、既造成了资源的浪费，也造成了环境污染。因此，开发对废旧纺织品的有效利用技术，既能产生经济效益，还具有巨大的社会效益。本发明提供的是一种以含棉布料为模板制备氧化铝纤维砖的简单方法。该方法可用新含棉布料为模板，但更具有意义是该方法也可直接用洗涤干净的废旧含棉布料作为模板，也可使用再生的含棉布料作为模板。具体选择那一种含棉布料作为模板，取决于所生产的氧化铝纤维砖的应用领域。如本发明生产的氧化铝纤维砖作为一般的保温材料(应用的环境温度不超过1400°C)，可直接采用洗涤干净的废旧含棉布料为模板；如本发明生产的氧化铝纤维砖作为高温(高于1650 °C)耐火保温材料，则需选用新的含棉布料或高纯度的再生含棉布料作为模板。因此，本发明提供的以含棉布料为模板生产氧化铝纤维砖的方法，除了具有良好的经济效益外，还具有巨大的社会效益。
[0004]本发明提供的是一种以含棉布料为模板制备氧化铝纤维砖的简单方法，该方法具有工艺和设备简单、能耗低、成本低、便于操作、可连续化生产等优点，便于实现工业化规模生产。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种工艺、设备简单、能耗低、成本低、可规模化生产的氧化铝纤维砖的制备方法，其技术方案为:
一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于采用以下步骤:(I)把铝盐、尿素、辅助剂溶解到蒸馏水中配制成溶液；(2)把含棉布料缝制成砖形；(3)将所述的砖形布料放到上述溶液中浸泡10分钟；取出后进行挤压以排除多余的水分，再用吹风机进一步吹出多余的水分，并在50°C下干燥20小时。(4)把所述的浸泡、干燥后的砖形布料放入隧道窑内，快速加热升温到400-800°C，然后缓慢加热升温到1200-1650 °C并保温0.5-1小时烧结。
[0006]所述的一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于步骤(I)中的铝盐主要是硝酸铝、硫酸铝、氯化铝中的一种。
[0007]所述的一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于步骤(I)中所述的溶液中Al3+的浓度为0.5-1.5 mol/L，尿素的浓度为1.0-3.0 mol/L。
[0008]所述的一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于步骤(I)中的辅助剂指的是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇中的一种；辅助剂的加入量是尿素质量的广5 %。
[0009]所述的一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于步骤(2)中的含棉布料是指布料中的棉纤维的质量百分含量为80-90%，涤纶纤维的质量百分含量为5-15%，氨纶纤维的质量百分含量为5-10%。
[0010]所述的一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于步骤(2)中的含棉布料可以是新含棉布料，也可以是废旧含棉布料，还可以是再生含棉布料。
[0011]所述的一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于步骤(4)中的快速加热升温是指升温速度为20-50 V /min。
[0012]所述的一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于步骤(4)中的缓慢加热升温是指升温速度为0.Γ1.0 V /min。
[0013]本发明与现有技术相比，具有如下优点:
1.本发明提供的是一种制备氧化铝纤维砖的湿化学方法，无需把原始配料加热到高温并使其熔融，也没有粘结、成型等后续工艺过程，故工艺简单，无需特殊设备，操作安全，能耗低，总成本低，且易于实现工业化；
2.本发明所制备的氧化铝纤维砖和所述的作为模板的砖形布料具有完全相同的纹理结构，氧化铝纤维砖的形状、尺寸以及纤维的长度与直径等，主要取决于含棉布料缝制成的砖的形状、尺寸以及布料中的纤维长度与直径等。因此，本发明所制备的氧化铝纤维砖的形状、尺寸以及纤维的长度与直径等能根据实际需要而灵活控制；
3.本发明提供的制备氧化铝纤维砖的方法，可用于制备一些异形(如楔形砖，拱形砖等)耐火保温纤维砖；
4.本发明所提供的氧化铝纤维砖的制备方法中，可用洗涤干净的废旧含棉布料或再生含棉布料为模板，实现废旧砖料的回收利用，具有巨大的经济效益和社会效益。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
把氯化铝、尿素与聚乙烯醇(辅助剂)溶解到蒸馏水中配制成溶液，控制Al3+和尿素的浓度分别是0.5 mol/L和I mol/L。其中，聚乙烯醇的添加量是尿素质量的1%。将新的含棉布料(棉含量80wt%,漆绝15 wt%,氨绝5 wt%)缝制成砖形,放入所述的溶液中浸泡10分钟，取出并挤压以排除多余的水分，再用吹风机进一步吹出多余的水分。在50°C下干燥20小时后，把所述的浸泡、干燥后的砖形布料置于隧道窑内，用20 V /min的速度加热到400°C，然后以0.1 0C /min的速度加热升温到1200 °C并保温I小时烧结；冷却后即可制备出氧化铝纤维砖。
[0015]实施例2 把硝酸铝、尿素与聚乙二醇(辅助剂)溶解到蒸馏水中配制成溶液，控制Al3+和尿素的浓度分别是I mol/L和2.5mol/L。其中，聚乙二醇的添加量是尿素质量的2%。将新的含棉布料(棉含量85wt%，涤纶5 wt%,氨纶10 wt%)缝制成砖形，放入到溶液中浸泡10分钟，取出并挤压以排除多余的水分，再用吹风机进一步吹出多余的水分。在50°C下干燥20小时后，把所述的浸泡、干燥后的砖形状布料置于隧道窑内，用30 °C/min的速度加热到600 °C，然后以0.5 0C /min的速度加热升温到1650 °C并保温0.5小时烧结；冷却后即可制备出氧化铝纤维砖。
[0016]实施例3
把硫酸铝、尿素与聚丙二醇(辅助剂)溶解到蒸馏水中配制成溶液，控制Al3+和尿素的浓度分别是1.5 mol/L和3 mol/L。其中，聚丙二醇的添加量是尿素质量的3%。将再生含棉布料(其中，棉含量90 wt%,涤纶5 wt%,氨纶5 wt%)缝制成砖形，放入到溶液中浸泡10分钟，取出后挤压以排除多余的水分，再用吹风机进一步吹出多余的水分。在50°C下干燥20小时后，把所述的砖形布料置于隧道窑内，用40 V /min的速度加热到800 °C，然后以
I0C /min的速度加热升温到1600 °C并保温0.5小时烧结；冷却后即可制备出氧化铝纤维砖。
[0017]实施例4
把氯化铝、尿素与聚乙烯醇(辅助剂)溶解到蒸馏水中配制成溶液，控制Al3+和尿素的浓度分别是0.5 mol/L和1.0 mol/L。其中，聚乙烯醇的添加量是尿素质量的4.1%。将再生含棉布料(棉含量86wt%,潘会仑6 wt%,氨绝8 wt%)缝制成砖形,放入到溶液中浸泡10分钟，取出后挤压以排除多余的水分，再用吹风机进一步吹出多余的水分。在50°C下干燥20小时后，把所述的浸泡、干燥后的砖形布料置于隧道窑内，用50 V /min的速度加热到450°C，然后以0.3 0C /min的速度加热升温到1300 °C并保温I小时烧结；冷却后即可制备出氧化铝纤维砖。
[0018]实施例5
把硝酸铝、尿素与聚乙二醇(辅助剂)溶解到蒸馏水中配制成溶液，控制Al3+和尿素的浓度分别是0.8 mol/L和2.0mol/L。其中，聚乙二醇的添加量是尿素质量的5%。将废旧含棉布料(棉含量85wt%，涤纶8 wt%，氨纶7 wt%)缝制成砖形，放入到溶液中浸泡10分钟，取出后挤压以排除多余的水分，再用吹风机进一步吹出多余的水分。在50°C下干燥20小时后，把所述的浸泡、干燥后的砖形布料置于隧道窑内，用35 °C/min的速度加热到500 °C，然后以0.6 0C /min的速度加热升温到1400 °C并保温1.0小时烧结；冷却后即可制备出氧化铝纤维砖。用废旧布料制备的氧化铝纤维砖可用于化工填料、耐火保温材料(使用温度不高于1400°C )、催化剂载体、有毒物质的吸附剂等。
【权利要求】
1.一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于采用以下步骤:(1)把铝盐、尿素、辅助剂溶解到蒸馏水中配制成溶液；(2)把含棉布料缝制成砖形；(3)将所述的砖形布料放到上述溶液中浸泡10分钟；取出后进行挤压以排除多余的水分，再用吹风机进一步吹出多余的水分，并在50°C下干燥20小时；(4)把所述的浸泡、干燥后的砖形布料放入隧道窑内，快速加热升温到400-800°C，然后缓慢加热升温到1200-1650 °C并保温0.5-1小时烧结。
2.如权利I所述的一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于:步骤(I)中的铝盐主要是硝酸铝、硫酸铝、氯化铝中的一种。
3.如权利I所述的一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于:步骤(I)中所述的溶液中Al3+的浓度为0.5-1.5 mol/L，尿素的浓度为1.0-3.0 mol/L。
4.如权利I所述的一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于:步骤(I)中的辅助剂指的是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇中的一种；辅助剂的加入量是尿素质量的广5 %。
5.如权利I所述的一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于:步骤(2)中的含棉布料是指布料中的棉纤维的质量百分含量为80-90%，涤纶纤维的质量百分含量为5-15%，氨纶纤维的质量百分含量为5-10%。
6.如权利I所述的一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于:步骤(2)中的含棉布料可以是新含棉布料，也可以是废旧含棉布料，还可以是再生含棉布料。
7.如权利I所述的一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于:步骤(4)中的快速加热升温是指升温速度为20-50 V /min。
8.如权利I所述的一种制备氧化铝纤维砖的简单方法，其特征在于:步骤(4)中的缓慢加热升温是指升温速度为0.Γ1.0 V /min。
【文档编号】C04B35/10GK104326737SQ201410557191
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】白佳海, 唐钰栋, 李成峰 申请人:山东理工大学