本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种低体密高强度轻质硅砖及其制备方法。
背景技术：
轻质硅砖又称硅质隔热砖，是二氧化硅在91％以上，体积密度在1.2g/cm3以下的轻质耐火材料，耐火度和荷重软化温度与成分相同的普通硅砖相差不大。但由于气孔很多，故耐压强度、抗渣性、抗腐蚀性等不如普通硅砖，而抗热震性能却有所提高，且长期使用不收缩等特性，在轻质保温耐火材料体系及窑炉设计中被大量应用。
由于产生较大体积膨胀，使轻质硅砖的烧成比其他耐火材料困难。制造轻质硅砖的核心技术是矿化剂的选择与应用，其目的是是为了控制轻质硅砖在烧成过程中，由于硅石的晶型转变在砖内产生较大应力引起的体积膨胀，避免硅砖在烧成时开裂。硅砖烧成时要求将石英尽可能的转变为稳定的高温矿物相鳞石英和方石英，为了促进这种转化，通常在制作硅砖过程中加入矿化剂。矿化剂是可与二氧化硅反应生成液相的氧化物，其作用是在加速石英转化的同时不显著降低制品的耐火度，并能抑制砖坯烧成时因膨胀产生的应力，防止制品疏松或开裂。目前制作硅砖实际使用的矿化剂大多是氧化铁和氧化钙，它们不仅具有上述特点，且能保证硅砖具有很好的高温力学性能。但是，生产中使用的氧化铁和氧化钙分别以细粉形式和石灰乳形式加入，前者粒度不够细，在硅砖中分散不够均匀。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供通过一种体密度低至0.55～0.8g/cm3且强度较高的轻质硅砖及其制备方法。
本发明提供了一种轻质硅砖，由以下原料制备得到，所述原料包括：
优选的，所述硅石粉的细度为180～300μm。
优选的，所述木屑的粒度为80～100μm。
优选的，所述轻质硅砖的体密度为0.5～0.8g/cm3。
本发明还提供了一种轻质硅砖的制备方法，包括：
将60～70重量份的硅石粉、5～10重量份的木屑、14～18重量份的木质素、1.5～2.5重量份的三氧化二铁有与2～5重量份的氢氧化钙混合成型，干燥后烧结，得到轻质硅砖。
优选的，所述干燥具体为：20℃～30℃晾晒8～12h，然后50℃～80℃烘24～36h。
优选的，所述烧结的温度为1370℃～1390℃；烧结的时间为24～36h。
本发明提供了一种轻质硅砖，由以下原料制备得到，所述原料包括：硅石粉60～70重量份；木屑5～10重量份；木质素14～18重量份；三氧化二铁1.5～2.5重量份；氢氧化钙2～5重量份。与现有技术相比，本发明以硅石粉为主要原料，以木质素与氢氧化钙为结合剂，可增强半成品的强度，从而使轻质硅砖的在体密度减小的条件下，仍可以保持强度，使导热系数更低。
具体实施方式
本发明提供了一种低体密高强度轻质硅砖，由以下原料制备得到，所述原料包括：
本发明以硅石粉为主要原料，以木质素与氢氧化钙为结合剂，可增强半成品的强度，从而使轻质硅砖的在体密度减小的条件下，仍可以保持强度，使导热系数更低。
本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。
其中，所述硅石粉的含量优选为64～68重量份；所述硅石粉的细度优选为180～300μm。
所述木屑的含量优选为7～8重量份；所述木屑的粒度优选为80～100μm。木屑主要起着减轻重量，增大体积的作用。
所述木质素的含量优选为15～17重量份；木质素在轻质硅砖制备中的作用是作为结合剂。
所述三氧化二铁的含量优选为1.8～2.2重量份。三氧化二铁在轻质硅砖制备中起到催化剂的作用。
所述氢氧化钙的含量优选为3～4重量份。氢氧化钙可同时作为结合剂与催化剂。
本发明中，所述轻质硅砖的体密度优选为0.5～0.8g/cm3。
本发明还提供了一种上述轻质硅砖的制备方法，包括：将60～70重量份的硅石粉、5～10重量份的木屑、14～18重量份的木质素、1.5～2.5重量份的三氧化二铁有与2～5重量份的氢氧化钙混合成型，干燥后烧结，得到轻质硅砖。
其中，所述硅石粉、木屑、木质素、三氧化二铁与氢氧化钙均同上所述，在此不再赘述。
将硅石粉、木屑、木质素、三氧化二铁与氢氧化钙按比例混合，所述混合的时间优选为20～30min。
混合后成型；所述成型的方法为本领域技术人员熟知的方法即可，并无特殊的限制。
成型后优选用机制成砖坯，再进行干燥；所述干燥的方法为本领域技术人员熟知的方法即可，并无特殊的限制，本发明优选为：20℃～30℃晾晒8～12h，然后50℃～80℃烘24～36h。
干燥后烧结；所述烧结的温度优选为1370℃～1390℃；烧结的时间优选为24～36h。
本发明提供的低体密高强度轻质硅砖的制备方法简单，可实现批量生产。
下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将60重量份的硅石细粉(要求细度180～300μm)，10重量份木屑(80～120μm)、18重量份结合剂木质素、2.5重量份的催化剂(Fe2O3)、5重量份氢氧化钙(Ca(OH)2)混合20～30分钟，然后开始制坯，一般情况下砖坯在25℃左右晾晒8～12小时，然后在50℃～80℃烘干需要24～36小时左右，最后装窑车进入烧结，烧结温度为1370℃，保温时间为36小时，得到低体密高强度轻质硅砖。
对实施例1中得到的轻质硅砖的性能进行检测，得到结果见表1。
实施例2
将65重量份的硅石细粉(要求细度180～300μm)，8重量份木屑(80～120μm)、16重量份结合剂木质素、2.5重量份的催化剂(Fe2O3)、5重量份氢氧化钙(Ca(OH)2)混合20～30分钟，然后开始制坯，一般情况下砖坯在25℃左右晾晒8～12小时，然后在50℃～80℃烘干需要24～36小时左右，最后装窑车进入烧结，烧结温度为1380℃，保温时间为30小时，得到低体密高强度轻质硅砖。
对实施例2中得到的轻质硅砖的性能进行检测，得到结果见表1。
实施例3
将70重量份的硅石细粉(要求细度180～300μm)，5重量份木屑(80～120μm)、14重量份结合剂木质素、1.5重量份的催化剂(Fe2O3)、2重量份氢氧化钙(Ca(OH)2)混合20～30分钟，然后开始制坯，一般情况下砖坯在25℃左右晾晒8～12小时，然后在50℃～80℃烘干需要24～36小时左右，最后装窑车进入烧结，烧结温度为1390℃，保温时间为24小时，得到低体密高强度轻质硅砖。
对实施例3中得到的轻质硅砖的性能进行检测，得到结果见表1。
表1实施例1～实施例3得到的轻质硅砖的性能检测结果
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。