一种微孔轻质硅砖及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种微孔轻质硅砖，同时还涉及一种微 孔轻质硅砖的制备方法。
【背景技术】
[0002] 能源是维持人类文明的主要因素，当前节能环保成为了一个世界性的研究课题。 在能源消耗方面，高温工业是我国工业生产的主要耗能产业。研究表明，我国各类窑炉和输 热管道因保温不善，每年造成的热损失折合标煤约3000~4000万吨，若采用新型节流保温 技术进行改造，可减少热损失20%~30%，对节约能源具有积极作用。因此，大力发展高效 隔热技术，广泛采用优质隔热保温材料，是解决高温工业能耗问题的主要途径之一，对我国 社会及生态的健康发展具有重要意义。
[0003] 轻质硅砖因具有体积密度小、隔热效果好、荷重软化温度高、抗酸性气氛及抗渣侵 蚀能力强等优点，作为一种节能保温材料被广泛用于玻璃窑的拱顶和热风炉的墙体与穹顶 等部位，从而减少散热损失，提高窑炉的工作效率。
[0004] 目前，国内外制备轻质硅砖多采用添加可燃物法或轻质骨料法，如在配料时掺加 无烟煤、焦炭肩、锯木肩、果壳粉、聚合物轻球等烧失物，或添加硅质轻质骨料等，然后通过 机压成型并烧制而成。但无烟煤含有较高灰分，易使制品的烧成性能变差，并产生黑心、裂 纹、松散甚至碎裂等现象;焦炭肩虽灰分含量较低，但其质量和来源不稳定;锯木肩和聚合 物轻球具有弹性，机压成型后坯体的弹性后效作用难以解决，易产生开裂现象;轻质骨料又 不可避免的引入了低熔物等杂质，使制品的荷重软化温度降低、高温体积稳定性变差，严重 影响其使用温度和寿命。另外，烧失法难以制备出气孔率高且孔径微细的轻质隔热耐火材 料，其所制轻质硅砖的体积密度相对较高、孔径较大、隔热效果较差，难以满足热工设备愈 来愈苟刻的高温环境和隔热要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种微孔轻质硅砖，解决现有轻质硅砖体积密度高、孔径大、 使用温度低且隔热效果差的问题。
[0006] 本发明的第二个目的是提供一种微孔轻质硅砖的制备方法。
[0007] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
[0008] -种微孔轻质硅砖，主要由混合料和发泡剂制成，发泡剂的用量为混合料质量的 0.1%~10% ;
[0009] 所述混合料由以下质量百分比的组分组成：硅质材料70%~95%、无机胶凝材料 1 %~25%、矿化剂0.1 %~15%、添加剂0.1 %~5% ;其中，所述硅质材料由硅质颗粒和硅 质细粉组成，娃质颗粒的粒径为〇. 1~3mm，娃质细粉的粒径< 0.0 7 5mm，娃质颗粒与娃质细 粉的质量比为（1~65): (35~99)。
[0010]所述硅质材料为硅石、石英、废硅砖、硅微粉中的任意一种或两种以上的混合物。
[0011] 所述硅石中Si02的质量百分含量2 97% ;所述石英中Si02的质量百分含量2 98% ; 所述废娃砖中Si〇2的质量百分含量2 92%，且废娃砖的添加量不大于混合料总质量的 40% ;所述硅微粉中Si02的质量百分含量2 92%。
[0012] 所述无机胶凝材料为硅酸钙水泥、硅酸钙水泥熟料、硅酸二钙、硅酸三钙、硅溶胶、 硅凝胶、水玻璃中的任意一种或两种以上的混合物。
[0013] 所述矿化剂为氧化铁、氧化钾、氧化钠、氧化钙、氧化镁、石灰乳、萤石、氟化钙、碳 酸钙、氧化钛、氧化锰、Μη02质量含量2 20 %的锰矿粉中的任意一种或两种以上的混合物； 所述矿化剂的粒径< 〇. 〇88mm。
[0014] 所述添加剂为氯化钙、氯化铁、硫酸铝、硫酸钙、碳酸锂、木质素磺酸钙、木质素磺 酸钠、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸铵、聚乙二醇、聚乙烯醇、三乙醇胺、羧甲基纤维素、 羧甲基纤维素钠、甲基纤维素醚、羟乙基纤维素、羟乙基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羟 乙基乙基纤维素醚、明胶、阿拉伯胶、氟硅酸钠、碳酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、聚羧酸高 效减水剂中的任意一种或两种以上的混合物。
[0015] 所述发泡剂为动物蛋白发泡剂、植物蛋白发泡剂、月桂醇聚醚硫酸酯钠、月桂醇硫 酸酯钠、月桂酰肌氨酸钠、碳链长度为8~20的烷基磺酸盐、碳链长度为8~20的烷基硫酸 盐、a-烯基磺酸盐、碳链长度为12~18的脂肪醇醚硫酸盐中的任意一种或两种以上的混合 物。
[0016] 所述动物蛋白发泡剂为动物蹄角蛋白发泡剂、动物毛发蛋白发泡剂、动物血胶蛋 白发泡剂中的任意一种或两种以上的混合物;所述的植物蛋白发泡剂为茶皂素植物蛋白发 泡剂、皂角苷植物蛋白发泡剂中的任意一种或两种的混合物。
[0017] -种上述的微孔轻质硅砖的制备方法，包括下列步骤：
[0018] 1)取配方量的硅质颗粒、硅质细粉、无机胶凝材料、矿化剂、添加剂混合均匀，得混 合料；
[0019] 2)按照料液质量比为1: (0.25~2)，向步骤1)所得混合料中加水，混合制成料浆；
[0020] 3)向步骤2)所得料浆中加入配方量的发泡剂，混合均匀制成泡沫料浆；
[0021] 4)将步骤3)所得泡沫料浆注入模具中，室温静置使其固化成型后脱模，经干燥并 烧成，即得。
[0022] 步骤1)中，将硅质颗粒、硅质细粉、无机胶凝材料、矿化剂、添加剂依次加入搅拌设 备中混合均匀。步骤3)中，加入发泡剂后，快速搅拌使体系混合均匀，搅拌时间为1~3min。
[0023] 优选的，步骤2)中，料液质量比为1: (0 · 5~1 · 0)。
[0024]步骤4)中，室温静置的时间为5~72h。优选的，静置时间为24~48h。
[0025] 步骤4)中，所述干燥的温度为50~110°C，时间为12~48h。
[0026] 步骤4)中，所述烧成的温度为1350~1650°C，保温时间为3~60h。进行烧成时，以2 ~7°C/min的升温速率加热至烧成温度。优选的，升温速率为3~5°C/min，保温时间为3~ 5h〇
[0027] 本发明的微孔轻质娃砖，主要由混合料与发泡剂制成，且混合料由娃质颗粒、娃质 细粉、无机胶凝材料、矿化剂和添加剂复配而成，有效减轻制品的比重;所得硅砖制品具有 孔径微细、体积密度小、热导率低、气孔率高、机械强度高、高温体积稳定性好、抗酸性气氛 及渣侵蚀能力强等优点，理化指标均优于国家标准;原料均为耐火材料行业常用物料、无毒 且廉价，工艺成本低，制品隔热效果好、荷重软化温度高，满足热工设备苟刻的高温环境和 隔热要求，适合推广应用。
[0028] 经检测，本发明的微孔轻质硅砖制品中，气孔孔径微细，多在0.2~200μπι之间；制 品体积密度低，为0.3~1.5g/cm 3;机械强度高，常温耐压强度为0.5~30MPa;气孔率高，为 33%~92% ;热导率低，1100°C时热导率为0.12~0.6W/(m · K);烧成线变化率小，烧成线变 化率< 1.5% ;使用温度高，使用温度高达800~1600°C。
[0029] 本发明的微孔轻质硅砖的制备方法，是将硅质颗粒、硅质细粉、无机胶凝材料、矿 化剂和添加剂混合后加水制成料浆，再加入发泡剂制成泡沫料浆，然后经注模、静置、脱模、 干燥并烧制成成品；该制备方法工艺简单易控、成本低廉、无毒无污染、绿色环保，具有广阔 的发展空间和应用前景。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
[0031] 实施例1
[0032] 本实施例的微孔轻质硅砖，主要由混合料和动物蹄角蛋白发泡剂制成，动物蹄角 蛋白发泡剂的用量为混合料质量的9% ;
[0033]所述混合料由以下质量百分比的组分组成：10 %的硅石颗粒（S i 02含量为 98wt % )、58 %的硅石细粉（Si02含量为98wt % )、15 %的硅微粉（Si02含量为92wt % )，8 %的 硅酸钙水泥，1 %的氧化铁粉、3 %的氧化钙粉、3 %的萤石粉，2 %的木质素磺酸钙。
[0034] 其中，娃石颗粒的粒径为0.1~3mm，娃石细粉、娃微粉的粒径< 0.075mm;混合料 中，硅质颗粒与硅质细粉的质量比为10:73。
[0035]