专利名称：一种氧化铝轻质砖及其制备方法
技术领域：
本发明属于轻质耐火材料技术领域，具体涉及一种氧化铝轻质砖及其制备方法。
背景技术：
节约能源，是经济保持可持续发展的重要措施之一。保温绝热则是节能的重要措 施之一，因而，具有微纳米孔的隔热保温材料在隔热保温领域具有重要的地位。隔热材料是 指气孔率高、体积密度低、热导率低的材料。为了在各种气氛(空气、H2，^及C0等)下，满 足金属、非金属及其制品的高温热处理工艺要求，并降低能源消耗，不少科技人员致力于研 究在高温(1750-180(TC)下使用的轻质隔热材料。高强、超轻、低导热也一直是国内外轻质 砖的发展方向。 目前，现有的各种隔热材料中，氧化铝隔热材料品种最多，使用温度高、隔热节能 效果好，是当今重点发展的隔热材料。隔热材料的制备方法有很多，主要有燃尽加入物法、 泡沫法、气体发生法、多孔材料法等。燃尽加入物法是采用锯末、木屑、泡沫塑料球等可燃物 或可升华添加物引入气孔；泡沫法是通过泡沫剂发泡后与浆料共混而引入气孔；气体发生 法则通过化学反应产生气体引入气孔；多孔材料法则是利用天然轻质原料或人工制造的各 种空心球引入孔隙；上述各种方法各有其优缺点。如"一种制备轻质高强氧化铝空心球陶瓷 的制备方法"(CN200310122906. 2)专利技术，阐述了一种氧化铝轻质砖的生产方法，该方法 以氧化铝空心球为骨料、0^1203微粉为基质、磷酸溶液为结合剂，振动加压成型。该方法 的主要缺点体现在(l)此方法适用范围有限；(2)氧化铝空心球的制备需消耗大量能源， 能耗高；(3)该产品体积密度较大，导热系数较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种制作工艺简单、节约能源的氧化铝轻质砖的制备方法。 用该方法所制备的氧化铝轻质砖具有强度较高、体积密度小和导热系数低的特点。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是以50 80^%的八1203细粉、15 30wt%的a -A1203微粉和5 20wt%的P _A1203微粉为原料，外加0. 1 lwt%的助烧剂、 30 50wt^的水、0. 1 lwt^的减水剂和0. 1 2wt^的Si02，混合3 5分钟，再外加 0. 2 0. 4wt%的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在1450 1700°C的条件下烧成，保温 3 5小时。 其中A1203细粉或为a _A1203细粉、或为工业氧化铝细粉，其粒度为200目；助烧 剂为Ti02微粉、Mg0微粉、Cr203微粉、Mg&、硼酸中的一种；减水剂为聚羧酸类减水剂、三聚 磷酸钠、木质素系减水剂、萘系减水剂中的一种；Si02为纳米二氧化硅、二氧化硅微粉、硅溶 胶中的一种；泡沫剂由十二烷基苯磺酸钠、松香皂、山梨醇酐单油酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚 硫酸钠组成，泡沫剂在使用时先制备成泡沫。 由于采用上述技术方案，本发明无需耗费大量能源生产空心球，操作工艺简单；另 由于掺入该材料中的泡沫具备高坚韧性、均匀性、分散性和小孔径性，将在材料中形成大量封闭和分布均匀的小孔，气体分子很难相互碰撞，结果将使材料热导率大大减低；形成的大 量气孔也使材料具有较低的体积密度， 一般来说，材料的气孔越多，材料的强度会越小，但 由于这种泡沫形成的气孔小，且分布均匀，从而使材料有相对较高的强度。所制备的氧化铝 轻质砖的体积密度为0. 6 1. lg/cm3，导热系数为0. 2 0. 6w/(m. k)，耐压强度达到5 15Mpa。 因此，本发明具有工艺简单、节约能源的特点，所制备的氧化铝轻质砖相对于空心 球制品具有强度较高、体积密度小和导热系数低的优点。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制 为避免重复，先将本具体实施方式
所要涉及到有关原料和外加剂的共性特征统一
描述如下，实施例中将不赘述^1203细粉的粒度为200目；泡沫剂由十二烷基苯磺酸钠、松
香皂、山梨醇酐单油酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠组成，泡沫剂在使用时先制备成泡沫。 实施例l: —种氧化铝轻质砖及其制备方法。以50 55wt^的a -A1203细粉、25 30wt% 的a -A1203微粉和15 20wt%的P _A1203微粉为原料，外加0. 1 0. 3wt%的Ti02微粉、 30 35wt^的水、0. 1 0. 3wt^的聚羧酸类减水剂和0. 1 0. 5wt^的二氧化硅微粉， 混合3 5分钟，再外加0. 2 0. 3wt%的泡沫剂；混合均匀，浇注成型，干燥后在1450 155(TC的条件下烧成，保温3 5小时。 本实施例l所制得的氧化铝轻质砖的体积密度为O. 7 1.0g/cm 导热系数为 0. 2 0. 5w/ (m. k)，耐压强度达到5 15Mpa。
实施例2: —种氧化铝轻质砖及其制备方法。以55 65wt^的a -A1203细粉、20 25wt% 的a -A1203微粉和10 20wt %的P -A1203微粉为原料，外加0. 3 0. 5wt %的MgO微粉、 35 40wt^的水、0. 1 0. 3wt^的木质素系减水剂和0. 5 lwt^的硅溶胶，混合3 5 分钟，再外加0. 3 0. 4wt^的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在1550 160(TC的条 件下烧成，保温3 5小时。 本实施例2所制得的氧化铝轻质砖的体积密度为0. 8 1. 0g/cm3，导热系数为 0. 3 0. 5w/ (m. k)，耐压强度达到6 15Mpa。
实施例3: —种氧化铝轻质砖及其制备方法。以60 65wt^的a -A1203细粉、15 25wt% 的a -A1203微粉和10 20wt%的P -A1203微粉为原料，外加0. 1 0. 5wt%的Cr203微粉、 40 45wt^的水、0. 1 0. 5wt^的奈系减水剂和0. 1 lwt%的纳米二氧化硅，混合3 5分钟，再外加0. 3 0. 4wt %的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在1600 1650°C的条 件下烧成，保温3 5小时。 本实施例3所制得的氧化铝轻质砖的体积密度为0. 7 0. 9g/cm3，导热系数为 0. 2 0. 5w/ (m. k)，耐压强度达到6 12Mpa。
实施例4 : —种氧化铝轻质砖及其制备方法。以65 70wt^的a -A1203细粉、15 25wt%的a -A1203微粉和5 15wt%的P -A1203微粉为原料，外加0. 5 lwt%的Ti02微粉、45 50wt^的水、0. 1 0. 5wt^的三聚磷酸钠和1 2wt^的二氧化硅微粉，混合3 5分钟， 再外加0. 2 0. 3wt^的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在1650 170(TC的条件下烧 成，保温3 5小时。 本实施例4所制得的氧化铝轻质砖的体积密度为0. 7 1. 0g/cm3，导热系数为 0. 2 0. 4w/ (m. k)，耐压强度达到6 15Mpa。
实施例5 : —种氧化铝轻质砖及其制备方法。以70 75wt^的a _A1203细粉、15 25wt% 的a -A1203微粉和5 lOwt %的P _A1203微粉为原料，外加0. 1 0. 5wt %的MgO微粉、 45 50wt^的水、0. 5 lwt^的三聚磷酸钠和0. 1 lwt^的硅溶胶，混合3 5分钟， 再外加0. 3 0. 4wt^的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在1650 170(TC的条件下烧 成，保温3 5小时。 本实施例5所制得的氧化铝轻质砖的体积密度为0. 6 1. 0g/cm3，导热系数为 0. 2 0. 5w/ (m. k)，耐压强度达到5 12Mpa。
实施例6 : —种氧化铝轻质砖及其制备方法。以75 80wt^的a-A1203细粉、15 20wt %的 a -A1203微粉和5 10wt^的P -A1203微粉为原料，外加0. 5 lwt^的Cr203微粉、40 45wt^的水、0. 1 0. 5wt^的聚羧酸类减水剂和1 1. 5wt^的硅溶胶，混合3 5分钟， 再外加0. 2 0. 3wt^的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在1550 160(TC的条件下烧 成，保温3 5小时。 本实施例6所制得的氧化铝轻质砖的体积密度为0. 7 1. 0g/cm3，导热系数为 0. 2 0. 6w/ (m. k)，耐压强度达到6 12Mpa。
实施例7 : —种氧化铝轻质砖及其制备方法。以50 60wt^的工业氧化铝细粉、25 30wt^ 的a -A1203微粉和15 20wt %的P _A1203微粉为原料，外加0. 1 0. 5wt %的MgO微粉、 35 40wt^的水、0. 1 0. 3wt^的奈系减水剂和0. 1 lwt%的二氧化硅微粉，混合3 5分钟，再外加0. 3 0. 4wt%的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在1550 1600°C的条 件下烧成，保温3 5小时。 本实施例7所制得的氧化铝轻质砖的体积密度为0. 6 1. 0g/cm3，导热系数为 0. 2 0. 5w/ (m. k)，耐压强度达到6 14Mpa。
实施例8 : —种氧化铝轻质砖及其制备方法。以60 70wt^的工业氧化铝细粉、15 25wt^ 的a -A1203微粉和5 15wt %的P _A1203微粉为原料，外加0. 5 lwt %的硼酸、40 50wt^的水、0. 5 lwt^的聚羧酸类减水剂和0. 1 lwt^的纳米二氧化硅，混合3 5分 钟，再外加0. 2 0. 3wt^的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在1650 170(TC的条件 下烧成，保温3 5小时。 本实施例8所制得的氧化铝轻质砖的体积密度为0. 7 1. lg/cm3，导热系数为 0. 2 0. 5w/ (m. k)，耐压强度达到5 15Mpa。
实施例9 :
—种氧化铝轻质砖及其制备方法。以70 75wt^的工业氧化铝细粉、15 20wt^ 的a -A1203微粉和5 15wt^的P -A1203微粉为原料，外加0. 1 0. 5wt^的Ti02微粉、 40 50wt^的水、0. 1 0. 5wt^的三聚磷酸钠和1 2wt^的二氧化硅微粉，混合3 5 分钟，再外加0. 2 0. 3wt^的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在1550 160(TC的条 件下烧成，保温3 5小时。 本实施例9所制得的氧化铝轻质砖的体积密度为0. 6 1. lg/cm3，导热系数为 0. 2 0. 5w/ (m. k)，耐压强度达到5 10Mpa。
实施例10 : —种氧化铝轻质砖及其制备方法。以75 80wt^的工业氧化铝细粉、15 20wt^ 的a -A1203微粉和5 10wt%的P -A1203微粉为原料，外加0. 5 lwt%的MgF2微粉、30 40wt^的水、0. 1 0. 5wt^的聚羧酸类减水剂和0. 5 lwt^的硅溶胶，混合3 5分钟， 再外加0. 3 0. 4wt^的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在1650 170(TC的条件下烧 成，保温3 5小时。 本实施例10所制得的氧化铝轻质砖的体积密度为0. 7 1. 0g/cm3，导热系数为 0. 2 0. 6w/ (m. k)，耐压强度达到6 12Mpa。 本具体实施方式
无需耗费大量能源生产空心球，操作工艺简单；另由于掺入该材 料中的泡沫具备高坚韧性、均匀性、分散性和小孔径性，将在材料中形成大量封闭和分布均 匀的小孔，气体分子很难相互碰撞，结果将使材料热导率大大减低；形成的大量气孔也使材 料具有较低的体积密度， 一般来说，材料的气孔越多，材料的强度会越小，但由于这种泡沫 形成的气孔小，且分布均匀，从而使材料有相对较高的强度。所制备的氧化铝轻质砖的体积 密度为0. 6 1. lg/cm3，导热系数为0. 2 0. 6w/ (m. k)，耐压强度达到5 15Mpa。
因此，本具体实施方式
具有工艺简单、节约能源的特点，所制备的氧化铝轻质砖相 对于空心球制品具有强度较高、体积密度小和导热系数低的优点。
权利要求
一种氧化铝轻质砖的制备方法，其特征在于以50～80wt％的Al2O3细粉、15～30wt％的α-Al2O3微粉和5～20wt％的ρ-Al2O3微粉为原料，外加0.1～1wt％的助烧剂、30～50wt％的水、0.1～1wt％的减水剂和0.1～2wt％的SiO2，混合3～5分钟，再外加0.2～0.4wt％的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在1450～1700℃的条件下烧成，保温3～5小时。
2. 根据权利要求1所述的氧化铝轻质砖的制备方法，其特征在于所述的八1203细粉或 为^^1203细粉、或为工业氧化铝细粉，其粒度为200目。
3. 根据权利要求1所述的氧化铝轻质砖的制备方法，其特征在于所述的助烧剂为Ti02 微粉、MgO微粉、Cr203微粉、Mg&、硼酸中的一种。
4. 根据权利要求1所述的氧化铝轻质砖的制备方法，其特征在于所述的减水剂为聚羧 酸类减水剂、三聚磷酸钠、木质素系减水剂、萘系减水剂中的一种。
5. 根据权利要求1所述的氧化铝轻质砖的制备方法，其特征在于所述的Si02为纳米二 氧化硅、二氧化硅微粉、硅溶胶中的 一种。
6. 根据权利要求1所述的氧化铝轻质砖的制备方法，其特征在于所述的泡沫剂由十二 烷基苯磺酸钠、松香皂、山梨醇酐单油酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠组成；泡沫剂在使用 时先制备成泡沫。
7. 根据权利要求1 6项中任一项所述的氧化铝轻质砖的制备方法所制备的氧化铝轻 质砖。
全文摘要
本发明涉及一种氧化铝轻质砖及其制备方法。所采用的技术方案是以50～80wt％的Al2O3细粉、15～30wt％的α-Al2O3微粉和5～20wt％的ρ-Al2O3微粉为原料，外加0.1～1wt％的助烧剂、30～50wt％的水、0.1～1wt％的减水剂和0.1～2wt％的SiO2，混合3～5分钟，再外加0.2～0.4wt％的泡沫剂，混合均匀，浇注成型，干燥后在1450～1700℃的条件下烧成，保温3～5小时。本发明具有工艺简单、节约能源的特点；所制备的氧化铝轻质砖的体积密度为0.6～1.1g/cm3，导热系数为0.2～0.6w/(m.k)，耐压强度达到5～15Mpa，相对于空心球制品具有强度较高、体积密度小和导热系数低的优点。
文档编号C04B35/66GK101708997SQ200910272739
公开日2010年5月19日 申请日期2009年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者冯斌, 吴清顺, 李亚伟, 李晓星, 李淑静, 李绍康, 李远兵, 桑绍柏, 赵雷, 金胜利, 黄凯 申请人:武汉科技大学