[發明專利]一種氧化鋁空心球隔熱耐火材料的制備方法

有效

• 申請號: 201110363367.6
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102491761A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 尹洪基;吳愛軍;張濤;胡飄;朱德先;李堅強;石鵬坤;譚清華;王晗;馬旭峰
• 申請（專利權）人: 中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務所 41118
• 代理人: 智宏亮

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技術領域

本發明屬于耐火材料技術領域，具體涉及一種氧化鋁空心球隔熱耐火材料的制備方法。

背景技術

在能源價格日益高昂，傳統能源供應緊缺，且環境保護日趨嚴格，而新能源開發緩慢的今天，當前最迫切的任務是開發輕質多孔、熱導率低、抗熱震性能好，耐火度高、高溫使用體積穩定性優且使用溫度高，能滿足輕質結構高溫窯爐所需的隔熱耐火材料，以改變傳統高溫窯爐采用的重質材料所存在的熱容量大、升溫速率慢、熱導率高、窯爐表面溫度高、能耗大、使用壽命短等缺點。氧化鋁隔熱耐火材料的使用能夠實現節能降耗和低碳經濟，為社會的可持續發展提供有力支持。輕質隔熱耐火材料制品通常采用在無機氧化物細粉中引入聚輕球、鋸末或柏油等有機燒失物來造孔，增加材料的氣孔率，從而獲得熱導率低，然而大量氣孔的存在導致了制品加熱永久線變化過大，耐壓強度下降，高溫體積穩定性變差，從而使制品的應用受到較大局限。同時作為內襯材料的隔熱耐火材料制品，使用過程中受到高溫變形、煙氣中雜質的沖刷和侵蝕，窯爐使用中的周期溫度波動所產生的熱應力損壞，使用環境非常苛刻。

氧化鋁隔熱制品作為窯爐工作內襯已是常見的選擇。其通常以氧化鋁空心球為骨料，以α-Al₂O₃微粉為基質，添加少量粘土、硫酸鋁、磷酸或磷酸鹽等酸性結合劑，烘干后經1650-1700℃保溫2-8h燒成。該種方法引入了粘土，由于粘土為原生礦物，其中含有少量的TiO₂、Fe₂O₃及堿金屬氧化物，易溶于酸性結合劑，在干燥和燒成過程中，遷移并富集于制品表面，引起制品著色，同時易受煙氣中的雜質侵蝕。

氧化鋁空心球已經在隔熱耐火材料中得到了廣泛應用，其利用了氧化鋁空心球的密閉內腔，隔熱效果好，強度高，使用溫度高和荷重軟化溫度高等優點?？梢灾苯咏佑|火焰和煙氣，還可作為隔熱層?！耙环N制備輕質高強度氧化鋁空心球陶瓷的制備方法”(CN?1223547C)的專利技術中，以α-Al₂O₃微粉和氧化鋁空心球為原料，以磷酸溶液為結合劑，制備的輕質隔熱磚體積密度較低，抗折耐壓強度較高，但該方法制備的隔熱磚，由于只有氧化鋁空心球和α-Al₂O₃微粉，而高純α-Al₂O₃微粉在高溫下難以燒結，需要更高溫燒成，造成燒成成本較高，同時該磚基質相為致密剛玉相，導致了其熱導率較高，同時抗熱震性能差；而“一種氧化鋁空心球輕質隔熱磚及其制備方法”(申請號：201110023753.0)的專利技術中，以α-Al₂O₃微粉、ρ-Al₂O₃微粉、硅微粉和空心球為原料，加入有機聚合物，制備的輕質隔熱制品體積密度低，耐壓強度高，但其采用了ρ-Al₂O₃微粉和硅微粉在基質中合成部分莫來石，而ρ-Al₂O₃微粉和硅微粉合成莫來石比較困難，也需要高溫燒成，且其原料成本高，造成了其生產成本較高，同時其莫來石相含量較低。

發明內容

本發明的目的是為了克服已有技術缺陷，提供一種工藝簡單、成本低廉的氧化鋁空心球隔熱耐火材料的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

分別將粘土和α-Al₂O₃微粉按照占氧化鋁空心球隔熱耐火材料重量的15-25%和15-25%進行稱量，放置在混料設備進行30-60分鐘混合，用作基質；

將氧化鋁空心球按小于等于3?mm、大于2?mm，小于等于2?mm、大于1?mm，小于等于1mm、大于0.2?mm篩選分級后，并按照占氧化鋁空心球隔熱耐火材料重量的10-30%、10-30%、10-30%的比例進行骨料級配；

在級配好的氧化鋁空心球中先加入有機結合劑，充分攪拌達到均勻混合后；再加入一定量的水，攪拌，使有機結合劑充分潤濕并附著氧化鋁空心球表面后；再加入作為基質的粘土和α-Al₂O₃微粉的混合粉，混合均勻；

采用加壓震動方式制備各種所需尺寸的定型制品，經100-110℃干燥24-36小時后于1550-1650℃保溫6-10小時燒成。