[發明專利]一種基于廢棄型砂的莫來石輕質隔熱磚及其制備方法

有效

• 申請號: 201210105340.1
• 申請日: 2012-04-12
• 公開（公告）號: CN102633512A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 李遠兵;向若飛;楊力;劉芳;李亞偉;范志輝;趙雷;袁添翼
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/185
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明屬于莫來石輕質隔熱耐火材料技術領域，特別涉及一種基于廢棄型砂的莫來石輕質隔熱磚及其制備方法。

背景技術

型砂是在鑄造中用來造型的材料，一般由鑄造用原砂、型砂粘結劑和輔加物等造型材料按一定的比例混合而成。世界范圍內，用型砂鑄造生產的鑄件達70%以上。一般來說，每生產1噸合格鑄件要產生1~1.3噸廢砂，我國每年產生的廢砂量達3000萬噸以上，目前，對于精密鑄造廢砂的處理方法不多，一般的處理方法是堆放或填埋。不僅嚴重污染環境，也是對資源的浪費。如何將這些鑄造廢砂變廢為寶已成為一個亟待解決的重大問題。

莫來石輕質磚是一種氧化鋁含量為50~80wt%、以莫來石（3Al₂O₃2SiO₂）為主晶相和結合相的新型優質隔熱耐火材料。由于其具有較高的高溫結構強度、較高的荷重軟化點、較低的高溫蠕變和抗化學腐蝕性好等特點，可用作直接接觸火焰的窯爐內壁。同時，由于其較低的導熱系數可提高窯爐的保溫性能，從而提高了能源的利用效率。目前，生產莫來石輕質材料的主要原料是鋁礬土、藍晶石和硅線石等。但隨著有限礦產資源的不斷開采，原材料價格不斷上漲的同時其品位也在逐漸降低。

精密鑄造廢砂的主要成分為氧化鋁和二氧化硅，其中還有相當含量的氧化鋯(4.0~7.0wt%)，將精密鑄造廢砂作為制備莫來石輕質隔熱磚的原料使用，不僅有效處理了污染環境的固體廢棄物，實現了廢棄資源的回收利用，而且所制備出的莫來石輕質隔熱磚由于氧化鋯的存在而使得制品的熱震穩定性好。

“鑄造廢砂路面磚制造方法”（CN101396841）專利技術，公開了一種以鑄造廢砂、廢爐渣為主要原料制備路面磚的方法，并設計出一套能夠生產出符合國標的路面磚工藝流程，但是該技術對廢砂的粒度尺寸要求較高，不利于前期對廢砂的加工，從而不能有效利用廢砂；同時，該技術要求加入的水泥量較大，不能有效降低生產成本。“從鑄造廢砂中回收鉻鐵礦的方法”（CN1605407）專利技術，公開了一種從廢棄鑄造型砂中回收鉻鐵礦的技術，但工藝復雜，且不能完全利用廢棄型砂。以上兩個專利都是針對石英鑄造廢砂以及水玻璃鑄造廢砂的資源重復利用。

目前，已有針對以焦寶石、莫來石、鋯英砂為主的精密鑄造廢棄型砂重復再利用的技術，如“精密鑄造廢砂再利用方法”（CN101870562A）專利技術，公開了一種以精密鑄造廢棄型砂為原料制造耐火材料澆注料的專利技術，該方案在很大程度上解決了廢棄精密型砂的利用問題，將其作為主要原料來制備澆注料。但由于型砂的泌水性很差，會導致澆注料骨料與粉料之間的結合性不好，出線偏析沉降等問題，大大降低坯體強度，進而導致其實際使用性能得不到保證。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種工藝簡單、成本低、減少污染和節約能源的基于廢棄型砂的莫來石輕質隔熱磚的制備方法，用該方法制備的莫來石輕質隔熱磚具有較高的耐壓強度、較好熱震穩定性、較低的體積密度和較小的導熱系數。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：先將45~80wt%的廢棄型砂與20~55wt%的特級礬土或α-Al₂O₃為原料混合，再外加所述原料2~10wt%的藍晶石、5~15wt%的塑性黏土、5~30wt%的造孔劑、0.5~4wt%的增塑劑、0.1~0.5wt%的結合劑和15~35wt%的水，混合均勻，困料3~10小時，成型，自然干燥，經110℃烘烤8~12小時，升溫至1200~1450℃，保溫2.5~10小時。

所述廢棄型砂的主要化學成分是：SiO₂含量為50~54wt%，Al₂O₃含量為35~42wt%，ZrO₂含量為4.0~7.0wt%；廢棄型砂為細粉、或為細粉和顆粒，廢棄型砂細粉的粒徑小于0.074μm，廢棄型砂顆粒的粒徑為0.10~0.30mm。

所述成型為擠出成型、或為半干法機壓成型、或為半干法振動加壓成型。

所述特級礬土和α-Al₂O₃的粒徑均小于0.088μm。

所述造孔劑為鋸木或為稻殼粉。

所述結合劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉和羧甲基纖維素鈉的一種或兩種。

所述增塑劑為糊精或為葡萄糖。