[發明專利]一種輕質多孔骨料及其制備工藝

在審

• 申請號: 202010546461.4
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111704440A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 魏瀚;袁林;閆昕;趙洪亮;王俊濤;尹超男;徐如林;徐琳琳
• 申請（專利權）人: 瑞泰科技股份有限公司
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B38/10;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
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本發明專利采用低品位水鋁石礦作為主要原料，按照40~70%預處理鋁土礦粉體、5~35%α?Al₂O₃、5~30%硅微粉、5~45%軟質黏土、0~20%鋁溶膠、0~20%硅溶膠；總質量分數外加入3~5%Al(OH)₃微粉、10~20%發泡劑、0.03?0.5%多聚磷酸鈉、0.01?0.06%羧基纖維素鈉配制原料，并采用發泡法制備了具有良好機械強度、低導熱系數的輕質多孔骨料。該輕質骨料的耐壓強度遠大于傳統使用的硅酸鈣板材料，與現有的莫來石保溫材料耐壓強度相當，并且隔熱能力優于現有的莫來石保溫材料。

技術領域

本發明專利涉及一種輕質多孔骨料及其制備工藝，尤其是一種由鋁礬土為主要原料制備的輕質耐火骨料，特別是一種具有導熱系數低、骨料強度高的輕型耐火骨料。

背景技術

輕質保溫材料廣泛使用在熱工窯爐設備工作層外部，用來減少熱工窯爐對外界散發大量的熱量，保持窯體內部溫度，穩定工況。目前采用較為廣泛的輕質保溫材料主要為硅酸鈣板，但使用溫度超過1000℃以后，材料處出現結晶老化的現象，快速達到使用壽命，并且該材料由于容重＜1g/cm³，材料的機械強度也很低，不能承受較大的外力沖擊。當窯爐向外部散發的熱量較大時，就需要采用輕質隔熱耐火材料替代硅酸鈣板材料。目前輕質隔熱耐火材料主要采用導熱系數較低的耐火骨料用來提高力學性能，中國專利CN201611127147.2公開了一種高性能莫來石保溫耐火澆注料中所使用的微孔莫來石顆粒比例達到60-70%，骨料的氣孔率為16%-18%，骨料的體積密度依然＜1g/cm³，雖然加入骨料能提高輕質保溫耐火材料的機械強度，但材料的導熱系數受到導熱能力較強的骨料的影響，材料的熱導率依然較大（＞0.4W/m·k），無法與硅酸鈣板相比（硅酸鈣板熱導率＜0.1W/m·k），保溫材料對窯爐的保溫效果受到限制。為了解決骨料導熱系數較高的問題，中國專利CN102344290 B提出了制作輕型耐火骨料的方式，將氧化鋁、二氧化鋯原料通過電熔方式融化，將壓縮空氣與水一并自熔融物的下方朝向前方地噴射到出爐的熔融物上，使熔融物顆粒化后制作輕質骨料。該方法雖然制備了低容重的輕質耐火骨料，但依然存在一些缺陷，1.制備骨料的原材料材料成本較高，氧化鋁、二氧化鋯均是制作高檔耐火材料制品的原材料，將這些原料制備輕質骨料是對不可再生原料的浪費；2.制備這種輕質骨料要使用電熔窯爐對原料進行融化，制備工藝耗能巨大且不利于節能環保；3.形成的空心顆粒雖然具備了孔洞結構，起到了一定的“熱阻”的效果，但骨料所使用的原料中氧化鋯的熱導率較高(1000℃,2.09W/(mK) )，骨料要擁有較低的導熱系數受到氧化鋯材料自身性能的限制，故該輕質骨料在1000℃的導熱系數僅能達到0.37W/(m·k)。

由此可見，輕質多孔骨料的制備的主要技術難題是在降低導熱系數前提下如何降低原料成本和制造工藝成本，提高其應用的經濟性。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種采用鋁土礦作為原料的輕質多孔骨料及其制備工藝。該骨料配方如下：

預處理鋁土礦粉體（顆粒半徑30-48μm） 40~70%

α-Al₂O₃（顆粒半徑40-160μm） 5~35%

硅微粉（顆粒半徑5-20μm） 5~30%

軟質黏土（顆粒半徑≤35μm） 5~45%

鋁溶膠（溶質質量40%） 0~20 %

硅溶膠（溶質質量30%） 0~20%

總質量分數外加入：