[发明专利]一种堇青石质多孔耐火材料及其制备方法无效
申请号: | 201010269878.7 | 申请日: | 2010-09-01 |
公开(公告)号: | CN101928155A | 公开(公告)日: | 2010-12-29 |
发明(设计)人: | 王琦;欧阳欣;黄朝晖;房明浩;刘艳改;徐友果 | 申请(专利权)人: | 中国地质大学(北京) |
主分类号: | C04B38/00 | 分类号: | C04B38/00;C04B35/195;C04B35/622 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 青石 多孔 耐火材料 及其 制备 方法 | ||
所属技术领域
本发明涉及一种堇青石质耐火材料及其制备方法,属于耐火材料技术领域。
背景技术
黏土质耐火砖广泛应用于热工设备和工业窑炉的隔热层,但存在抗热震稳定性较差、耐火度不高、强度偏低、且生产能耗大、耐火粘土资源消耗大等问题。为改善黏土砖具有优良的抗热震性和高温性能,需要采用优质的矿物原料且一般在1500℃左右的高温烧成,生产成本较高。我国在2010年1月出台了关于采取综合措施控制开采耐火粘土和萤石的通知,将可能进一步限制采用优质粘土矿物原料来生产高性能黏土质隔热耐火砖。为解决这一问题,开发新型的使用温度高、抗热震稳定性好、生产成本低的隔热耐火材料十分必要和迫切。
堇青石材料具有热膨胀系数低、抗热震稳定性好和导热率低等特点,可用于高温环境且温度变化较大的工况。以堇青石为主要物相的多孔耐火材料具有优良的高温热学性能和力学性能,表现为热膨胀系数小,耐火度高,是热工窑炉以及热工设备中理想的耐火材料。但是,目前堇青石质多孔耐火材料工业化生产原料多采用高岭土、滑石或纯氧化物化工原料等,成本较高。所以,研究选用低成本原料,尤其是采用工业固体废弃物为主要原料制备堇青石质多孔材料将体现出重要的意义和应用价值。
粉煤灰是火电厂排放的工业废弃物,大量的粉煤灰不加处理,就会产生扬尘,污染大气;若排入水系会造成河流淤塞,而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。近年来,我国火电工业的迅速发展导致了粉煤灰排放量急剧增加,这给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大压力。
粉煤灰主要成分为SiO2和Al2O3,目前国内外粉煤灰的综合利用主要是筑路、建材等,此外还能利用其制备介孔催化材料、多孔陶瓷等。本方法制备的堇青石质多孔耐火材料,为堇青石质多孔耐火材料和粉煤灰的高效利用提供重要的技术,在一定程度上降低了生产成本。
发明内容
为了实现低成本制备堇青石质多孔耐火材料,并有效利用粉煤灰等固体废物资源,本制备方法以粉煤灰以及我国储量丰富的菱镁矿或其尾矿为原料,通过在粉煤灰中添加菱镁矿制备堇青石质多孔耐火材料。
本发明涉及一种堇青石质多孔耐火材料的制备方法,其特征在于:以粉煤灰和矿物原料菱镁矿或其尾矿为主要原料,外加造孔剂与常温结合剂,并将其按一定比例混合,然后经成型(干压成型、半干压成型)、干燥、装窑、烧成等工艺过程制备出堇青石质多孔耐火材料。所述堇青石质多孔耐火材料具有气孔率高、体积密度小、强度高等优异性能。这种堇青石质多孔耐火材料可以广泛应用于现代工业设备和热工窑炉。
所述粉煤灰为火力发电厂或其他热电厂排放的煤燃烧后的产物,其质量要求为SiO2含量30.0wt%~90.0wt%,Al2O3含量3.0wt%~60.0wt%,其它杂质含量没有特殊要求,其粒度要求为最大粒径<300μm。
所述矿物原料菱镁矿的质量要求为MgCO3的含量80.0wt%~100.0wt%,其它杂质含量没有特殊要求,其粒度要求为最大粒径<300μm。
所述造孔剂可以为淀粉、木屑、聚苯乙烯球等多孔材料常用造孔剂,均为市售工业原料,其用法可以是分别单独加入或者是它们的混合物加入,各造孔剂之间的混合比例没有特殊要求,其粒度要求为最大粒径<300μm。
所述结合剂可以为硅溶胶、磷酸二氢铝、聚乙烯醇、焦油、水玻璃、耐高温水泥、酚醛树脂、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇缩丁醛等耐火材料常用结合剂,均为市售工业原料,其用法可以是分别单独加入或者是它们的混合物加入,各结合剂之间的混合比例没有特殊要求。
所述发明技术方案如下:
1、堇青石质多孔耐火材料,其原料组成及重量百分数为:粉煤灰添加量为2.0wt%~99.0wt%,菱镁矿添加量为1.0wt%~96.0wt%,外加造孔剂0.0wt%~20.0wt%,外加结合剂0.1wt%~10.0wt%。所述各原料经配料、混料、干燥、装窑、烧成等工艺过程制备的多孔耐火材料的主要物相为堇青石相,次晶相为镁橄榄石相。
2、一种堇青石质多孔耐火材料的制备方法,其具体工艺过程为:
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