[发明专利]多孔氧化物陶瓷窑炉保温材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及窑炉保温隔热材料技术领域，具体涉及不同材质的多孔氧化物陶瓷窑炉保温材料（例如多孔硅酸铝、莫来石和氧化铝陶瓷窑炉保温材料）的制备方法。

背景技术

高温窑炉保温隔热材料从最初的膨胀珍珠岩、矿物棉、玻璃棉逐渐发展到轻质粘土砖、多孔泡沫砖，进一步发展到氧化物多晶陶瓷耐火纤维。多晶陶瓷纤维，具有导热率低、绝热节能效果好的特点，在工业窑炉和高温炉中被广泛应用。

多晶陶瓷纤维窑炉保温材料，按组分可以分为硅酸铝纤维、莫来石陶瓷纤维，氧化铝陶瓷多晶纤维、氧化锆纤维。这些不同种类的纤维材料，采用负压成型的方式，制备成块状、毡装、管状耐火保温材料，保温最高使用温度分别从1300-2000℃。例如，以氧化铝陶瓷纤维制成的耐火毡最高使用温度可以达到1650℃，它的隔热效果好、使用方便、特别是其蓄热小的特点，普遍应用于各式的窑炉中。

目前，氧化铝基纤维，包括硅酸铝、莫来石和氧化铝纤维的制备方法有：溶胶-凝胶法、熔融喷丝法、有机前驱体浸渍法等，这些方法分别存在着原料成本高，制备工艺复杂难控制、耗能大等问题；同时，氧化物陶瓷纤维由于其内部结构的不均匀性，在长期使用过程中，存在以下缺陷：

(1) 陶瓷纤维长期在高温下使用会产生粉化现象，由于纤维不断粉化脱落,不仅使窑墙逐渐损毁，而且粉化微粒会粘污制品。

( 2)由于陶瓷纤维的容重比较小，所以砌成的窑体结构相对比较松散，纤维结构之间不能密实地拥集。这样燃料燃烧所产生的气体成分及陶瓷釉料烧成中产生的釉汽将侵蚀纤维，使其收缩、硬结、粉化脱落，于是保温层体积迅速变小并减弱了相当的保温性能。

(3)陶瓷纤维材料内部结构不均匀，孔隙均为开口形式，材料辐射率会随温度的升高而降低，使整体热效率降低，炉气辐射的热量大部分被反射回来，大部分被废气所吸收而排走，这大大增加窑炉的能耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为克服上述现有的各类陶瓷纤维存在制备工艺复杂、成本高，且纤维材料内部结构的不均匀性，造成在高温下使用辐射率低能耗大，使用寿命短等问题，提供一种制备不同材质的多孔氧化物陶瓷窑炉保温材料的方法。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的多孔氧化物陶瓷窑炉保温材料，包括多孔硅酸铝、莫来石或氧化铝陶瓷窑炉保温材料原料，所述多孔硅酸铝陶瓷窑炉保温材料原料由高岭土15~20%、铝矾土55~65%、硅微粉15~20%组成，所述多孔莫来石陶瓷窑炉保温材料原料由高岭土35~40%、铝矾土10~15%、氧化铝50~55%组成，所述多孔氧化铝陶瓷窑炉保温材料原料由氧化铝90~95%、石英5~10%组成，均为质量百分比。

所述的多孔硅酸铝、莫来石和氧化铝陶瓷窑炉保温材料，其内部均具有彼此相通或闭合的微孔，气孔率为体积70%~90%，25℃时的导热系数为0.044~0.052W/mK，容重≤200kg/m³，密度≤0.6g/cm³，抗压强度为3MPa~10MPa，在1200~1600℃下长期使用。

本发明提供的多孔氧化物陶瓷窑炉保温材料，其制备方法是：采用发泡原位注凝法制备，具体是：按质量百分比计，将陶瓷原料粉体75~80%、外加分散剂0.3~0.5%和去离子水20~25%装入球磨罐中，球磨后制得陶瓷浆料，所述陶瓷原料粉体为满足制备多孔硅酸铝、莫来石或氧化铝陶瓷组成的各原料混合物；外加发泡剂0.5~1%、稳泡剂3~6%、产气剂金属铝粉1~2%和成型剂3~5%加入到陶瓷浆料中，该浆料的pH值调节为10~11，再置于45~50℃的水浴中搅拌发泡；然后将发泡后的陶瓷浆料注入模具中原位注凝成型，最后经凝固、干燥和烧结制得多孔氧化物窑炉保温材料。

所述多孔硅酸铝陶瓷窑炉保温材料原料可以由高岭土15~20%、铝矾土55~65%、硅微粉15~20%组成，所述多孔莫来石陶瓷窑炉保温材料原料可以由高岭土35~40%、铝矾土10~15%、氧化铝50~55%组成，所述多孔氧化铝陶瓷窑炉保温材料原料可以由氧化铝90~95%、石英5~10%组成。

所述的产气剂可以采用金属铝粉，其外加量为陶瓷浆料总质量的1~2%。

本发明可以采用氨水、碳酸氢铵或尿素调节陶瓷浆料的pH值。

所述的发泡剂可以采用表面活性剂，其包括松香皂或十二烷基硫酸钠，其外加量为陶瓷浆料的0.5~1% 。