一种半硅质高温发泡隔热耐火材料及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种半硅质高温发泡隔热耐火材料及其制备方法。

背景技术

高温发泡材料是一种具有三维网结构的陶瓷基高气孔率材料，具有轻质高强、保温隔热、隔音降噪、耐腐蚀、抗老化等优异性能。其中，高温发泡材料中的闭口气孔率高，极大减少了热传递过程中的对流传热效率，因此，表现出优良的保温隔热性能。高温发泡材料在建筑保温行业受到广泛的重视和关注。公开号为CN107353032A的发明专利提供了一种发泡陶瓷保温板的制备方法，该方法以工业无机危险废物和耐火粘土尾矿中大量的低熔点碱性氧化物助熔，1100~1300℃下发泡，制备出体积密度为0.3~0.8 g/cm

半硅质耐火材料是一种传统的高温材料，应用于钢包永久衬、水泥窑预热带等高温炉衬中，具有碱性氧化物杂质含量低，抗酸性能优良，在1000~1400℃高温下体积稳定好等特点。蔡淑萍等（高硅半硅砖的试制[J]，耐火材料（技术简报），1999,2:119）以硅石和废硅砖颗粒为骨料，叶腊石和工业氧化铝为细粉，铁磷为矿化剂，1330℃煅烧后制备出体积密度为2.0g/cm

发明内容

本发明的目的是提供一种半硅质高温发泡隔热耐火材料及其制备方法，本发明所制备的半硅质高温发泡隔热耐火材料具有导热系数低、力学性能好且使用温度高的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种半硅质高温发泡隔热耐火材料的制备方法，包括以下步骤：

首先，按照质量百分比将26~54wt%的低铝铝硅质天然原料、40~65.5wt%的硅石、0.5~4wt%的蓝晶石、0.2~0.5wt%的高温发泡剂以及4wt%的软质黏土结合剂混合获得混合原料；

然后，将混合原料湿法共磨成325目、进入干燥塔脱水、造粒、经100~120MPa压力下成型得到坯体；

最后，将坯体置于高温炉中1500~1580℃保温1~2h进行煅烧，冷却出炉后即得到半硅质高温发泡隔热耐火材料。

进一步，所述低铝铝硅质天然原料为高硅叶腊石、富硅硅线石中的一种或两种，粒径≤200目。

进一步，所述高硅叶腊石中SiO

进一步，所述富硅硅线石中SiO

进一步，所述硅石取自天然矿物，其中SiO

进一步，所述高温发泡剂为TiN、TiAlN、SiC、B

进一步，所述软质黏土结合剂为广西白泥、球黏土、高岭土黏土中的一种。

进一步，所述制备方法制备的半硅质高温发泡隔热耐火材料的结晶相以方石英为主，次晶相为莫来石，并含有≥30%的富硅玻璃相。

进一步，所述制备方法制备的半硅质高温发泡隔热耐火材料的闭气孔率在60%~90%之间，耐压强度在8~20MPa之间，荷重软化温度在1350~1450℃之间，导热系数在0.08~0.22W/(m·k)之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明以低铝铝硅质天然原料和硅石为主要原料，原料的纯度高、碱性氧化物杂质含量低，且未引入助熔剂，大幅提高了高温发泡材料的使用温度。在坯体加热过程中，原料中的蓝晶石和硅线石分解及硅石晶型转化伴随的体积膨胀效应产生大量均匀分布的初始微气孔；在高温煅烧阶段，添加的高温发泡剂进一步辅助造孔，得到的高温发泡材料孔径分布均匀。所制备的半硅质高温发泡隔热耐火材料以方石英为主晶相，次晶相莫来石晶粒呈现针状并穿插在富硅玻璃相之间，起到提高发泡隔热材料强度和韧性的作用。

附图说明

图1为本发明实施例1所制备的高温发泡陶瓷的照片；

图2为本发明实施例2所制备的高温发泡陶瓷的XRD图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案及效果做进一步描述，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

本实施例一种半硅质高温发泡隔热耐火材料的制备方法，包括以下步骤：

按照质量百分比将42.25wt%的高硅叶腊石、49.25wt%的硅石、4%的蓝晶石、0.5%的SiC以及4wt%的广西白泥混合获得混合原料；随后将混合原料湿法共磨成325目、进入干燥塔脱水、造粒、经120MPa压力下成型得到坯体；最后将坯体置于高温炉中1510℃保温1h煅烧，冷却出炉后即得到半硅质高温发泡隔热耐火材料。

本实例所述高硅叶腊石原料灼减后SiO

本实例所制备的高温发泡隔热耐火材料的技术指标为：闭气孔率为89.0%，体积密度为0.38g/cm

实施例2

本实施例一种半硅质高温发泡隔热耐火材料的制备方法，包括以下步骤：

按照质量百分比将12.54wt%的富硅硅线石，33.2wt%的高硅叶腊石、49.56wt%的硅石、0.5wt%的蓝晶石、0.2wt%的SiC以及4wt%的广西白泥混合获得混合原料；随后将混合原料湿法共磨成325目、进入干燥塔脱水、造粒、经120MPa压力下成型得到坯体；最后将坯体置于高温炉中1550℃保温1h煅烧，冷却出炉后即得到半硅质高温发泡隔热耐火材料。

本实例所述叶腊石原料灼减后SiO

本实例所制备的高温发泡隔热耐火材料的技术指标为：闭气孔率为76.5%，体积密度为0.56g/cm

实施例3

本实施例一种半硅质高温发泡隔热耐火材料的制备方法，包括以下步骤：

按照质量百分比将35wt%的富硅硅线石、60wt%的硅石、0.5%的蓝晶石、0.5%的SiC以及4wt%的广西白泥混合获得混合原料；随后将混合原料湿法共磨成325目、进入干燥塔脱水、造粒、经120MPa压力下成型得到坯体；最后将坯体置于高温炉中1530℃保温1h煅烧，冷却出炉后即得到半硅质高温发泡隔热耐火材料。

本实例所述硅线石原料灼减后SiO

本实例所制备的高温发泡隔热耐火材料的技术指标为：闭气孔率为80.5%，体积密度为0.45g/cm

上述实施例的高温发泡剂也可以为TiN、TiAlN或B

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。