專利名稱：新型輕質耐火材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及生態環境材料，即固體廢棄物的綜合利用，尤指一種輕質耐火材料及其制造方法。
背景技術：
輕質保溫耐火材料具有優良的高溫熱學性能和力學性能，表現在膨脹系數小，耐火度高，它是熱工窯爐的重要保溫隔熱材料，由于該材料抗急冷急熱性能優良，在熱工窯爐建造中深受歡迎，因此廣泛應用于陶瓷行業，耐火材料行業和冶金系統。常規制造方法是采用工業氧化鋁，粘土為主原料，以可燃加入物法和泡沫法研制輕質保溫耐火材料。這種方法工業氧化鋁和發泡塑料球價格較高，提高耐火材料制造成本，降低經濟效益。
發明內容
本發明解決了現有技術采用的主原料價格高的缺陷，提供一種能利用工業廢料為主原料，降低原料成本，提高經濟效益的新型輕質耐火材料及其制備方法。
本發明的技術方案如下1、新型輕質耐火材料，其原料組成及重量百分數為鋁型材廠工業污泥 40-80％粘土 20-60％外加廢聚苯乙烯塑料4-5％上述原料經合成，產品結構形成三種晶相莫來石，α-Al2O3和SiO2，其中莫來石含量為30-80％，α-Al2O3為16-65％，SiO2為5-6％。
2、新型輕質耐火材料的制備方法(a)將工業污泥和粘土混合均勻，經球磨機中研磨成泥漿，泥漿經壓濾脫水成泥料。(b)將廢聚苯乙烯塑料經破碎成1-2mm粒狀。(c)將破碎廢聚苯乙烯塑料與泥料混合真空練泥，擠壓成條狀泥塊。(d)條狀泥塊在木模中成型，脫模形成生坯。(e)生坯經烘干脫水、高溫煅燒，(f)自然冷卻至室溫，即為初產品，初產品經磨平即得到合格成品。
本發明屬于固體雙廢的綜合利用和變廢為寶的項目，由于原料成本很低，經濟和社會效益顯著，具有很強的市場競爭能力。因此具有重要的環保意義，屬國家“863”計劃項目的子課題。
具體實施例方式以鋁型材廠工業污泥和廢聚苯乙烯塑料為原料，以可燃加入物法制造輕質保溫耐火材料。鋁型材廠工業污泥是鋁型材表面去污，堿洗，酸洗等過程產生的大量廢渣，廢渣經沉淀壓濾而形成大量的固體污泥，其主要成分為γ-AlOOH、Al(OH)3和無定形體結構的固體物質。鋁型材廠工業污泥的化學組成(重量百分數)SiO2為2.34％，Al2O3為61.16％，Fe2O3為0.27％，CaO為0.48％，MgO為0.37％，K2O為0.03％，Na2O為0.34％，燒失量為34.26％。廢聚苯乙烯塑料是用各種包裝泡沫塑料、使用過廢棄的泡沫塑料，經回收加工而形成粒狀體。粘土化學組成SiO2為72.66％，Al2O3為18.56％，Fe2O3為1.05％，TiO2為0.09％，CaO為0.07％，MgO為0.21％，K2O為0.85％，Na2O為0.09％，燒失量為7.01％。粒度為1-2mm。
1、新型輕質耐火材料，其原料組成及重量百分數為工業污泥 40-80％粘土 20-60％外加廢聚苯乙烯塑料 4-5％上述原料經合成，產品結構形成三種晶相莫來石，α-Al2O3和SiO2，其中莫來石含量為30-80％，α-Al2O3為16-65％，SiO2為5-6％。
2新型輕質耐火材料的制備方法(a)將工業污泥和粘土混合均勻，經球磨機中研磨4小時，粒度≤240目的泥漿，泥漿經壓濾成含水量為20-25％的泥料。(b)將廢聚苯乙烯塑料經破碎成1-2mm粒狀。(c)破碎廢聚苯乙烯塑料與含水量為20-25％的泥料混合真空練泥，擠壓成條狀泥塊。(d)條狀泥塊在木模中成型，脫模形成生坯。(e)生坯經80℃烘干脫水，要求含水量≤1％的干坯，干坯置于高溫爐中1340-1420℃燒成。燒結保溫時間為2-4h。燒成升溫速度為室溫-400℃為50-100℃/h；400-1000℃為100-150℃/h；1000-最高燒結溫度為150-200℃/h，保溫2-4h。(f)自然冷卻至室溫，即為初產品。(g)初產品經磨平即得到合格成品。(h)合格成品經XRD分析結構。形成三種晶相莫來石，α-Al2O3和SiO2，其中莫來石含量為30-80％，，α-Al2O3為16-65％，SiO2為5-6％。
該方法制造的輕質保溫耐火材料性能密度 0.79-1.00g/cm3抗折強度 2.1-5.2Mpa耐火度 ≥1600℃實施例1以鋁型材廠工業污泥和粘土為主原料，外加廢聚苯乙烯塑料制造輕質保溫耐火材料，其配方為(重量百分數)配方工業污泥熟料 60％粘土 40％外加廢聚苯乙烯塑料4％工藝條件煅燒溫度1380℃，保溫時間為2h性能密度 0.954g/cm3抗折強度 3.9Mpa耐火度≥1600℃晶相莫來石與α-Al2O3為主晶相，SiO2為次晶相。
制造工藝工業污泥與粘土混合均勻，在球磨機中研磨4h，形成粒度小于240目的泥漿，泥漿經壓濾成含水量為20-25％的泥料，泥料與廢聚苯乙烯塑料進行混合，真空練泥，擠壓成條狀泥塊，條狀泥塊在木模中成型，脫模形成生坯；坯體經80℃烘干，要求含水量≤1％的干坯，干坯置于高溫爐1380℃煅燒2個小時，自然冷卻室溫，即為初產品，初產品經過磨邊即為產品。
實施例2工業污泥和粘土含量與實例1相同，改變外加廢聚苯乙烯塑料的含量，其配方和工藝條件如下配方工業污泥熟料 60％粘土 40％外加廢聚苯乙烯塑料5％工藝條件煅燒溫度1380℃，保溫時間為2h性能密度 0.827g/cm3抗折強度 2.55Mpa耐火度≥1600℃晶相莫來石與α-Al2O3為主晶相，SiO2為次晶相。
制造工藝與實施例1相同。
實施例3外加廢聚苯乙烯塑料含量，燒成溫度和保溫時間與實施例1相同，改變工業污泥和粘土的含量，其配方和性能如下配方工業污泥熟料 40％粘土 60％外加廢聚苯乙烯塑料4％工藝條件煅燒溫度1380℃，保溫時間為2h性能密度 0.840g/cm3抗折強度 2.15Mpa耐火度≥1600℃晶相莫來石，α-Al2O3為，SiO2制造工藝與實施例1相同。
實施例4工業污泥，粘土，廢聚苯乙烯塑料含量，燒結保溫時間與實施例1相同，改變燒結溫度，其配方，工藝條件，性能與晶相如下配方工業污泥熟料 60％粘土 40％外加廢聚苯乙烯塑料4％工藝條件煅燒溫度1340℃，保溫時間為2h性能密度 0.798g/cm3抗折強度 2Mpa耐火度≥1600℃晶相莫來石和α-Al2O3為主晶相，次晶相為SiO2實施例5工業污泥，粘土，廢聚苯乙烯塑料米含量，燒結保溫時間與實施例1相同，改變燒結溫度，其配方，工藝條件，性能與晶相如下配方工業污泥熟料 60％粘土 40％外加廢聚苯乙烯塑料4％工藝條件煅燒溫度1420℃，保溫時間為2h性能密度 0.901g/cm3抗折強度 5.2Mpa耐火度≥1600℃晶相莫來石和α-Al2O3為主晶相，次晶相為SiO權利要求
1.一種新型輕質耐火材料，其特征在于它的原料包括下列組成和重量百分數鋁型材廠工業污泥40-80％粘土20-60％外加廢聚苯乙烯塑料 4-5％上述原料經燒成，產品結構形成三種晶相莫來石，α-Al2O3和SiO2，其中莫來石含量為30-80％，α-Al2O3為16-65％，SiO2為5-6％。
2.新型輕質耐火材料的制備方法，其特征在于(a)將工業污泥和粘土混合均勻，經球磨機中研磨成泥漿，泥漿經壓濾脫水成泥料。(b)將廢聚苯乙烯塑料經破碎成1-2mm粒狀。(c)將破碎廢聚苯乙烯塑料與泥料混合真空練泥，擠壓成條狀泥塊。(d)條狀泥塊經成型形成生坯。(e)生坯經烘干脫水、高溫煅燒，(f)自然冷卻至室溫。
3.根據權利要求2所述的新型輕質耐火材料的制備方法，其特征在于工業污泥和粘土混合均勻后，經球磨機中研磨4小時，成為粒度≤240目的泥漿。泥漿經壓濾成含水量為20-25％的泥料。
4.根據權利要求2所述的新型輕質耐火材料的制備方法，其特征在于條狀泥塊在木模中成型，脫模形成生坯。
5.根據權利要求2或3或4所述的新型輕質耐火材料的制備方法，其特征在于將生坯經80℃烘干脫水，成為含水量≤1％的干坯。
6.根據權利要求5所述的新型輕質耐火材料的制備方法，其特征在于干坯置于高溫爐中1340-1420℃燒成，燒結保溫時間為2-4h。燒成升溫速度為室溫-400℃為50-100℃/h；400-1000℃為100-150℃/h；1000-最高燒結溫度為150-200℃/h，保溫2-4h。
全文摘要
本發明涉及一種新型輕質耐火材料及其制造方法。它解決了現有技術原料價格高的缺陷，是一種原料成本低，經濟效益好的新型輕質耐火材料及其制備方法。本發明的新型輕質耐火材料的原料組成及重量百分數為鋁型材廠工業污泥40－80％、粘土20－60％、外加廢聚苯乙烯塑料4－5％。其方法將工業污泥和粘土混合均勻，經研磨成泥漿后，壓濾脫水成泥料；將廢聚苯乙烯塑料破碎成粒狀后與泥料混合真空練泥，擠壓成條狀泥塊。條狀泥塊成型形成生坯；經烘干脫水、高溫煅燒，自然冷卻至室溫，即為初產品。本發明屬于固體雙廢的綜合利用和變廢為寶的項目，由于原料成本很低，經濟和社會效益顯著，具有很強的市場競爭能力。
文檔編號C04B35/185GK1609058SQ200410061028
公開日2005年4月27日 申請日期2004年10月29日 優先權日2004年10月29日
發明者阮玉忠, 吳敏生, 于巖, 吳任平, 施可夫 申請人:福州大學