高發射率陶瓷纖維板及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高發射率陶瓷纖維板及其制備方法，該高發射率陶瓷纖維板由普通陶纖板原材料與紅外高發射率粉體材料復合加工而成；普通陶纖板原材料的原料包括：硅酸鋁短陶瓷纖維、有機結合劑、無機結合劑、添加劑；紅外高發射率粉體材料的原料包括：二氧化硅或鐵礦渣、氧化鐵、氧化錳、氧化鋯、氧化鉻、碳化硅。有機結合劑包括樹脂、淀粉、纖維素，無機結合劑包括硅溶膠或鋁溶膠，添加劑包括二氧化硅超細粉體。制備高發射率陶瓷纖維板兼具傳統陶纖板各方面優點，而且提高了抗熱震和耐老化性能，尤其是具有高的紅外發射率，能起到增加爐膛輻射作用，可有效提高爐膛內的熱利用率，起到節能增效的作用。
【專利說明】高發射率陶瓷纖維板及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高溫窯爐耐火材料，尤其涉及一種高發射率陶瓷纖維板及其制備 方法。
【背景技術】
[0002] 陶瓷纖維板是一種廣泛使用的高溫隔熱材料，在高溫使用過程中仍能保持較好的 機械強度和力學性能，且使用壽命長，廣泛應用于水泥、石化、冶金、陶瓷、玻璃等行業的窯 爐保溫。近年來，隨著陶瓷纖維板的強度、耐火度、抗熱震等性能的提高，也被用于高溫窯爐 的工作面。
[0003] 現有技術中，中國專利 CN102515661A、CN101591193、CN101462876、CN102464469A 等分別公開了不同類型陶纖板及其制備方法。
[0004] 上述現有技術至少存在以下缺點：
[0005] 陶纖板普遍存在紅外發射率較低（通常為0. 6左右），無法有效利用爐膛內的熱射 線。而高的紅外發射率可以提高爐膛內的熱利用率，起到節約能源的作用。因此，現有技術 中的陶纖板的熱輻射效果較差，特別是用于爐膛工作面的陶纖板，熱輻射效果尤其不理想。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是提供一種可有效提高爐膛內的熱利用率，起到節能增效作用的高 發射率陶瓷纖維板及其制備方法。
[0007] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的：
[0008] 本發明的高發射率陶瓷纖維板，該高發射率陶瓷纖維板由普通陶纖板原材料與紅 外高發射率粉體材料復合加工而成；
[0009] 所述普通陶纖板原材料的原料包括：硅酸鋁短陶瓷纖維、有機結合劑、無機結合 齊U、添加劑；
[0010] 所述紅外高發射率粉體材料的原料包括：二氧化硅或鐵礦渣、氧化鐵、氧化錳、氧 化鋯、氧化鉻、碳化硅。
[0011] 本發明的制備上述的高發射率陶瓷纖維板的方法，包括以下步驟：
[0012] A、紅外高發射率粉體材料制備：
[0013] A1.按以下重量配比稱取粉體原材料：鐵礦渣或二氧化硅30-75份、氧化鐵5-15 份、氧化錳5-15份、氧化鋯5-15份、氧化鉻5-15份、碳化硅5-15份；
[0014] A2.將步驟A1所稱量的粉體原材料進行球磨，并充分混合均勻；
[0015] A3.將步驟A2所得混合粉體在高溫下進行熱處理，熱處理溫度為KKKTC? 1150°C，處理時間為6?24小時；
[0016] A4.將步驟A3獲得的粉體進行球磨，獲得粒徑分布從數十納米到數十微米的紅外 高發射率粉體；
[0017] B、普通陶纖板漿料制備：
[0018] B1.按重量配比稱取25-35份硅酸鋁陶瓷纖維，1-5份有機結合劑，5-15份添加劑， 25-35份無機結合劑；
[0019] B2.將B1步驟所選原材料混合并加水攪拌均勻得到普通陶纖板漿料；
[0020] C、高發射率陶纖板漿料制備：
[0021] C1.按重量配比稱取20-30份硅酸鋁陶瓷纖維，1-5份有機結合劑，1-5份添加劑， 6-15份高發射率粉體，25-35份無機結合劑；
[0022] C2.將C1步驟所選原材料混合并加水攪拌均勻得到高發射率陶纖板漿料；
[0023] D、制備高發射率陶纖板濕坯或復合型高發射率陶纖板濕坯：
[0024] 將步驟C所得高發射率陶纖板漿料加入成型罐，并使其均勻平鋪，然后進行真空 脫水，脫模得到高發射率陶纖板濕坯；
[0025] 或者：
[0026] 將步驟C所制高發射率陶纖板漿料加入成型罐，先在成型罐底部均勻填充一層 后，再將步驟B所制普通陶纖板漿料均勻覆蓋在其上方，然后進行脫水，脫模得到復合型高 發射率陶纖板濕坯；
[0027] E、烘干：將步驟D制得的高發射率陶纖板濕坯或復合型高發射率陶纖板濕坯烘干 硬化即得到產品。
[0028] 由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的高發射率陶瓷纖維 板及其制備方法，由于高發射率陶瓷纖維板由普通陶纖板原材料與紅外高發射率粉體材料 復合加工而成，兼具傳統陶纖板各方面優點，同時又具有高的紅外發射率，能起到增加爐膛 輻射作用，在高溫窯爐內壁安裝后，可有效提高爐膛內的熱利用率，起到節能增效的作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發明實施例一和二中高發射率陶瓷纖維板的制備方法的流程示意圖；
[0030] 圖2為本發明實施例三和四中高發射率陶瓷纖維板的制備方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面將對本發明實施例作進一步地詳細描述。
[0032] 本發明的高發射率陶瓷纖維板，其較佳的【具體實施方式】是：
[0033] 該高發射率陶瓷纖維板由普通陶纖板原材料與紅外高發射率粉體材料復合加工 而成；
[0034] 所述普通陶纖板原材料的原料包括：硅酸鋁短陶瓷纖維、有機結合劑、無機結合 齊IJ、添加劑；
[0035] 所述紅外高發射率粉體材料的原料包括：二氧化硅或鐵礦渣、氧化鐵、氧化錳、氧 化鋯、氧化鉻、碳化硅。
[0036] 所述有機結合劑包括樹脂、淀粉、纖維素或其中的一種或兩種，所述無機結合劑包 括硅溶膠或鋁溶膠，所述添加劑包括二氧化硅超細粉體。
[0037] 所述鐵礦渣的成分包括：65%?80%重量份的二氧化硅和10%?18%重量份的 氧化鐵，所述鐵礦渣中鈣、鋁、鎂氧化物的含量為10%?18%重量份。
[0038] 本發明的制備上述的高發射率陶瓷纖維板的方法，其較佳的【具體實施方式】是：
[0039] 包括以下步驟：
[0040] A、紅外高發射率粉體材料制備：
[0041] A1.按以下重量配比稱取粉體原材料：鐵礦渣或二氧化硅30-75份、氧化鐵5-15 份、氧化錳5-15份、氧化鋯5-15份、氧化鉻5-15份、碳化硅5-15份；
[0042] A2.將步驟A1所稱量的粉體原材料進行球磨，并充分混合均勻；
[0043] A3.將步驟A2所得混合粉體在高溫下進行熱處理，熱處理溫度為KKKTC? 1150°C，處理時間為6?24小時；
[0044] A4.將步驟A3獲得的粉體進行球磨，獲得粒徑分布從數十納米到數十微米的紅外 高發射率粉體；
[0045] B、普通陶纖板漿料制備：
[0046] B1.按重量配比稱取25-35份硅酸鋁陶瓷纖維，1-5份有機結合劑，5-15份添加劑， 25-35份無機結合劑；
[0047] B2.將B1步驟所選原材料混合并加水攪拌均勻得到普通陶纖板漿料；
[0048] C、高發射率陶纖板漿料制備：
[0049] C1.按重量配比稱取20-30份硅酸鋁陶瓷纖維，1-5份有機結合劑，1-5份添加劑， 6-15份高發射率粉體，25-35份無機結合劑；
[0050] C2.將C1步驟所選原材料混合并加水攪拌均勻得到高發射率陶纖板漿料；
[0051] D、制備高發射率陶纖板濕坯或復合型高發射率陶纖板濕坯：
[0052] 將步驟C所得高發射率陶纖板漿料加入成型罐，并使其均勻平鋪，然后進行真空 脫水，脫模得到高發射率陶纖板濕坯；
[0053] 或者：
[0054] 將步驟C所制高發射率陶纖板漿料加入成型罐，先在成型罐底部均勻填充一層 后，再將步驟B所制普通陶纖板漿料均勻覆蓋在其上方，然后進行脫水，脫模得到復合型高 發射率陶纖板濕坯；
[0055] E、烘干：將步驟D制得的高發射率陶纖板濕坯或復合型高發射率陶纖板濕坯烘干 硬化即得到產品。
[0056] 所述高發射率陶纖板濕坯的厚度為0. 8cm?2. 5cm ;所述復合型高發射率陶纖板 濕坯中高發射率陶纖板層的厚度為0. 5cm?lcm。
[0057] 本發明的高發射率陶瓷纖維板及其制備方法，具有高的紅外發射率能起到增加爐 膛輻射作用，這種陶纖板既具有普通陶纖板的各方面優點，同時紅外發射率高，在高溫窯爐 內壁安裝后，可有效提高爐膛內的熱利用率，起到節能增效的作用；且該高發射率陶瓷纖維 板使用時機械強度高、力學性能好、表面微裂痕少、不掉渣、不脫落，可長期在1KKTC以下溫 度工作，抗熱震性優于普通陶瓷纖維板。經檢測，采用上述方法制備的高發射率陶瓷纖維板 在800°C時法向全發射率大于0. 83,并且長期使用不易老化。
[0058] 具體實施例一：
[0059] 1、高發射率粉體材料制備：稱取二氧化硅9kg，氧化鐵3kg，氧化錳2kg，氧化鋯 2kg，氧化鉻2kg、碳化硅2kg，加入球磨機，研磨混合均勻。將混合均勻后的粉體在1100°C熱 處理8小時。待熱處理結束后經球磨超細化處理，制得粒徑分布從數十納米到數十微米的 高發射率粉體。本步驟所選原材料均為工業純粉體，其粉體粒度約為200目。
[0060] 2、普通陶纖板漿料制備：稱取硅酸鋁陶瓷纖維50kg，有機結合劑（樹脂、淀粉、纖 維素）5kg，無機結合劑（娃溶膠）50kg，添加劑（二氧化娃超細粉體）20kg加入混料罐攪拌， 使用機械或空氣攪拌方法充分攪拌均勻至帶有一定粘稠度的普通陶纖板漿料。根據所用無 機結合劑硅溶膠的含量，在漿料制備時必要時需加入適量的水。
[0061] 3、高發射率陶纖板漿料制備：稱取硅酸鋁陶瓷纖維23kg，有機結合劑（樹脂、淀 粉、纖維素）2kg，無機結合劑（硅溶膠）25kg，添加劑（二氧化硅超細粉體）2kg加入混料罐 攪拌，高發射率粉體12kg，使用機械或空氣攪拌方法充分攪拌均勻至帶有一定粘稠度的高 發射率陶纖板漿料。根據所用無機結合劑硅溶膠的含量，在漿料制備時需加入適量的水。
[0062] 4、復合型高發射率陶纖板濕坯制備：將步驟3所制高發射率陶纖板漿料加入成型 罐，待高發射率陶纖板漿料充滿并均勻分布在成型罐底部后，將步驟2所制普通陶纖板漿 料均勻覆蓋在高發射率陶纖板漿料上，然后使用抽真空方式對漿料進行脫水，脫模后制成 帶高發射率層的復合型陶纖板濕坯。其中，高發射率陶纖板漿料層厚度控制在約〇. 8cm，普 通陶纖板漿料層厚度控制在1. 5cm左右。
[0063] 5、復合型高發射率陶纖板成品制備：將步驟4所得復合型高發射率陶纖板濕坯放 入烘房烘干，烘干溫度100-150°C。待烘干硬化，達到理想的強度時取出，得到復合型高發射 率陶纖板，并根據需要對其裁剪、切邊、磨削，制得本發明成品。
[0064] 具體實施例二：
[0065]為了降低成本，高發射率粉體材料制備中的二氧化硅原料可以由鐵礦渣替代。
[0066] 1、高發射率粉體材料制備：稱取鐵礦渣10kg，氧化鐵2kg，氧化錳2kg，氧化鋯2kg， 氧化鉻2kg、碳化硅2kg，加入球磨機，研磨混合均勻。將混合均勻后的粉體在1KKTC熱處 理8小時。待熱處理結束后經球磨超細化處理，制得粒徑分布從數十納米到數十微米的高 發射率粉體。本步驟所選原材料均為工業純，其粒度約為200目。
[0067] 2、普通陶纖板漿料制備：與實施例一中步驟2相同。稱取硅酸鋁陶瓷纖維50kg， 有機結合劑（樹脂、淀粉、纖維素）5kg，無機結合劑（硅溶膠）50kg，添加劑（二氧化硅超細 粉體）20kg加入混料罐攪拌，使用機械或空氣攪拌方法充分攪拌均勻至帶有一定粘稠度的 普通陶纖板漿料。根據所用無機結合劑硅溶膠的含量，在漿料制備時需加入適量的水。
[0068] 3、高發射率陶纖板漿料制備：與實施例一中步驟3相同。稱取硅酸鋁陶瓷纖維 23kg，有機結合劑（樹脂、淀粉、纖維素）2kg，無機結合劑（硅溶膠）25kg，添加劑（二氧化 硅超細粉體）2kg加入混料罐攪拌，高發射率粉體12kg，使用機械或空氣攪拌方法充分攪拌 均勻至帶有一定粘稠度的高發射率陶纖板漿料。根據所用無機結合劑硅溶膠的含量，在漿 料制備時需加入適量的水。
[0069] 4、復合型高發射率陶纖板濕坯制備：將步驟3所制高發射率陶纖板漿料加入成型 罐，待高發射率陶纖板漿料充滿并均勻分布在成型罐底部后，將步驟2所制普通陶纖板漿 料均勻覆蓋在高發射率陶纖板漿料上，然后使用抽真空方式對漿料進行脫水，脫模后制成 帶高發射率層的復合陶纖板濕坯。其中，高發射率陶纖板漿料層厚度控制在約〇. 8cm，普通 陶纖板漿料層厚度控制在1. 5cm左右。
[0070] 5、復合型高發射率陶纖板成品制備：將步驟4所得復合型高發射率陶纖板濕坯放 入烘房烘干，烘干溫度100-150°C。待烘干硬化，達到理想的強度時取出，得到復合型高發射 率陶纖板，并根據需要對其裁剪、切邊、磨削，制得本發明成品。
[0071] 具體實施例三：
[0072] 1、高發射率粉體材料制備：稱取二氧化硅9kg，氧化鐵3kg，氧化錳2kg，氧化鋯 2kg，氧化鉻2kg、碳化硅2kg，加入球磨機，研磨混合均勻。將混合均勻后的粉體在1100°C熱 處理8小時。待熱處理結束后經球磨超細化處理，制得粒徑分布從數十納米到數十微米的 高發射率粉體。本步驟所選原材料均為工業純，其粒度約為200目。
[0073] 2、高發射率陶纖板漿料制備：稱取硅酸鋁陶瓷纖維23kg，有機結合劑（樹脂、淀 粉、纖維素）2kg，無機結合劑（硅溶膠）25kg，添加劑（二氧化硅超細粉體）2kg，高發射率粉 體12kg加入混料罐攪拌，使用機械或空氣攪拌方法充分攪拌均勻至帶有一定粘稠度的漿 料。根據所用無機結合劑硅溶膠的含量，在漿料制備時需加入適量的水。
[0074] 3、高發射率陶纖板濕坯制備：將步驟2得到的高發射率陶纖板漿料放入成型罐 中，均勻填充在成型罐底部，成型罐中填充漿料的量以最后形成厚度約為1. 5cm的成品高 發射率陶纖板為準，然后，采用抽真空方式對漿料進行脫水，脫模后制成高發射率陶纖板濕 坯。
[0075] 4、高發射率陶纖板成品制備：將步驟3制得的高發射率陶纖板濕坯放入烘房烘 干，烘干溫度為100-150°C。待烘干硬化，達到理想的強度時取出，得到高發射率陶纖板，并 根據需要對其裁剪、切邊、磨削，制得本發明成品。
[0076] 具體實施例四：
[0077] 為了降低成本，高發射率粉體材料制備中的二氧化硅原料可以由鐵礦渣替代。
[0078] 1、高發射率粉體材料制備：稱取鐵礦渣10kg，氧化鐵2kg，氧化錳2kg，氧化鋯2kg， 氧化鉻2kg、碳化硅2kg，加入球磨機，研磨混合均勻。將混合均勻后的粉體在1KKTC熱處 理8小時。待熱處理結束后經球磨超細化處理，制得粒徑分布從數十納米到數十微米的高 發射率粉體。本步驟所選原材料均為工業純，其粒度約為200目。
[0079] 2、高發射率陶纖板漿料制備：稱取硅酸鋁陶瓷纖維23kg，有機結合劑（樹脂、淀 粉、纖維素）2kg，無機結合劑（硅溶膠）25kg，添加劑（二氧化硅超細粉體）2kg，高發射率粉 體12kg加入混料罐攪拌，使用機械或空氣攪拌方法充分攪拌均勻至帶有一定粘稠度的漿 料。根據所用無機結合劑硅溶膠的含量，在漿料制備時需加入適量的水。
[0080] 3、高發射率陶纖板濕坯制備：將步驟2得到的高發射率陶纖板漿料放入成型罐 中，均勻填充在成型罐底部，成型罐中填充漿料的量以最后形成厚度約為1. 5cm的成品高 發射率陶纖板為準，然后，采用抽真空方式對漿料進行脫水，脫模后制成高發射率陶纖板濕 坯。
[0081] 4、高發射率陶纖板成品制備：將步驟3制得的高發射率陶纖板濕坯放入烘房烘 干，烘干溫度為100-150°C。待烘干硬化，達到理想的強度時取出，得到高發射率陶纖板，并 根據需要對其裁剪、切邊、磨削，制得本發明成品。
[0082] 按照上述流程制得的高發射率（復合型）陶纖板經測試，在800°C時法向全發射率 大于0. 83,在高溫爐膛內壁使用后有明顯的節能效果。同時材料在高溫時機械性能、表面強 度好，不易開裂，不掉渣，抗熱震性強，可長期工作在1KKTC。并且產品具有性能穩定、不易 老化、使用壽命長、價格低廉等優點。在高溫窯爐爐膛內使用后不僅可以節能，而且能夠保 護爐膛，延長窯爐使用壽命。
[〇〇83] 以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范 圍為準。
【權利要求】
1. 一種高發射率陶瓷纖維板，其特征在于，該高發射率陶瓷纖維板由普通陶纖板原材 料與紅外高發射率粉體材料復合加工而成； 所述普通陶纖板原材料的原料包括：硅酸鋁短陶瓷纖維、有機結合劑、無機結合劑、添 加劑； 所述紅外高發射率粉體材料的原料包括：二氧化硅或鐵礦渣、氧化鐵、氧化錳、氧化鋯、 氧化鉻、碳化硅。
2. 根據權利要求1所述的高發射率陶瓷纖維板，其特征在于，所述有機結合劑包括樹 月旨、淀粉、纖維素，所述無機結合劑包括硅溶膠或鋁溶膠，所述添加劑包括二氧化硅超細粉 體。
3. 根據權利要求2所述的高發射率陶瓷纖維板，其特征在于，所述鐵礦渣的成分包括： 65%?80%重量份的二氧化硅和10%?18%重量份的氧化鐵，所述鐵礦渣中鈣、鋁、鎂氧 化物的含量為10 %?18 %重量份。
4. 一種制備權利要求1、2或3所述的高發射率陶瓷纖維板的方法，其特征在于，包括以 下步驟： A、 紅外高發射率粉體材料制備： A1.按以下重量配比稱取粉體原材料：鐵礦渣或二氧化硅30-75份、氧化鐵5-15份、氧 化錳5-15份、氧化鋯5-15份、氧化鉻5-15份、碳化硅5-15份； A2.將步驟A1所稱量的粉體原材料進行球磨，并充分混合均勻； A3.將步驟A2所得混合粉體在高溫下進行熱處理，熱處理溫度為KKKTC?1150°C，處 理時間為6?24小時； A4.將步驟A3獲得的粉體進行球磨，獲得粒徑分布從數十納米到數十微米的紅外高發 射率粉體； B、 普通陶纖板漿料制備： B1.按重量配比稱取25-35份硅酸鋁陶瓷纖維，1-5份有機結合劑，5-15份添加劑， 25-35份無機結合劑； B2.將B1步驟所選原材料混合并加水攪拌均勻得到普通陶纖板漿料； C、 高發射率陶纖板漿料制備： C1.按重量配比稱取20-30份硅酸鋁陶瓷纖維，1-5份有機結合劑，1-5份添加劑，6-15 份高發射率粉體，25-35份無機結合劑； C2.將C1步驟所選原材料混合并加水攪拌均勻得到高發射率陶纖板漿料； D、 制備高發射率陶纖板濕坯或復合型高發射率陶纖板濕坯： 將步驟C所得高發射率陶纖板漿料加入成型罐，并使其均勻平鋪，然后進行真空脫水， 脫模得到高發射率陶纖板濕坯； 或者： 將步驟C所制高發射率陶纖板漿料加入成型罐，先在成型罐底部均勻填充一層后，再 將步驟B所制普通陶纖板漿料均勻覆蓋在其上方，然后進行脫水，脫模得到復合型高發射 率陶纖板濕坯； E、 烘干：將步驟D制得的高發射率陶纖板濕坯或復合型高發射率陶纖板濕坯烘干硬化 即得到產品。
5.根據權利要求4所述的制備高發射率陶瓷纖維板的方法，其特征在于，所述高發射 率陶纖板濕坯的厚度為0. 8cm?2. 5cm ;所述復合型高發射率陶纖板濕坯中高發射率陶纖 板層的厚度為0. 5cm?lcm。
【文檔編號】C04B35/66GK104098340SQ201410323569
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月8日 優先權日:2014年7月8日
【發明者】鄒鍵, 戴建明, 郭帥 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院