一種微孔輕質硅磚及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于耐火材料技術領域，具體涉及一種微孔輕質硅磚，同時還涉及一種微 孔輕質硅磚的制備方法。
【背景技術】
[0002] 能源是維持人類文明的主要因素，當前節能環保成為了一個世界性的研究課題。 在能源消耗方面，高溫工業是我國工業生產的主要耗能產業。研究表明，我國各類窯爐和輸 熱管道因保溫不善，每年造成的熱損失折合標煤約3000~4000萬噸，若采用新型節流保溫 技術進行改造，可減少熱損失20%~30%，對節約能源具有積極作用。因此，大力發展高效 隔熱技術，廣泛采用優質隔熱保溫材料，是解決高溫工業能耗問題的主要途徑之一，對我國 社會及生態的健康發展具有重要意義。
[0003] 輕質硅磚因具有體積密度小、隔熱效果好、荷重軟化溫度高、抗酸性氣氛及抗渣侵 蝕能力強等優點，作為一種節能保溫材料被廣泛用于玻璃窯的拱頂和熱風爐的墻體與穹頂 等部位，從而減少散熱損失，提高窯爐的工作效率。
[0004] 目前，國內外制備輕質硅磚多采用添加可燃物法或輕質骨料法，如在配料時摻加 無煙煤、焦炭肩、鋸木肩、果殼粉、聚合物輕球等燒失物，或添加硅質輕質骨料等，然后通過 機壓成型并燒制而成。但無煙煤含有較高灰分，易使制品的燒成性能變差，并產生黑心、裂 紋、松散甚至碎裂等現象;焦炭肩雖灰分含量較低，但其質量和來源不穩定;鋸木肩和聚合 物輕球具有彈性，機壓成型后坯體的彈性后效作用難以解決，易產生開裂現象;輕質骨料又 不可避免的引入了低熔物等雜質，使制品的荷重軟化溫度降低、高溫體積穩定性變差，嚴重 影響其使用溫度和壽命。另外，燒失法難以制備出氣孔率高且孔徑微細的輕質隔熱耐火材 料，其所制輕質硅磚的體積密度相對較高、孔徑較大、隔熱效果較差，難以滿足熱工設備愈 來愈茍刻的高溫環境和隔熱要求。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種微孔輕質硅磚，解決現有輕質硅磚體積密度高、孔徑大、 使用溫度低且隔熱效果差的問題。
[0006] 本發明的第二個目的是提供一種微孔輕質硅磚的制備方法。
[0007] 為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：
[0008] -種微孔輕質硅磚，主要由混合料和發泡劑制成，發泡劑的用量為混合料質量的 0.1%~10% ;
[0009] 所述混合料由以下質量百分比的組分組成：硅質材料70%~95%、無機膠凝材料 1 %~25%、礦化劑0.1 %~15%、添加劑0.1 %~5% ;其中，所述硅質材料由硅質顆粒和硅 質細粉組成，娃質顆粒的粒徑為〇. 1~3mm，娃質細粉的粒徑< 0.0 7 5mm，娃質顆粒與娃質細 粉的質量比為（1~65): (35~99)。
[0010]所述硅質材料為硅石、石英、廢硅磚、硅微粉中的任意一種或兩種以上的混合物。
[0011] 所述硅石中Si02的質量百分含量2 97% ;所述石英中Si02的質量百分含量2 98% ; 所述廢娃磚中Si〇2的質量百分含量2 92%，且廢娃磚的添加量不大于混合料總質量的 40% ;所述硅微粉中Si02的質量百分含量2 92%。
[0012] 所述無機膠凝材料為硅酸鈣水泥、硅酸鈣水泥熟料、硅酸二鈣、硅酸三鈣、硅溶膠、 硅凝膠、水玻璃中的任意一種或兩種以上的混合物。
[0013] 所述礦化劑為氧化鐵、氧化鉀、氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂、石灰乳、螢石、氟化鈣、碳 酸鈣、氧化鈦、氧化錳、Μη02質量含量2 20 %的錳礦粉中的任意一種或兩種以上的混合物； 所述礦化劑的粒徑< 〇. 〇88mm。
[0014] 所述添加劑為氯化鈣、氯化鐵、硫酸鋁、硫酸鈣、碳酸鋰、木質素磺酸鈣、木質素磺 酸鈉、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸銨、聚乙二醇、聚乙烯醇、三乙醇胺、羧甲基纖維素、 羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素醚、羥乙基纖維素、羥乙基纖維素醚、羥乙基甲基纖維素醚、羥 乙基乙基纖維素醚、明膠、阿拉伯膠、氟硅酸鈉、碳酸鈉、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、聚羧酸高 效減水劑中的任意一種或兩種以上的混合物。
[0015] 所述發泡劑為動物蛋白發泡劑、植物蛋白發泡劑、月桂醇聚醚硫酸酯鈉、月桂醇硫 酸酯鈉、月桂酰肌氨酸鈉、碳鏈長度為8~20的烷基磺酸鹽、碳鏈長度為8~20的烷基硫酸 鹽、a-烯基磺酸鹽、碳鏈長度為12~18的脂肪醇醚硫酸鹽中的任意一種或兩種以上的混合 物。
[0016] 所述動物蛋白發泡劑為動物蹄角蛋白發泡劑、動物毛發蛋白發泡劑、動物血膠蛋 白發泡劑中的任意一種或兩種以上的混合物;所述的植物蛋白發泡劑為茶皂素植物蛋白發 泡劑、皂角苷植物蛋白發泡劑中的任意一種或兩種的混合物。
[0017] -種上述的微孔輕質硅磚的制備方法，包括下列步驟：
[0018] 1)取配方量的硅質顆粒、硅質細粉、無機膠凝材料、礦化劑、添加劑混合均勻，得混 合料；
[0019] 2)按照料液質量比為1: (0.25~2)，向步驟1)所得混合料中加水，混合制成料漿；
[0020] 3)向步驟2)所得料漿中加入配方量的發泡劑，混合均勻制成泡沫料漿；
[0021] 4)將步驟3)所得泡沫料漿注入模具中，室溫靜置使其固化成型后脫模，經干燥并 燒成，即得。
[0022] 步驟1)中，將硅質顆粒、硅質細粉、無機膠凝材料、礦化劑、添加劑依次加入攪拌設 備中混合均勻。步驟3)中，加入發泡劑后，快速攪拌使體系混合均勻，攪拌時間為1~3min。
[0023] 優選的，步驟2)中，料液質量比為1: (0 · 5~1 · 0)。
[0024]步驟4)中，室溫靜置的時間為5~72h。優選的，靜置時間為24~48h。
[0025] 步驟4)中，所述干燥的溫度為50~110°C，時間為12~48h。
[0026] 步驟4)中，所述燒成的溫度為1350~1650°C，保溫時間為3~60h。進行燒成時，以2 ~7°C/min的升溫速率加熱至燒成溫度。優選的，升溫速率為3~5°C/min，保溫時間為3~ 5h〇
[0027] 本發明的微孔輕質娃磚，主要由混合料與發泡劑制成，且混合料由娃質顆粒、娃質 細粉、無機膠凝材料、礦化劑和添加劑復配而成，有效減輕制品的比重;所得硅磚制品具有 孔徑微細、體積密度小、熱導率低、氣孔率高、機械強度高、高溫體積穩定性好、抗酸性氣氛 及渣侵蝕能力強等優點，理化指標均優于國家標準;原料均為耐火材料行業常用物料、無毒 且廉價，工藝成本低，制品隔熱效果好、荷重軟化溫度高，滿足熱工設備茍刻的高溫環境和 隔熱要求，適合推廣應用。
[0028] 經檢測，本發明的微孔輕質硅磚制品中，氣孔孔徑微細，多在0.2~200μπι之間；制 品體積密度低，為0.3~1.5g/cm 3;機械強度高，常溫耐壓強度為0.5~30MPa;氣孔率高，為 33%~92% ;熱導率低，1100°C時熱導率為0.12~0.6W/(m · K);燒成線變化率小，燒成線變 化率< 1.5% ;使用溫度高，使用溫度高達800~1600°C。
[0029] 本發明的微孔輕質硅磚的制備方法，是將硅質顆粒、硅質細粉、無機膠凝材料、礦 化劑和添加劑混合后加水制成料漿，再加入發泡劑制成泡沫料漿，然后經注模、靜置、脫模、 干燥并燒制成成品；該制備方法工藝簡單易控、成本低廉、無毒無污染、綠色環保，具有廣闊 的發展空間和應用前景。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的說明。
[0031] 實施例1
[0032] 本實施例的微孔輕質硅磚，主要由混合料和動物蹄角蛋白發泡劑制成，動物蹄角 蛋白發泡劑的用量為混合料質量的9% ;
[0033]所述混合料由以下質量百分比的組分組成：10 %的硅石顆粒（S i 02含量為 98wt % )、58 %的硅石細粉（Si02含量為98wt % )、15 %的硅微粉（Si02含量為92wt % )，8 %的 硅酸鈣水泥，1 %的氧化鐵粉、3 %的氧化鈣粉、3 %的螢石粉，2 %的木質素磺酸鈣。
[0034] 其中，娃石顆粒的粒徑為0.1~3mm，娃石細粉、娃微粉的粒徑< 0.075mm;混合料 中，硅質顆粒與硅質細粉的質量比為10:73。
[0035]