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一种窑用隔热复合砖及其制备方法

阅读：938发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种窑用隔热复合砖及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种窑用隔热复合砖及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明技术方案先以煤矸石为主要原料，通过形成的溶胶材料有效粘结材料结构并且由于制备的溶胶材料在烧结过程中先形成有效的粘结并在材料内部形成三维立体的空间网架结构，从而起到晶体增强的作用，进一步提高材料的力学性能和强度，同时本发明通过选择并制备溶胶材料和莫来石纤维集晶体材料和纤维材料于一体，具有较高的热震稳定性和弹性，会降低隔热砖的热导率，提高隔热砖的隔热性能。，下面是一种窑用隔热复合砖及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种窑用隔热复合砖，其特征在于，由下列重量份物质组成：
45～50份黏土；
25～30份膨胀珍珠岩；
3～5份莫来石纤维；
6～8份水；
10～15份粘结溶胶液；
所述粘结溶胶液是由煤矸石硫酸洗涤并经氢氧化钠溶液浸泡后，再经盐酸浸泡后收集其浸泡液老化制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种窑用隔热复合砖，其特征在于，所述的黏土为高岭土、蒙脱土、蛭石、伊利石和水铝英石中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种窑用隔热复合砖，其特征在于，所述的黏土的粒径为500目。
4.一种窑用隔热复合砖的制备方法，其特征在于制备步骤为：按重量份数计，分别称量
45～50份黏土、25～30份膨胀珍珠岩、3～5份莫来石纤维、6～8份水和10～15份粘结溶胶液置于搅拌机中搅拌混合并静置，收集静置浆液并置于模具中压制成型，干燥后程序升温并保温烧制，静置冷却至室温，得窑用隔热复合砖。
5.根据权利要求4所述的一种窑用隔热复合砖的制备方法，其特征在于，所述的程序升温并保温烧制为按10℃/min升温至1300～1500℃，保温烧制1～2h。
6.根据权利要求4所述的一种窑用隔热复合砖的制备方法，其特征在于，所述的压制成型压强为5～10MPa。
7.根据权利要求4所述的一种窑用隔热复合砖的制备方法，其特征在于，所述的粘结溶胶液的具体制备步骤为：
S1、取煤矸石并破碎、研磨、过筛，收集过筛煤矸石颗粒并置于电阻炉中，焙烧处理静置冷却，洗涤得除杂煤矸石颗粒；
S2、按质量比1:2，将除杂煤矸石颗粒与氢氧化钠溶液搅拌混合并高温保温处理，收集得活化混合液并按质量比1:1，将去离子水与活化混合液搅拌混合，超声分散，静置、离心分离并收集下层沉淀，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性后，收集得洗涤颗粒；
S3、按质量比1:5，将洗涤颗粒与质量分数3％盐酸搅拌混合并静置，再过滤并收集滤液并置于旋转蒸发器中，旋转蒸发处理并调节pH至7.0后，静置后老化，得粘结溶胶液。
8.根据权利要求7所述的一种窑用隔热复合砖的制备方法，其特征在于，步骤S1所述的过筛煤矸石颗粒粒径为0.12mm。
9.根据权利要求7所述的一种窑用隔热复合砖的制备方法，其特征在于，步骤S2所述的高温保温处理温度为800～850℃。
10.根据权利要求7所述的一种窑用隔热复合砖的制备方法，其特征在于，步骤S3所述的旋转蒸发处理为在70～75℃下减压浓缩至原体积的1/5。

说明书全文

一种窑用隔热复合砖及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种窑用隔热复合砖及其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

[0002] 凡是有温差存在的地方必然存在着热量的传递。隔热砖的作用就是减弱热量交换的程度并阻止热量的传递。一般隔热砖是由固体颗粒、空隙、纤维等组成，所以整体材料的导热过程由固体之间的传热、固相和气相之间的传热、空隙中气相之间的对流、气泡膜之间的辐射等四部分组成。材料的有效导热系数应为这四部分对导热系数贡献的总和。当材料在高温下使用时，辐射是影响导热系数的主要因素。而在常温下使用时，辐射则转化为次要因素。多孔质隔热砖之所以具有一良好的隔热吐能与较低的导热系数，是由于材料中包含有大量气体的缘故。气体的导热系数远小于固体的导热系数。气体含量大，则增加了空隙中气相之间的对流，相反，则对流换热减少。多孔质隔热砖的结构多是呈闭口气孔，因此空隙间气相之间的对一流对有效导热系数的贡献成为次要因素。

[0003] 但是现有的窑用隔热砖材料由于制备过程中采用造孔剂进行制备的，导致材料的孔隙变多但是材料的力学性能显著下降，同时材料的隔热性能不佳，所以对其性能改性尤为重要。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种窑用隔热复合砖及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0006] 一种窑用隔热复合砖，由下列重量份物质组成：

[0007] 45～50份黏土；

[0008] 25～30份膨胀珍珠岩；

[0009] 3～5份莫来石纤维；

[0010] 6～8份水；

[0011] 10～15份粘结溶胶液；

[0012] 所述粘结溶胶液是由煤矸石硫酸洗涤并经氢氧化钠溶液浸泡后，再经盐酸浸泡后收集其浸泡液老化制备而成。本发明技术方案先以煤矸石为主要原料，先对煤矸石进行酸浸处理，除去铁等杂质，有效降低了煤矸石中杂质铁的含量，对煤矸石进行碱熔活化，破坏其中的矿物晶体结构，提高硅、铝组分的反应活性。

[0013] 所述的黏土为高岭土、蒙脱土、蛭石、伊利石和水铝英石中的一种或多种的混合物。通过选取黏土，有效提高材料的隔热性能。

[0014] 所述的黏土的粒径为500目。通过对材料粒径进行有效的限定，提高材料的结构性能和粘结强度。

[0015] 一种窑用隔热复合砖的制备方法的制备步骤为：按重量份数计，分别称量45～50份黏土、25～30份膨胀珍珠岩、3～5份莫来石纤维、6～8份水和10～15份粘结溶胶液置于搅拌机中搅拌混合并静置，收集静置浆液并置于模具中压制成型，干燥后程序升温并保温烧制，静置冷却至室温，得窑用隔热复合砖。

[0016] 所述的程序升温并保温烧制为按10℃/min升温至1300～1500℃，保温烧制1～2h。

[0017] 所述的压制成型压强为5～10MPa。

[0018] 所述的粘结溶胶液的具体制备步骤为：

[0019] S1、取煤矸石并破碎、研磨、过筛，收集过筛煤矸石颗粒并置于电阻炉中，焙烧处理静置冷却，洗涤得除杂煤矸石颗粒；

[0020] S2、按质量比1:2，将除杂煤矸石颗粒与氢氧化钠溶液搅拌混合并高温保温处理，收集得活化混合液并按质量比1:1，将去离子水与活化混合液搅拌混合，超声分散，静置、离心分离并收集下层沉淀，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性后，收集得洗涤颗粒；

[0021] S3、按质量比1:5，将洗涤颗粒与质量分数3％盐酸搅拌混合并静置，再过滤并收集滤液并置于旋转蒸发器中，旋转蒸发处理并调节pH至7.0后，静置后老化，得粘结溶胶液。通过形成的溶胶材料有效粘结材料结构并且由于制备的溶胶材料在烧结过程中先形成有效的粘结并在材料内部形成三维立体的空间网架结构，溶胶干燥后材料中充满了空腔与孔道，空腔为存在的气体夹杂物以及水分子所填充，在加热的条件下能起到造孔剂的作用，并且溶胶烧结产物在高温释放气体是不会破坏的晶体结构，从而残留在试样中的溶胶材料能起到晶体增强的作用，进一步提高材料的力学性能和强度。

[0022] 步骤S1所述的过筛煤矸石颗粒粒径为0.12mm。通过对材料粒径进行有效的限定，提高材料的结构性能和粘结强度。

[0023] 步骤S2所述的高温保温处理温度为800～850℃。

[0024] 步骤S3所述的旋转蒸发处理为在70～75℃下减压浓缩至原体积的1/5。

[0025] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明技术方案先以煤矸石为主要原料，先对煤矸石进行酸浸处理，除去铁等杂质，有效降低了煤矸石中杂质铁的含量，对煤矸石进行碱熔活化，破坏其中的矿物晶体结构，提高硅、铝组分的反应活性，由于煤矸石在碱熔活化的作用下，铝硅酸盐玻璃体和矿物晶体中的Si-O-Si，Si-O-Al键被破坏，形成高反应活性的游离SiO2、Al2O3，并与氢氧化钠反应生成硅酸钠、铝酸钠和铝硅酸钠，通过形成的溶胶材料有效粘结材料结构并且由于制备的溶胶材料在烧结过程中先形成有效的粘结并在材料内部形成三维立体的空间网架结构，溶胶干燥后材料中充满了空腔与孔道，空腔为存在的气体夹杂物以及水分子所填充，在加热的条件下能起到造孔剂的作用，并且溶胶烧结产物在高温释放气体是不会破坏的晶体结构，从而残留在试样中的溶胶材料能起到晶体增强的作用，进一步提高材料的力学性能和强度；

[0026] (2)在本发明技术方案中，通过选择并制备溶胶材料具有较好的吸附性，由胶团聚集产生的无数网络结构孔隙会对无机物及有机物产生一定的吸附作用，莫来石纤维集晶体材料和纤维材料于一体，具有较高的热震稳定性和弹性，同时本发明制备的溶胶在高温环境下分解溢出，热导率很低的空气在孔中起到了很好的隔热效果，因此，本发明制备的材料内部形成的均一的孔到结构，会降低隔热砖的热导率，提高隔热砖的隔热性能。

具体实施方式

[0027] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0028] 取煤矸石并破碎研磨，过0.12mm筛并收集过筛煤矸石颗粒，将过筛煤矸石颗粒并置于电阻炉中，在300～350℃下焙烧处理2～3h，静置冷却至60～70℃后，用质量分数1％硫酸冲洗15～20min，再用去离子水冲洗3～5min，得除杂煤矸石颗粒；按质量比1:2，将除杂煤矸石颗粒与质量份数10％氢氧化钠溶液搅拌混合并置于800～850℃下保温处理1～2h，收集得活化混合液并按质量比1:1，将去离子水与活化混合液搅拌混合，再在200～300W下超声分散1～2h，静置10～12h后，再在1200～1300r/min下离心分离并收集下层沉淀，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性后，收集得洗涤颗粒；按质量比1:5，将洗涤颗粒与质量分数3％盐酸搅拌混合并静置6～8h，再过滤并收集滤液并置于旋转蒸发器中，在70～75℃下减压浓缩至原体积的1/5，用氢氧化钠溶液调节pH至7.0后，静置20～24h，再在45～55℃下老化3～5h，得粘结溶胶液；按重量份数计，分别称量45～50份黏土、25～30份膨胀珍珠岩、3～5份莫来石纤维、6～8份水和10～15份粘结溶胶液置于搅拌机中搅拌混合并静置10～12h，收集静置浆液并置于模具中，在5～10MPa下压制成型，常温干燥48h后，按10℃/min升温至1300～
1500℃，保温烧制1～2h后，静置冷却至室温，得窑用隔热复合砖。

[0029] 实施例1

[0030] 取煤矸石并破碎研磨，过0.12mm筛并收集过筛煤矸石颗粒，将过筛煤矸石颗粒并置于电阻炉中，在300℃下焙烧处理2h，静置冷却至60℃后，用质量分数1％硫酸冲洗15min，再用去离子水冲洗3min，得除杂煤矸石颗粒；按质量比1:2，将除杂煤矸石颗粒与质量份数10％氢氧化钠溶液搅拌混合并置于800℃下保温处理1h，收集得活化混合液并按质量比1:
1，将去离子水与活化混合液搅拌混合，再在200W下超声分散1h，静置10h后，再在1200r/min下离心分离并收集下层沉淀，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性后，收集得洗涤颗粒；按质量比1:5，将洗涤颗粒与质量分数3％盐酸搅拌混合并静置6h，再过滤并收集滤液并置于旋转蒸发器中，在70℃下减压浓缩至原体积的1/5，用氢氧化钠溶液调节pH至7.0后，静置20h，再在45℃下老化3h，得粘结溶胶液；按重量份数计，分别称量45份黏土、25份膨胀珍珠岩、3份莫来石纤维、6份水和10份粘结溶胶液置于搅拌机中搅拌混合并静置10h，收集静置浆液并置于模具中，在5MPa下压制成型，常温干燥48h后，按10℃/min升温至1300℃，保温烧制1h后，静置冷却至室温，得窑用隔热复合砖。

[0031] 实施例2

[0032] 取煤矸石并破碎研磨，过0.12mm筛并收集过筛煤矸石颗粒，将过筛煤矸石颗粒并置于电阻炉中，在325℃下焙烧处理2h，静置冷却至65℃后，用质量分数1％硫酸冲洗17min，再用去离子水冲洗4min，得除杂煤矸石颗粒；按质量比1:2，将除杂煤矸石颗粒与质量份数10％氢氧化钠溶液搅拌混合并置于825℃下保温处理1h，收集得活化混合液并按质量比1:
1，将去离子水与活化混合液搅拌混合，再在250W下超声分散1h，静置11h后，再在1250r/min下离心分离并收集下层沉淀，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性后，收集得洗涤颗粒；按质量比1:5，将洗涤颗粒与质量分数3％盐酸搅拌混合并静置7h，再过滤并收集滤液并置于旋转蒸发器中，在72℃下减压浓缩至原体积的1/5，用氢氧化钠溶液调节pH至7.0后，静置22h，再在47℃下老化4h，得粘结溶胶液；按重量份数计，分别称量47份黏土、27份膨胀珍珠岩、4份莫来石纤维、7份水和12份粘结溶胶液置于搅拌机中搅拌混合并静置11h，收集静置浆液并置于模具中，在7MPa下压制成型，常温干燥48h后，按10℃/min升温至1400℃，保温烧制1h后，静置冷却至室温，得窑用隔热复合砖。

[0033] 实施例3

[0034] 取煤矸石并破碎研磨，过0.12mm筛并收集过筛煤矸石颗粒，将过筛煤矸石颗粒并置于电阻炉中，在350℃下焙烧处理3h，静置冷却至70℃后，用质量分数1％硫酸冲洗20min，再用去离子水冲洗5min，得除杂煤矸石颗粒；按质量比1:2，将除杂煤矸石颗粒与质量份数10％氢氧化钠溶液搅拌混合并置于850℃下保温处理2h，收集得活化混合液并按质量比1:
1，将去离子水与活化混合液搅拌混合，再在300W下超声分散2h，静置12h后，再在1300r/min下离心分离并收集下层沉淀，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性后，收集得洗涤颗粒；按质量比1:5，将洗涤颗粒与质量分数3％盐酸搅拌混合并静置8h，再过滤并收集滤液并置于旋转蒸发器中，在75℃下减压浓缩至原体积的1/5，用氢氧化钠溶液调节pH至7.0后，静置24h，再在55℃下老化5h，得粘结溶胶液；按重量份数计，分别称量50份黏土、30份膨胀珍珠岩、5份莫来石纤维、8份水和15份粘结溶胶液置于搅拌机中搅拌混合并静置12h，收集静置浆液并置于模具中，在10MPa下压制成型，常温干燥48h后，按10℃/min升温至1500℃，保温烧制2h后，静置冷却至室温，得窑用隔热复合砖。

[0035] 实施例4

[0036] 按重量份数计，分别称量50份黏土、30份膨胀珍珠岩、5份莫来石纤维、8份水置于搅拌机中搅拌混合并静置12h，收集静置浆液并置于模具中，在10MPa下压制成型，常温干燥48h后，按10℃/min升温至1500℃，保温烧制2h后，静置冷却至室温，得窑用隔热复合砖。

[0037] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

[0038] 对实施例1、实施例2、实施例3、实施例4进行性能测试，所述的实施例4为未添加粘结溶胶液制备的隔热复合砖：

[0039] 对材料的密度和耐压强度、热导率进行测试，具体测试结果如表1所示。

[0040] 表1性能对照表

[0041]

[0042]

[0043] (1)将本发明实施例1、实施例2、实施例3、实施例4进行对比，实施例4的热导率性能远远大于实施例1、实施例2和实施例3，说明本发明技术方案实施例4制备的隔热砖材料隔热性能较实施例1，实施例2和实施例3隔热性能较差，这是由于通过选择并制备溶胶材料具有较好的吸附性，由胶团聚集产生的无数网络结构孔隙会对无机物及有机物产生一定的吸附作用，莫来石纤维集晶体材料和纤维材料于一体，具有较高的热震稳定性和弹性，同时本发明制备的溶胶在高温环境下分解溢出，热导率很低的空气在孔中起到了很好的隔热效果，因此，本发明制备的材料内部形成的均一的孔到结构，会降低隔热砖的热导率，提高隔热砖的隔热性能。

[0044] (2)本发明技术方案实施例1，2，3对比实施例4，实施例4耐压强度远远小于实施例1、实施例2和实施例3，说明本发明技术方案本发明技术方案以煤矸石为主要原料制备的溶胶材料在烧结过程中先形成有效的粘结并在材料内部形成三维立体的空间网架结构，溶胶干燥后材料中充满了空腔与孔道，空腔为存在的气体夹杂物以及水分子所填充，在加热的条件下能起到造孔剂的作用，并且溶胶烧结产物在高温释放气体是不会破坏的晶体结构，从而残留在试样中的溶胶材料能起到晶体增强的作用，进一步提高材料的力学性能和强度。

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