一種耐火材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種耐火材料及制備方法，該耐火材料按重量百分含量計配方如下：粉煤灰60%~80%、煤矸石10%~20%、硅礦石10%~30%。本發明專利技術還提供一種主要以粉煤灰為原料制備耐火材料的制備方法，步驟如下：（1）稱取粉煤灰60%~80%、煤矸石10%~20%、硅礦石10%~30%；（2）將上述組分研磨并篩分成粒徑為粗顆粒、中顆粒、細顆粒三種從而進行混料，混料比例為粗顆粒：中顆粒：細顆粒=7:1:2；（3）成型采用半干法雙面加壓，成型壓力控制在20MPa~40MPa，在1050℃~1350℃下燒制10~12小時，得到粉煤灰耐火材料。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術公開一種耐火材料及其制備方法，固體廢棄物資源化領域。
技術介紹
根據耐火材料的成分不同，其分為五大類，硅鋁系粘土磚則是其中代表之一，粘土磚主要由莫來石(25%～50%)、玻璃相(25%～60%)和方石英及石英所組成。通常以硬質粘土為原料，預先煅燒成熟料，然后配以軟質粘土，以半干法或可塑法成型，溫度在1300～1400℃燒成粘土磚制品。然而國家在2005年正式推行禁止使用實心粘土磚的政策，以開發推廣新型墻體材料為手段，進而達到推進建筑節能的目標。并要求截止到2010年底，所有城市城區禁止使用實心粘土磚。國家發改委、國土資源部、建設部和農業部聯合發布《關于印發進一步做好禁止使用實心粘土磚工作的意見的通知》。禁止用粘土磚的原因如下：（1）粘土屬于耕地，為了保護珍貴的土地資源，保護耕地；（2）切實做好節能減排，保護生存環境，國家有關部門下了建筑行業施工禁止使用普通粘土燒結的禁令。所以找尋粘土的替代品就成為了這個領域所需要攻克的難題之一。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種耐火材料，由以下原料制備得到：粉煤灰60%~80%、煤矸石10%~20%、硅礦石10%~30%；各原料質量百分比之和為100%。本專利技術的另一目的所述耐火材料的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：（1）將粉煤灰、煤矸石、硅礦石研磨并篩分成粒徑為粗顆粒、中顆粒、細顆粒三種從而進行混料；（2）成型采用半干法雙面加壓，然后在1050℃~1350℃下燒制8~12小時烘爐得到耐火材料。優選的，本專利技術步驟（1）所述粗顆粒的粒度為6-32目，中顆粒的粒度為32-150目，細顆粒的粒度為≥150目，其中，粗顆粒、中顆粒、細顆粒的質量比為7:1:2。優選的，本專利技術步驟（2）所述半干法成型的溶液為0.075mol/L硫酸鋁溶液，所占比例為全部干料質量的10%~15%。優選的，本專利技術步驟（2）所述中成型壓力為20MPa~40MPa。本專利技術的原理：本專利技術主要是由于混合料中的煤灰質及粘土礦物質在爐內高溫(1050～1350℃)狀態下急冷的轉化產物，發生反應：3(Al2O3·2SiO2)→3Al2O3·2SiO2(一次莫來石化)+SiO2當粉煤灰與γ-Al2O3混合加熱時，直接進行二次莫來石化，γ-Al2O3 通過調整具有缺陷的尖晶石結構，與粉煤灰中無定形的SiO2結合，形成莫來石，并在粉煤灰中已有針狀莫來石（晶核）的基礎上生長，形成柱狀莫來石晶體，其反應過程可表示為：3γ-Al2O3+ 2SiO2→3Al2O3·2SiO2 。本專利技術的有益效果：（1）本專利技術的耐火性能可以很好的在600℃~1000℃且溫度波動穩定的熱工設備中使用；（2）硅礦石在混合料中的主要作用是替代粘土從而提供二氧化硅及粘土質礦物，大幅增強了粉煤灰類磚體的抗壓、抗折等力學性能；（3）粉煤灰、煤矸石價格顯著低于其他原料，成本極低；（4）本專利技術制備方法簡單，原材料易得，制備的整個過程無污染，經濟且環保，使得粉煤灰、煤矸石這類本來污染環境的固體廢棄物得到有效的再利用。附圖說明圖1為實施例1制備得到的耐火材料的掃描電鏡（SEM）圖；圖2為實施例2制備得到的耐火材料的掃描電鏡（SEM）圖；圖3為實施例3制備得到的耐火材料的掃描電鏡（SEM）圖；圖4為實施例4制備得到的耐火材料的掃描電鏡（SEM）圖；圖5為對比例1制備得到的耐火材料的掃描電鏡（SEM）圖；圖6為對比例2制備得到的耐火材料的掃描電鏡（SEM）圖；圖7為對比例3制備得到的耐火材料的掃描電鏡（SEM）圖；圖8為對比例4制備得到的耐火材料的掃描電鏡（SEM）圖。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術作進一步詳明，但本專利技術保護范圍并不限于所述內容。實施例1本實施例所述耐火材料由80%的粉煤灰、10%的煤矸石、10%的硅礦石制備得到，具體過程為：（1）將800g粉煤灰、100g煤矸石、100g硅礦石研磨并篩分成粒徑為粗顆粒（6-32目）、中顆粒（32-150目）、細顆粒（≥150目）三種從而進行混料，其中，粗顆粒、中顆粒、細顆粒的質量比為7:1:2；（2）成型采用半干法雙面加壓，成型壓力為20MPa，然后在1050℃下燒制10小時烘爐得到耐火材料，其中，半干法成型的溶液為0.075mol/L硫酸鋁溶液，所占比例為全部干料質量的10%。制得耐火材料性能測試如表1所示。實施例2本實施例所述耐火材料由70%的粉煤灰、10%的煤矸石、20%的硅礦石制備得到，具體過程為：（1）將700g粉煤灰、100g煤矸石、200g硅礦石研磨并篩分成粒徑為粗顆粒（6-32目）、中顆粒（32-150目）、細顆粒（≥150目）三種從而進行混料，其中，粗顆粒、中顆粒、細顆粒的質量比為7:1:2；（2）成型采用半干法雙面加壓，成型壓力為40MPa，然后在1100℃下燒制12小時烘爐得到粉煤灰耐火材料，其中，半干法成型的溶液為0.075mol/L硫酸鋁溶液，所占比例為全部干料質量的10%。制得耐火材料性能測試如表1所示。實施例3本實施例所述耐火材料由80%的粉煤灰、10%的煤矸石、10%的硅礦石制備得到，具體過程為：（1）將600g粉煤灰、100g煤矸石、300g硅礦石研磨并篩分成粒徑為粗顆粒（6-32目）、中顆粒（32-150目）、細顆粒（≥150目）三種從而進行混料，其中，粗顆粒、中顆粒、細顆粒的質量比為7:1:2；（2）成型采用半干法雙面加壓，成型壓力為40MPa，然后在1250℃下燒制10小時烘爐得到粉煤灰耐火材料，其中，半干法成型的溶液為0.075mol/L硫酸鋁溶液，所占比例為全部干料質量的15%。制得耐火材料性能測試如表1所示。實施例4本實施例所述耐火材料由60%的粉煤灰、20%的煤矸石、20%的硅礦石制備得到，具體過程為：（1）將600g粉煤灰、200g煤矸石、200g硅礦石研磨并篩分成粒徑為粗顆粒（6-32目）、中顆粒（32-150目）、細顆粒（≥150目）三種從而進行混料，其中，粗顆粒、中顆粒、細顆粒的質量比為7:1:2；（2）成型采用半干法雙面加壓，成型壓力為40MPa，然后在1350℃下燒制12小時烘爐得到粉煤灰耐火材料，其中，半干法成型的溶液為0.075mol/L硫酸鋁溶液，所占比例為全部干料質量的15%。對比例：其余內容同實施例1~4，不同在于不添加硅礦石。圖1~4為本專利技術實施例1~4的掃描電鏡（SEM）圖，由SEM圖觀察發現，1100℃下莫來石呈現出松針狀骨架，1100℃后，制品骨架相對較松散，松針狀骨架不再明顯，結果顯示生成莫來石說明試樣中的莫來石晶體非常細小，且被玻璃質包裹，依次觀察1050℃~1350℃可發現莫來石逐漸由針狀發育成柱狀，試樣結構漸致密。圖4~8為相同實驗條件下無硅礦石添加的掃描電鏡圖（SEM）圖，制品中的晶體形態基本無松針狀結構，從SEM圖中沒有觀察到松針狀莫來石。表1實施例1~4制備得到的耐火材料的性能。表2對比例1~4制備得到的耐火材料的性能 。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種耐火材料，其特征在于，由以下原料制備得到：粉煤灰60%~80%、煤矸石10%~20%、硅礦石10%~30%；各原料質量百分比之和為100%。

【技術特征摘要】
1.一種耐火材料，其特征在于，由以下原料制備得到：粉煤灰60%~80%、煤矸石10%~20%、硅礦石10%~30%；各原料質量百分比之和為100%。2.權利要求1所述耐火材料的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：（1）將粉煤灰、煤矸石、硅礦石研磨并篩分成粒徑為粗顆粒、中顆粒、細顆粒三種從而進行混料；（2）成型采用半干法雙面加壓，然后在1050℃~1350℃下燒制8~12小時烘爐得到耐火材料。3.根據權利要求2所述耐火材料的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬麗萍，李健鐸，李桂香，劉剛，楊梅，楊曄，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：發明
國別省市：云南;53