專利名稱：一種多孔莫來石陶瓷材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于多孔陶瓷材料領域。尤其涉及一種以莫來石、剛玉為主要相成分的輕質保溫耐火材料及其制備方法。
背景技術：
目前的保溫材料大都屬于Al2O3-SiO2系材料(王維邦.耐火材料工藝學.冶金工業出版社，2003)，主要物相為剛玉、莫來石、石英物相與玻璃相。這些保溫材料孔徑較大，且孔分布不均勻。從造孔工藝角度看，目前制備多孔陶瓷材料及輕質保溫耐火材料的方法主要有兩種1、加入可燃物法在陶瓷或耐火材料粉料中加入可燃物，如鋸末、煤粉、焦碳粉，發泡聚苯乙烯球等，經成型、燒成后，可燃物燒去在材料中形成氣孔。如“輕質莫來石磚的研制與應用”(《陶瓷工程》，2002，12)技術，以莫來石熟料、工業氧化鋁、高嶺土為原料，以鋸末屑、泡沫聚苯乙烯珠粒為添加劑，制備了輕質莫來石磚。這種方法的缺點是當可燃物燒不盡時，易在材料中形成“黑芯”；可燃物粉在粉料中易團聚，造成材料內氣孔大小不均、氣孔分布不均等缺點，加入可燃物粉的量收到限制，不可制備出氣孔率很高的材料。
2、泡沫法將陶瓷或耐火材料粉制成泥漿，在泥漿中加松香皂等發泡劑與固化劑經攪拌使在泥漿中形成氣泡。泥漿經澆注成型、固化與燒結后即得到多孔陶瓷材料。如“一種輕質耐火磚”(CN03100439.3)的技術，公開了以藍晶石和煅燒煤矸石為原料，采用泡沫法成型，制備了以莫來石為主晶相、鈣長石為結合相的輕質耐火磚。這種方法制得的多孔陶瓷材料中的氣孔大小與分布受發泡劑及攪拌等因素的影響很大。很難得到氣孔分布均勻以及氣孔孔徑分布均勻的材料。
以上兩種方法制備的多孔材料中，產生氣孔的物質(賦孔材料)都是陶瓷材料原料以外的材料。由它們所產生的氣孔受賦孔材料的組成、粒徑或者發泡條件的影響很大，很難制得氣孔分布均勻，顯微結構與性能穩定的多孔材料，特別是難以制得微孔材料。
從使用原料角度看，現有制備多孔莫來石材料的原料包括粘土、鋁礬土，藍晶石，莫來石，煤矸石，工業氧化鋁及一些添加劑。其中使用鋁礬土居多，這樣就大量占據鋁資源，與煉鋁行業產生資源沖突。
雖然文獻“煤矸石合成莫來石熟料研究”(《礦物巖石》，第18卷，第4期)報導了以煤矸石和Al(OH)3為原料制備了莫來石熟料，但其制備的是致密材料，容重＞2.51g/cm3。
發明內容
本發明的目的是提供一種氣孔率高、平均孔徑小、氣孔分布均勻、強度高的以莫來石、剛玉為主晶相的輕質保溫耐火材料及其制備方法。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案是按重量百分含量將10～50％的煤矸石粉、50～90％的Al(OH)3粉進行配料，外加上述混合料重量的2～10％的水及0～10％的添加劑，經攪拌、成型后，再將成型坯體在110℃下干燥4～24小時。然后在1400～1600℃溫度下燒成，保溫1～8小時。
其中添加劑或為MgCO3、或為CaCO3、或為MgCO3和CaCO3的混合物，粒徑均≤88μm；煤矸石粉、Al(OH)3粉的粒徑均為10～88μm；成型或是機械壓制、或是手工搗打，機械壓制的壓力為10～400Mpa。
由于采用上述技術方案，以煤矸石和Al(OH)3粉為原料，利用其分解原位產生氣孔，合成多孔莫來石材料(氣孔率＞38％，容重＜2.00g/cm3)。這種方法所獲得的材料氣孔分布均勻，并可利用煤礦產生的廢料煤矸石，有利于環境保護。
本發明制備的產品化學成分主要是SiO2與Al2O3，其主晶相為莫來石或莫來石—剛玉。它是一種平均孔徑為100nm～15μm、氣孔分布均勻、強度高的輕質保溫耐火材料。
具體實施例方式
實施例1
一種多孔莫來石陶瓷材料及其制備方法將粒徑為53～75μm的煤矸石粉和Al(OH)3粉分別按重量百分含量為32～16％、68～84％進行配料，外加上述混合料重量的2～10％的水，混合攪拌。困料18～24小時，在壓力為30～50Mpa條件下機壓成型，成型坯體在空氣中自然干燥24小時，再在110℃下干燥8～16小時，在1500℃下燒成，保溫時間為3～5小時。
用本實施例的制備方法所獲得的產品，可得到顯氣孔率為54～62％、容重為1.42～1.50g/cm3、平均孔徑為400～600nm的莫來石—剛玉輕質保溫材料。
實施例2一種多孔莫來石陶瓷材料制備方法將粒徑為10～88μm的煤矸石粉和Al(OH)3粉分別按重量百分含量為46～32％、54～68％進行配料，外加上述混合料重量的2～10％的水、1.5～2.5％的MgCO3和1.0～2.0％的CaCO3混合攪拌。困料18～24小時，在80～100Mpa壓力下機壓成型。在空氣中自然干燥16～24小時，再在110℃下干燥8～16小時，在1500℃下燒成，保溫時間為3～5小時。
用本實施例的制備方法所獲得的產品，可得到顯氣孔率在40～50％，容重在1.74～1.91g/cm3、平均孔徑為3.273～4.475μm、耐壓強度為54～60Mpa的剛玉—莫來石輕質保溫材料。
實施例3一種多孔莫來石陶瓷材料制備方法將粒徑介于10～88μm的煤矸石粉和Al(OH)3粉，分別按重量百分含量為46～50％、54～50％進行配料，外加上述混合料重量的2～10％的水和1.9～2.9％的MgCO3混合攪拌。困料16～24小時，在30～50Mpa壓力下機壓成型。在空氣中自然干燥24～32小時，再在110℃下干燥16～24小時，在1500℃下燒成，保溫時間為3～5小時。
用本實施例的制備方法所獲得的產品，可得到顯氣孔率在44～48％，容重在1.88～1.92g/cm3、平均孔徑為2.202～3.247μm、耐壓強度為52～58Mpa的莫來石—剛玉石輕質保溫材料。
權利要求
1.一種多孔莫來石陶瓷材料及其制備方法，其特征在于按重量百分含量將10～50％的煤矸石粉、50～90％的Al(OH)3粉進行配料，外加上述混合料重量的2～10％的水及0～10％的添加劑，經攪拌、成型，成型坯體在110℃下干燥4～24小時，然后在1400～1600℃溫度下燒成，保溫1～8小時。
2.根據權利要求1所述的多孔莫來石陶瓷材料及其制備方法，其特征在于所述的煤矸石粉、Al(OH)3粉的粒徑為10～88μm。
3.根據權利要求1所述的多孔莫來石陶瓷材料及其制備方法，其特征在于所述的添加劑或為MgCO3、或為CaCO3、或為MgCO3和CaCO3的混合物，粒徑均≤88μm。
4.根據權利要求1所述的多孔莫來石陶瓷材料及其制備方法，其特征在于所述的成型或是機械壓制、或是手工搗打，機械壓制的壓力為10～400Mpa。
全文摘要
本發明涉及多孔莫來石陶瓷材料及其制備方法，所采用的技術方案是按重量百分含量將10～50％的煤矸石粉、50～90％的Al(OH)
文檔編號C04B35/622GK1884193SQ20061001955
公開日2006年12月27日 申請日期2006年7月6日 優先權日2006年7月6日
發明者李楠, 鄢文, 李淑靜 申請人:武漢科技大學