專利名稱：一種氧化鋁空心球隔熱制品的制作方法
技術領域：
本發明屬于耐火材料技術領域，具體地說，是涉及一種可在1700°C以下的中高溫窯爐上長期使用，具有制造成本低、隔熱效果好、高溫性能穩定的氧化鋁空心球隔熱制品。
背景技術：
氧化鋁空心球隔熱制品具有良好的耐火性能、較高的強度及優良的隔熱性能，常用作中高溫及超高溫熱工窯爐的工作襯充當保溫材料，可以減少熱量損失、加快升溫速度從而降低能源消耗，節約生產成本。中高溫窯爐領域應用的氧化鋁空心球隔熱制品的制備方法通常包括以下兩種一種是自結合氧化鋁空心球隔熱制品，骨料以工業Al2O3作原材料，在三相電弧爐內熔融吹制成高純空心球，基質以燒結Al2O3粉、電熔Al2O3粉或燒結Al2O3與電熔Al2O3的混合粉為原料，通過高溫或超高溫燒成高純產品，制品中Al2O3的總含量達到98%以上；該產品的優點是使用溫度高，最高使用溫度可達1800°C以上；缺點是原料成本高、燒結困難、熱震穩定性差等；另一種是莫來石結合的氧化鋁空心球隔熱制品，骨料以工業Al2O3作原材料，在三相電弧爐內熔融吹制成高純空心球，基質以燒結Al2O3粉或電熔Al2O3粉與含SiO2的粘土、紅柱石、硅線石或莫來石等的混合粉為原料，通過高溫燒制而成，制品中Al2O3的總含量在90%左右；該產品的優點是強度高、抗熱震性好；缺點是骨料與基質原料種類的不同，以及不同基質原料品級的不同造成生產工藝控制較難，容易導致燒成制品成品率的降低，造成生產成本的增加。
發明內容
隨著我國國民經濟的蓬勃發展，節能、降耗、減排和環保等要求的不斷提高，要求氧化鋁空心球隔熱制品的熱導率更低，使用后體積收縮更小，耐壓強度更高。本發明的目的是針對現有中高溫窯爐用氧化鋁空心球隔熱制品技術方面的不足，提供一種適合我國國情，原料來源方便，制造成本低，隔熱性能好，能很好適應中高溫窯爐應用的氧化鋁空心球隔熱制品。本發明完成其發明任務所采用的技術方案是一種氧化鋁空心球隔熱制品， 以低成本廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、廢氧化鋁空心球磚、廢剛玉陶瓷制品中的一種
或兩種以上為原材料，完全或部分代替工業Al2O3原料，經三相電弧爐熔融吹制成氧化鋁空心球作為骨料，將低成本廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、廢氧化鋁空心球磚、廢剛玉陶瓷制品中的一種或兩種以上破碎成細粉，部分或全部代替燒結Al2O3細粉或電熔Al2O3細粉作為基質原料，經成型、干燥和燒成后制備成的氧化鋁空心球隔熱制品。本發明所述的廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、廢氧化鋁空心球磚、廢剛玉陶瓷制品可以是生產過程中揀選出的、也可以是使用后回收的，統一稱為回收料；每批廢磚或廢制品在使用前都要進行詳細的化學成分的檢測，并根據每批廢磚或廢制品的化學指標進行合理的配比，保證廢磚或廢制品中Al203>86%，AlA+SiO2總的質量百分比大于98%。
本發明所述的氧化鋁空心球隔熱制品的原料組分及質量百分比為
作為骨料，4 0. Imm的氧化鋁空心球55 75%，所述氧化鋁空心球是以低成本廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、廢氧化鋁空心球磚、廢剛玉陶瓷制品中的一種或兩種以上為主原料，或為低成本廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、廢氧化鋁空心球磚、廢剛玉陶瓷制品中的一種或兩種以上和工業Al2O3的混合料為主原料，經熔融吹制而成。作為基質，< 0. 044mm的回收料細粉5 40%，< 0. 044mm的燒結Al2O3或電熔 Al2O3細粉0 30%，所述回收料細粉是廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、廢氧化鋁空心球磚、 廢剛玉陶瓷制品中的一種或兩種以上，經破粉碎而成。結合劑為外加，結合劑的加入量為制品總重的6 14% ；結合劑可以是木質素磺酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、糊精水溶液中的任意一種或兩種以上的組合。本發明所述的氧化鋁空心球隔熱制品中Al2O3總的質量百分比大于86%。本發明所述的氧化鋁空心球隔熱制品原料組分的質量百分比優選為 4 0. Imm的氧化鋁空心球60 70%
<0. 044mm的回收料細粉15 35%
<0. 044mm的燒結Al2O3或電熔Al2O3細粉5 20% ；
另外加入結合劑，結合劑的加入量為制品總重量的8 12%。本發明具有以下優異的性能和特點
(1)通過充分利用低成本廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚，廢氧化鋁空心球磚或廢剛玉陶瓷制品等作為主原料可以大大降低生產成本。(2)以低成本廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚，廢氧化鋁空心球磚或廢剛玉陶瓷制品等作為原材料，在同樣條件下熔融吹制成的氧化鋁空心球壁更薄、堆積密度更小，大大降低了隔熱材料的導熱系數，從而提高了制品的隔熱性能。(3)廢磚料中的相組成以剛玉相、SiA相和莫來石相為主，利用剛玉相和SiA相莫來石化反應對材料微觀結構的改變，可以顯著降低材料的導熱系數，進一步減少熱量的損耗，達到節能和降耗的目的。同時利用剛玉相、SiO2相和莫來石相膨脹系數的差異在晶界或顆粒間產生的微裂紋，使其具備微裂紋擴展和增韌機制，提高了制品的抗熱震性。本發明所述的低成本、高性能氧化鋁空心球隔熱制品，不僅生產成本低、隔熱效果好，強度高，而且性能穩定，可長時間在溫度劇烈變化的中高溫環境下使用。另外，廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚，廢氧化鋁空心球磚或廢剛玉陶瓷制品等來源豐富，易于回收，且回收成本低，可以達到資源再利用的目的。同時，本發明產品還具有生產工藝簡便，易于推廣應用的特點。
具體實施例方式以下非限定性實施例用于詳細解釋本發明的技術方案，但不作為對本發明的限定。在這些實施例中，制品的性能多采用國家標準或者行業標準進行測定，如荷重軟化溫度、導熱系數、抗熱震性、耐壓強度。實施例1 各組分的質量百分比為4 0. 1 mm的氧化鋁空心球(空心球是以廢剛玉-莫來石磚和燒結Al2O3細粉為原材料在三相電弧爐熔融吹制而成，原料加入的質量百分比為廢剛玉-莫來石磚50%，燒結Al2O3細粉50% ；空心球中Al2O3總的質量百分比為94%)
455%,<0. 044mm的回收廢磚料細粉(廢磚料細粉是以廢剛玉磚和廢剛玉-莫來石磚為原材料破粉碎而成，原料加入的質量百分比為廢剛玉磚30%，廢剛玉-莫來石磚70%，細粉中Al2O3 總的質量百分比為92. 4%) 40%、<0. 044mm的燒結Al2O3細粉(Al2O3 > 98. 0%) 5%。另外加入磷酸鹽水熔液，磷酸鹽水熔液的加入量為制品總重量的14%。實施例2 各組分的質量百分比為4 0. 1 mm的氧化鋁空心球(空心球是以廢剛玉磚和廢剛玉-莫來石磚為原材料在三相電弧爐熔融吹制而成，原料加入的質量百分比為廢剛玉磚80%,廢剛玉-莫來石磚20% ；空心球中Al2O3總的質量百分比為96. 4%) 75%、 <0. 044mm的回收料細粉(廢磚料細粉是以廢剛玉-莫來石磚為原材料破粉碎而成，細粉中 Al2O3 總的質量百分比為 90. 1%) 5%、<0. 044mm 的電熔 Al2O3 細粉(Al2O3 > 98. 0%) 20%。另外加入木質素磺酸鹽水溶液，木質素磺酸鹽水溶液的加入量為制品總重量的 6%。實施例3 各組分的質量百分比為3 0. 2 mm的氧化鋁空心球(空心球是以廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、廢氧化鋁空心球磚為原材料在三相電弧爐熔融吹制而成，原料加入的質量百分比為廢剛玉磚30%，廢剛玉-莫來石磚40%，廢氧化鋁空心球磚30% ；空心球中Al2O3總的質量百分比為93. 8%) 60%、<0. 044mm的回收料細粉(廢磚料細粉是以廢剛玉-莫來石磚為原材料破粉碎而成，細粉中Al2O3總的質量百分比為90. 1%) 10%、<0. 044mm 的燒結 Al2O3 細粉(Al2O3 > 98. 0%) 30%。另外加入硫酸鹽水熔液，硫酸鹽水熔液的加入量為制品總重量的12%。實施例4 各組分的質量百分比為3 0. 2 mm的氧化鋁空心球(空心球是以廢剛玉-莫來石磚、廢剛玉陶瓷制品和燒結Al2O3細粉為原材料在三相電弧爐熔融吹制而成，原料加入的質量百分比為廢剛玉磚60%，廢剛玉陶瓷制品15%，燒結Al2O3細粉25% ；空心球中Al2O3總的質量百分比為93. 2%)65%,<0. 044mm的回收料細粉(回收料細粉是以廢剛玉磚和廢剛玉-莫來石磚為原材料破粉碎而成，原料加入的質量百分比為廢剛玉磚80%，廢剛玉-莫來石磚20%,細粉中Al2O3總的質量百分比為96. 4%) 35%。另外加入糊精水溶液，糊精水溶液的加入量為制品總重量的12%。實施例5 各組分的質量百分比為4 0. 1 mm的氧化鋁空心球(空心球是以廢剛玉-莫來石磚為原材料在三相電弧爐熔融吹制而成，原料加入的質量百分比為廢剛玉-莫來石磚100% ；空心球中Al2O3總的質量百分比為91. 6%)68%、<0. 044mm的回收料細粉(回收料細粉是以廢氧化鋁空心球磚和廢剛玉-莫來石磚為原材料破粉碎而成，原料加入的質量百分比為廢氧化鋁空心球磚75%，廢剛玉-莫來石磚25%，細粉中Al2O3總的質量百分比為 96%) 25%、<0. 044mm 的電熔 Al2O3 細粉(Al2O3 > 98. 0%) 7%。另外加入硫酸鹽水熔液，硫酸鹽水熔液的加入量為制品總重量的8%。將上述實施例中的氧化鋁空心球、回收料細粉、電熔Al2O3細粉和外加結合劑一起充分混合均勻后在振動成型機上成型為230mmX 114mmX 65mm的標磚試樣，經110°C烘烤M 小時及經1580 1680°C高溫處理后的性能指標見下表(對比例1和對比例2分別為自結合氧化鋁空心球隔熱制品和莫來石結合氧化鋁空心球隔熱制品的性能指標)
權利要求
1.一種氧化鋁空心球隔熱制品，其特征在于以低成本廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、 廢氧化鋁空心球磚、廢剛玉陶瓷制品中的一種或兩種以上為原材料，完全或部分代替工業Al2O3原料，經三相電弧爐熔融吹制成氧化鋁空心球作為骨料，將低成本廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、廢氧化鋁空心球磚、廢剛玉陶瓷制品中的一種或兩種以上破碎成細粉，部分或全部代替燒結Al2O3細粉或電熔Al2O3細粉作為基質原料，經成型、干燥和燒成后制備獲得氧化鋁空心球隔熱制品。
2.按權利要求1所述的一種氧化鋁空心球隔熱制品，其特征在于所述的氧化鋁空心球隔熱制品原料組分的質量百分比優選為4 0. Imm的氧化鋁空心球55 75%<0. 044mm的回收料細粉 5 40%<0. 044mm的燒結Al2O3或電熔Al2O3細粉0 30% ；所述氧化鋁空心球是以低成本廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、廢氧化鋁空心球磚、廢剛玉陶瓷制品中的一種或兩種以上為主原料，或為低成本廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、廢氧化鋁空心球磚、廢剛玉陶瓷制品中的一種或兩種以上和工業Al2O3的混合料為主原料，經熔融吹制而成；所述回收料細粉是廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、廢氧化鋁空心球磚、廢剛玉陶瓷制品中的一種或兩種以上，經破粉碎而成；另外加入結合劑，結合劑的加入量為制品總重量的6 14%。
3.按權利要求1所述的一種氧化鋁空心球隔熱制品，其特征在于所述的氧化鋁空心球隔熱制品中Al2O3總的質量百分比大于86%。
4.按權利要求1所述的一種氧化鋁空心球隔熱制品，其特征在于所述的氧化鋁空心球隔熱制品原料組分的質量百分比優選為4 0. Imm的氧化鋁空心球60 70%<0. 044mm的回收料細粉15 35%<0. 044mm的燒結Al2O3或電熔Al2O3細粉5 20% ；所述氧化鋁空心球是以低成本廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、廢氧化鋁空心球磚、廢剛玉陶瓷制品中的一種或兩種以上為主原料，或為低成本廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、廢氧化鋁空心球磚、廢剛玉陶瓷制品中的一種或兩種以上和工業Al2O3的混合料為主原料，經熔融吹制而成；所述回收料細粉是廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、廢氧化鋁空心球磚、廢剛玉陶瓷制品中的一種或兩種以上，經破粉碎而成；另外加入結合劑，結合劑的加入量為制品總重量的8 12%。
5.按權利要求1所述的一種氧化鋁空心球隔熱制品，其特征在于所述的結合劑是木質素磺酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、糊精水溶液中的任意一種或兩種以上的組合。
全文摘要
本發明屬于耐火材料技術領域，提出一種氧化鋁空心球隔熱制品，以低成本廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、廢氧化鋁空心球磚、廢剛玉陶瓷制品中的一種或兩種以上為原材料，完全或部分代替工業Al2O3原料，經三相電弧爐熔融吹制成氧化鋁空心球作為骨料，將低成本廢剛玉磚、廢剛玉-莫來石磚、廢氧化鋁空心球磚、廢剛玉陶瓷制品中的一種或兩種以上破碎成細粉，部分或全部代替燒結Al2O3細粉或電熔Al2O3細粉作為基質原料，經成型、干燥和燒成后制備獲得氧化鋁空心球隔熱制品。本發明不僅生產成本低、隔熱效果好，強度高，而且性能穩定，可長時間在溫度劇烈變化的中高溫環境下使用。原料來源豐富，易于回收、成本低，可以達到資源再利用的目的。
文檔編號C04B35/657GK102276276SQ20111020573
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月22日 優先權日2011年7月22日
發明者呂世坪, 呂艷華, 吳愛軍, 尹洪基, 王晗, 石鵬坤, 胡飄, 譚清華 申請人:中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司