[发明专利]一种莫来石轻质砖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于轻质耐火材料技术领域，具体涉及一种莫来石轻质砖及其制备方法。

背景技术

莫来石轻质砖为含Al₂O₃50％～80％，以莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)为主晶相和结合相的新型优质隔热耐火材料。由于其较高的高温结构强度、较低的高温蠕变率、较小的热膨胀系数和良好的抗热震性能，可用作直接接触火焰的窑炉的工作面内衬，会显著提高窑炉的节能效果。目前生产轻质隔热砖大多是以蓝晶石、硅线石和铝矾土为主要原料，但我国这些资源相对短缺，且以上述原料生产莫来石轻质砖成本太高。我国是煤炭资源大国，在采煤过程中产生了大量的固体废弃物，如何有效地利用这些固体废弃物已成为资源合理利用的技术关键。

煤矸石是在采煤和洗煤过程中筛选出的一种固体废弃物，除在水泥工业和微米级多孔陶瓷中作为掺杂物少量利用外，大量的煤矸石还没有得到有效利用。据相关资料显示，国内煤矸石的储量大约10亿吨以上，且每年以1亿吨的速率在增长。目前，煤矸石的堆积占用了大量的土地，且逸出的硫化物会污染大气、农田和水体，把煤矸石作为一种耐火原料加以大量利用实际上还是空缺状态。

目前，制备莫来石轻质砖的方法主要有泡沫法、燃尽物加入法、气体发生法和多孔材料法，各方法都有其优缺点，但所用原料大部分都是不可再生资源，极少采用高掺杂量固体废弃物煤矸石来制备莫来石轻质砖。《一种轻质耐火砖》(申请号：03100439.3，公开号：CN1424280A)专利技术公开了一种以莫来石为主晶相，钙长石为结合相的轻质耐火砖的制备方法。该方法以70wt％蓝晶石，1～40wt％锻烧煤矸石为原料，外加少量矾土、高岭石粘土和蒙脱石粘土，振动浇注成型。该方法的主要缺点体现在：(1)固体废弃物煤矸石的利用率太低，最高使用量仅为40wt％，生产成本相对较高。(2)所用煤矸石为煅烧煤矸石，没能充分利用煤矸石烧失部分造孔和其成分碳燃烧释放的热量，间接的造成了煤矸石的浪费。(3)该方法是用以泡沫法浇注成型，生产周期长，生产效率低。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供了一种利用固体废物制备莫来石轻质砖的方法；所制得的莫来石轻质砖具有较高的强度、较低的体积密度和导热系数。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：先以50～90wt％的煤矸石和10～50wt％的矾土为原料，外加上述原料8～16wt％的造孔剂、0.5～5wt％的膨胀剂和0.05～0.5wt％的结合剂，混合均匀；再外加上述原料25～40wt％的水，制成泥料，在温度为20～40℃和湿度为25～80％的条件下困料24～36h；然后将困料后的泥料挤压成型，在室温条件下自然干燥12～36h，最后在60～120℃条件下烘烤12～24h，在1300～1550℃条件下保温2.5～12h，即得莫来石轻质砖。

所述煤矸石的主要化学组分是：Al₂O₃为25～40wt％、SiO₂为30～45wt％、Fe₂O₃为0.1～1.0wt％、TiO₂为2.0～2.5wt％、C为2.0～10.0wt％和烧失为16～25wt％；其粒径小于0.5mm。

所述矾土的主要化学组分是：Al₂O₃为60～72wt％、SiO₂为8～20wt％、Fe₂O₃为0.5～1.5wt％、TiO₂为2.0～3.0wt％、K₂O+NaO为0.4～1.2wt％、CaO+MgO为0.2～0.6wt％和烧失为13.5～14.5wt％；其粒径小于0.15mm。

所述的结合剂为羧甲基纤维素、硅溶胶、纸浆废液中的一种以上。

所述的造孔剂为糠、锯末、聚苯乙烯球中的一种。

所述的膨胀剂为蓝晶石、红柱石和硅线石中的一种，其粒径小于0.15mm。

所述的挤压成型的压力为1.5～10MPa。