專利名稱：：新型梯度復(fù)合保溫層及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于耐火材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種新型梯度復(fù)合保溫層及其制造方法。技術(shù)背景耐高溫隔熱材料是各種窯爐等熱工設(shè)備的關(guān)鍵部分，耐高溫隔熱材料直接接觸火焰，要求既耐高溫又隔熱節(jié)能，對材料的性能要求特別高。氧化鋁空心球已經(jīng)在耐火保溫隔熱領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，空心球利用了封閉空腔熱阻大的特點，隔熱效果好，強(qiáng)度高，耐高溫，抗剝落。輕質(zhì)氧化鋁空心球制品克服了泡沫氧化鋁產(chǎn)品強(qiáng)度低、高溫抗蠕變性能差的特點，不但可以直接接觸火焰，還可以作為隔熱層使用。這為推動傳統(tǒng)窯爐結(jié)構(gòu)改造，設(shè)計新型窯爐結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。輕質(zhì)氧化鋁空心球制品以氧化鋁空心球和a-Al203微粉為基本組成，加入結(jié)合劑采用震動成型方法制備，氧化鋁空心球制品是一種球體連接網(wǎng)絡(luò)，空心球提供骨架作用，a-Al203微粉填充空隙，加強(qiáng)球體之間的結(jié)合強(qiáng)度，進(jìn)一步提高制品的耐壓強(qiáng)度。存在的缺點是施工比較復(fù)雜、能耗高、成本高。
發(fā)明內(nèi)容為了克服已有耐火保溫隔熱層的施工比較復(fù)雜、能耗高、成本高的不足,本發(fā)明提供一種具有耐火度高、保溫隔熱性能好的同時、能大大降低能耗、且施工方便、節(jié)約成本的新型梯度復(fù)合保溫層及其制造方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種新型梯度復(fù)合保溫層，包括以氧化鋁空心球為骨料的氧化鋁空心球?qū)樱詣傆窨招那驗楣橇系膭傆窨招那驅(qū)樱云闉楣橇系钠閷?，在溫度梯度方向上，氧化鋁空心球?qū)?、剛玉空心球?qū)?、漂珠層依次?fù)合，在氧化鋁空心球中，Al2O3^〉99^,粒徑為0.25mm，自然堆積密度0.71.0g/cm3;在剛玉空心球中，，八1203%為9296%，粒徑為0.25mm，自然堆積密度0.6-0.9;在漂珠中Al2O3%〉30%，SiO2%〉50%，自然堆積密度〈0.4g/cm3。進(jìn)一歩，在所述氧化鋁空心球?qū)又?，各個組分的質(zhì)量百分含量為氧化鋁空心球4565%、01-八1203微粉3555%、外加磷酸或磷酸二氫鋁溶液結(jié)合劑為a-Al203微粉質(zhì)量百分含量的3035。％，對應(yīng)密度為1.31.6g/cm3。更進(jìn)一步，在所述的剛玉空心球?qū)又?，各個組分的質(zhì)量百分含量為剛玉空心球4060%、a-Al203微粉4060%、外加磷酸或磷酸二氫鋁溶液結(jié)合劑為01-八1203微粉質(zhì)量百分含量的3035°%，對應(yīng)密度為1.2~1.5g/cm3。再進(jìn)一步，在所述的漂珠層中，各個組分的質(zhì)量百分含量為漂珠5565%、砜土2035%、粘土1015%、外加濃度為20%的黃糊精溶液15~20%，對應(yīng)密度為0.61.0g/cm3。一種所述的新型梯度復(fù)合保溫層的制造方法，所述制造方法包括以下步驟(1)配料粉料在球磨機(jī)中混合均勻，把骨料顆粒與結(jié)合劑混合均勻后，加入混合好的粉料，攪拌后備用，骨料顆粒包括氧化鋁空心球、剛玉空心球、漂珠，物料包括氧化鋁空心球?qū)痈魺崃?、剛玉空心球?qū)痈魺崃?、漂珠層隔熱料?2)在模具中用隔板隔開形成三個隔熱料腔，在三個隔熱料腔中分別加入各層隔熱料；加料后抽出隔板，采用振動加壓成型，成型后的坯體經(jīng)80150。C烘干后裝窯于13001350。C保溫35小時燒成。進(jìn)一步，在所述的(2)中，所述三個隔熱料腔分別加入氧化鋁空心球?qū)痈魺崃?、剛玉空心球?qū)痈魺崃?、漂珠層隔熱料，三個隔熱料腔的厚度比為48:96:72~72:128:120。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為采用99氧化鋁空心球，剛玉空心球和高強(qiáng)輕質(zhì)漂珠材料為骨料在溫度梯度方向上進(jìn)行層狀復(fù)合，根據(jù)不同材料導(dǎo)熱系數(shù)的差異確定不同材料的厚度，振動成型，寬度和厚度方向尺寸可以根據(jù)需要確定，溫度梯度方向上的尺寸則根據(jù)隔熱材料組分進(jìn)行設(shè)計決定。復(fù)合保溫磚在成型加料時，先用隔板隔幵，分別加入各層隔熱料，加料后抽出隔板，采用震動加壓成型，坯體經(jīng)80150°C烘干后裝窯于13001350'C保溫35小時燒成。剛玉空心球氧化鋁含量9296%，晶型以"-Al203微晶體為主，該球在溫度高達(dá)1700°C的窯爐中仍能保持良好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性，是一種新型的高溫隔熱材料。以其作為骨料，引入"-Al203微粉、莫來石微粉和結(jié)合劑等可制備各種基質(zhì)的剛玉空心球磚或澆注料，其密度為1.21.6g/cm3，若引入聚苯乙烯微球或鋸末或發(fā)泡劑等，則其密度可以低于0.6g/cm3，采用該空心球制備的產(chǎn)品具有強(qiáng)度高、使用溫度高、荷重軟化點高、收縮率低的有點。漂珠是熱電廠粉媒灰中分選出來的中空破璃體，具有質(zhì)輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、比表面積大、抗壓強(qiáng)度高的特點。采用漂珠制備保溫性能優(yōu)良的輕質(zhì)磚，是一種新型的環(huán)保節(jié)能材料。漂珠輕質(zhì)磚與氧化鋁空心球制品相比，漂珠磚的使用溫度比較低，價格低廉，因此在滿足強(qiáng)度要求，使用溫度較低的條件下可以替代氧化鋁空心球制品。組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，新型梯度復(fù)合保溫磚有三部分組成氧化空心球磚部分承受1600180(TC的溫度，剛玉空心球磚部分承受12001600。C的溫度，漂珠磚部分承受600~1200°C，窯內(nèi)高溫經(jīng)過三個隔熱組分之后外部的最高溫度是600°C，外部可直接用巖棉或玻璃面制品作為隔熱層。隔熱磚各個部分溫度梯度方向的尺寸由其導(dǎo)熱系數(shù)決定，施工應(yīng)用過程中，99氧化鋁空心球朝向溫度高的方向。本發(fā)明制備的梯度復(fù)合保溫磚可以廣泛應(yīng)用于各種需要隔熱保溫的熱工設(shè)備中，具有強(qiáng)度大，耐火度高，保溫隔熱性能好等特點，能夠大大降低能耗，而且施工方便，有利于節(jié)約成本。復(fù)合保溫磚氧化鋁空心球和剛玉空心球部分在實際的使用過程中實現(xiàn)燒結(jié)和提高強(qiáng)度。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在具有耐火度高、保溫隔熱性能好的同時，能大大降低各種熱工設(shè)備能耗，而且施工方便、節(jié)約成本。圖1是新型梯度復(fù)合保溫層的結(jié)構(gòu)圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實施例1參照圖1，一種新型梯度復(fù)合保溫層，包括以氧化鋁空心球為骨料的氧化鋁空心球?qū)觢、以剛玉空心球為骨料的剛玉空心球?qū)?、以漂珠為骨料的漂珠層3，在溫度梯度方向上，氧化鋁空心球?qū)觢、剛玉空心球?qū)?、漂珠層3依次復(fù)合，在氧化鋁空心球中，Al203%〉99%，粒徑為0.25mm，自然堆積密度0.71.0g/cm3;在剛玉空心球中，，八1203%為9296%，粒徑為0.25mm，自然堆積密度0.6-0.9;在漂珠中Al2O3%〉30%，SiO2%>50%，自然堆積密度〈0.4g/cm3。本實施例采用氧化鋁空心球、剛玉空心球和漂珠材料在存在溫度梯度方向上進(jìn)行層狀復(fù)合，組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，新型梯度復(fù)合保溫磚有三部分組成氧化空心球磚部分承受1600180(TC的溫度，剛玉空心球磚部分承受1200~1600°C的溫度，漂珠磚部分承受600~1200°C，窯內(nèi)高溫經(jīng)過三個隔熱組分之后外部的最高溫度是600°C，外部可直接用巖棉或玻璃面制品作為隔熱層。隔熱磚各個部分溫度梯度方向的尺寸由其導(dǎo)熱系數(shù)決定，詳見表1:氧化鋁空心球磚、剛玉磚、漂珠磚密度/導(dǎo)熱系數(shù)與厚度的關(guān)系。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表l本實施實例制備的新型梯度復(fù)合保溫磚耐高溫，抗剝落性能優(yōu)良，導(dǎo)熱系數(shù)低，直接用于熱工設(shè)備的周圍砌筑可以實現(xiàn)以往采用多層材料砌筑的效果，施工方便，在溫度梯度方向上采用一塊復(fù)合保溫磚可以實現(xiàn)從180(TC到60(rC的降溫效果。在使用中能保持爐溫均衡，減少散熱損失，大大降低能量消耗。實施例2一種新型梯度復(fù)合保溫層的制造方法，所述制造方法包括以下步驟(1)配料粉料在球磨機(jī)中混合均勻，把骨料顆粒與結(jié)合劑混合均勻后，加入混合好的粉料，攪拌后備用，骨料顆粒包括氧化鋁空心球、剛玉空心球、漂珠，物料包括氧化鋁空心球?qū)痈魺崃稀傆窨招那驅(qū)痈魺崃?、漂珠層隔熱料?2)在模具中用隔板隔開形成三個隔熱料腔，在三個隔熱料腔中分別加入各層隔熱料；加料后抽出隔板，采用振動加壓成型，成型后的坯體經(jīng)8015(TC烘干后裝窯于1300135(TC保溫35小時燒成。在所述的(2)中，所述三個隔熱料腔分別加入氧化鋁空心球?qū)痈魺崃稀傆窨招那驅(qū)痈魺崃?、漂珠層隔熱料，三個隔熱料腔的厚度比為48:96:7272:128:120。根據(jù)窯的噸位和窯墻厚度要求進(jìn)行復(fù)合磚設(shè)計，窯的噸位越大，窯墻越高則對材料耐壓性能越高，這時需選用高密度復(fù)合材料進(jìn)行砌筑;若要求窯墻薄，則就要求采用低密度隔熱材料進(jìn)行復(fù)合，各個保溫層的尺寸根據(jù)表l確定。在成型加料時，先用隔板隔開，分別加入各層隔熱料，加料后抽出隔板，采用振動加壓成型，坯體經(jīng)80150'C烘干后裝窯于13001350'C保溫35小時燒成。權(quán)利要求1、一種新型梯度復(fù)合保溫層，其特征在于包括以氧化鋁空心球為骨料的氧化鋁空心球?qū)?，以剛玉空心球為骨料的剛玉空心球?qū)?，以漂珠為骨料的漂珠層，在溫度梯度方向上，氧化鋁空心球?qū)?、剛玉空心球?qū)?、漂珠層依次?fù)合，在氧化鋁空心球中，Al2O3％＞99％，粒徑為0.2～5mm，自然堆積密度0.7～1.0g/cm3；在剛玉空心球中，Al2O3％為92～96％，粒徑為0.2～5mm，自然堆積密度0.6～0.9；在漂珠中Al2O3％＞30％，SiO2％＞50％，自然堆積密度＜0.4g/cm3。2、如權(quán)利要求1所述的新型梯度復(fù)合保溫層，其特征在于在所述氧化鋁空心球?qū)又校鱾€組分的質(zhì)量百分含量為氧化鋁空心球4565%、a-Al203微粉3555%、外加磷酸或磷酸二氫鋁溶液結(jié)合劑為01-八1203微粉質(zhì)量百分含量的3035%，對應(yīng)密度為1.3~1.6g/cm3。3、如權(quán)利要求1或2所述的新型梯度復(fù)合保溫層，其特征在于在所述的剛玉空心球?qū)又?，各個組分的質(zhì)量百分含量為剛玉空心球4060%、a-Al203微粉4060%、外加磷酸或磷酸二氫鋁溶液結(jié)合劑為01-^203微粉質(zhì)量百分含量的3035%，對應(yīng)密度為1.2~1.5g/cm3。4、如權(quán)利要求1或2所述的新型梯度復(fù)合保溫層，其特征在于在所述的漂珠層中，各個組分的質(zhì)量百分含量為漂珠5565%、礬土2035%、粘土1015%、外加濃度為20%的黃糊精溶液1520%，對應(yīng)密度為0.6-1.0g/cm3。5、如權(quán)利要求3所述的新型梯度復(fù)合保溫層，其特征在于在所述的漂珠層中，各個組分的質(zhì)量百分含量為漂珠5565%、礬土2035%、粘土1015%、外加濃度為20%的黃糊精溶液1520%，對應(yīng)密度為0.61.0g/cm3。6、一種如權(quán)利要求1所述的新型梯度復(fù)合保溫層的制造方法，其特征在于所述制造方法包括以下步驟(1)配料粉料在球磨機(jī)中混合均勻，把骨料顆粒與結(jié)合劑混合均勻后，加入混合好的粉料，攪拌后備用，骨料顆粒包括氧化鋁空心球、剛玉空心球、漂珠，物料包括氧化鋁空心球?qū)痈魺崃稀傆窨招那驅(qū)痈魺崃?、漂珠層隔熱料?2)在模具中用隔板隔開形成三個隔熱料腔，在三個隔熱料腔中分別加入各層隔熱料；加料后抽出隔板，采用振動加壓成型，成型后的坯體經(jīng)8015(TC烘干后裝窯于1300135(TC保溫35小時燒成。7、如權(quán)利要求6所述的新型梯度復(fù)合保溫層的制造方法，其特征在于.-在所述的(2)中，所述三個隔熱料腔分別加入氧化鋁空心球?qū)痈魺崃稀傆窨招那驅(qū)痈魺崃?、漂珠層隔熱料，三個隔熱料腔的厚度比為48:96:7272:128:120。全文摘要一種新型梯度復(fù)合保溫層，包括以氧化鋁空心球為骨料的氧化鋁空心球?qū)印⒁詣傆窨招那驗楣橇系膭傆窨招那驅(qū)?、以漂珠為骨料的漂珠層，在溫度梯度方向上，氧化鋁空心球?qū)?、剛玉空心球?qū)?、漂珠層依次?fù)合。以及提供該保溫層的制造方法，包括以下步驟(1)配料粉料在球磨機(jī)中混合均勻，把骨料顆粒與結(jié)合劑混合均勻后，加入混合好的粉料，攪拌后備用，骨料顆粒包括氧化鋁空心球、剛玉空心球、漂珠；(2)在模具中用隔板隔開形成三個隔熱料腔，在三個隔熱料腔中分別加入各層隔熱料；加料后抽出隔板，采用振動加壓成型，并經(jīng)烘干后裝窯燒成。本發(fā)明具有耐火度高、保溫隔熱性能好的同時，能大大降低熱工設(shè)備能耗，而且施工方便、節(jié)約成本。文檔編號C04B28/00GK101148343SQ20071007103公開日2008年3月26日申請日期2007年8月27日優(yōu)先權(quán)日2007年8月27日發(fā)明者傅曉云,王家邦,薇黃申請人:浙江工業(yè)大學(xué)