專利名稱：一種用石英礦石制備高性能輕質(zhì)保溫磚的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用石英礦石制備高性能輕質(zhì)保溫磚的方法，該方法采用價(jià)格低廉
的天然優(yōu)質(zhì)石英礦石為基本原料，屬于化工建材制造及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在市售的工業(yè)爐襯用保溫磚大都是鎂質(zhì)、鋁質(zhì)耐火磚，它們的導(dǎo)熱系數(shù)較高，在爐膛加熱后爐外部溫度也升的很高，這樣爐體升溫慢，熱損失大，耗電量高。所以本發(fā)明提供了一種高性能輕質(zhì)保溫磚的方法。該方法采用的原料價(jià)格低廉，工藝簡單，可很好的滿足長期使用溫度不超過100(TC的工業(yè)爐襯的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用價(jià)格低廉的天然優(yōu)質(zhì)石英礦石為基本原料制備具有低導(dǎo)熱、低密度、可加工成型、保溫性能好的工業(yè)爐襯用保溫磚的工藝方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種用石英礦石制備高性能輕質(zhì)保溫磚的方法，該方法是將粉碎的天然石英礦石與純堿反應(yīng)成硅鹽。經(jīng)過反應(yīng)后填充入骨架材料，并采用溶膠_凝膠法使硅鹽中堿度降低，從而誘發(fā)硅酸根的聚合反應(yīng)，使體系中的膠態(tài)粒子形式存在的高聚態(tài)硅酸根離子粒徑不斷增大，形成硅溶膠，隨著體系pH值的進(jìn)一步降低，Si02膠粒凝聚形成硅凝膠。
具體方法 (1)對(duì)天然優(yōu)質(zhì)石英礦石進(jìn)行粉碎。取一定量的石英礦石塊進(jìn)行顎破成小塊后球磨，將得到的石英石粉末過200目篩，留下篩過部分。 (2)對(duì)按步驟(1)制備的石英石粉進(jìn)行除雜處理。取一定量石英石粉，加入0. 7-1. 2mol/L的鹽酸，使石英石粉完全浸末在酸中，攪拌4-5小時(shí)。加入蒸餾水洗滌，洗至用AgN03檢測沒有氯離子，過濾后將其烘干。 (3)對(duì)按步驟(2)制備的石英石粉原料與純堿按摩爾比1 : 1. 3-1. 5的比例均勻混合，在高溫爐中熔融，控制熔制溫度為940-96(TC保持30分鐘，得到固體硅酸鈉。
(4)將按步驟(3)制得的固體硅酸鈉緩慢冷卻至室溫后加入蒸餾水，加熱至90-100。C下溶解，過濾得到濃度為0. 1-0. 2mol/L的澄清溶液。 (5)用0. 5-1. Omol/L的NaOH溶液把陰離子交換樹脂洗滌成pH值在11-11. 5范圍，用0. 7-1. 2mol/L的鹽酸把陽離子交換樹脂洗滌成pH值在1. 5-2. 5范圍。
(6)將步驟(4)得到的水玻璃溶液緩緩倒入步驟(5)處理完的20cm長，直徑2cm的陰離子交換柱中使溶液pH值在10. 5-11范圍，得到的溶液再緩緩倒入步驟(5)處理完的20cm長，直徑2cm的陽離子交換柱中使溶液pH值在4. 5_5. 5范圍。 (7)向步驟(6)得到的水玻璃溶液倒入保溫磚模具中并加入莫來石纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-35%，攪拌10-15分鐘，使纖維分散均勻，靜置等待其凝膠。 (8)將步驟(7)得到的凝膠塊體取出放在7(TC的無水乙醇中浸泡72小時(shí)。取出后50-70。C烘干。 (9)將步驟(8)得到的塊體放入加熱爐內(nèi)快速升溫至60(TC保溫直至得到白色塊體，經(jīng)手工修葺后得到高性能輕質(zhì)保溫磚。 本發(fā)明制備的保溫磚與市售的保溫磚相比有如下的明顯優(yōu)點(diǎn)和效果 1.本發(fā)明采用的制備高性能輕質(zhì)保溫磚的基本原料為價(jià)格低廉的天然優(yōu)質(zhì)石英
礦石原料。 2.本發(fā)明制備的高性能輕質(zhì)保溫磚的隔熱性能優(yōu)異其導(dǎo)熱系數(shù)在室溫下為
0. 05 0. 06W/m K，而一般的保溫磚室溫下導(dǎo)熱系數(shù)只能達(dá)到0. 1 0. 2W/m K。
3.本發(fā)明制備的高性能輕質(zhì)保溫磚，其密度低僅為500 600Kg/m3。 4.用本發(fā)明制備的高性能輕質(zhì)保溫磚防護(hù)的爐整體重量輕，爐升溫快，熱損失小，耗電量低。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 本發(fā)明采用的基本原料天然石英石礦產(chǎn)地是沈陽市法庫縣。該礦石絕大部分為白色、外層略呈淡黃色。它的品位高，Si(^含量在98. 5X以上，雜質(zhì)有FeA、Al^、CaO、MgO、化20等，其他微量元素含量均低于檢測極限，不含結(jié)晶水。 將上述基料，經(jīng)過反應(yīng)后填充入骨架材料，采用溶膠_凝膠技術(shù)成型來制備高性能輕質(zhì)保溫磚。其工藝過程是對(duì)天然優(yōu)質(zhì)石英礦石進(jìn)行粉碎，取一定量的石英礦石塊進(jìn)行顎破成小塊后球磨，將得到的石英石粉末過200目篩，留下篩過部分。向其中加入1.0mo1/L的鹽酸，使石英石粉完全浸末在酸中，攪拌5小時(shí)。加入蒸餾水洗滌，洗至用AgN(^檢測沒有氯離子，過濾后將其烘干后與純堿按摩爾比1 : 1.5的比例均勻混合，在高溫爐中熔融，控制熔制溫度為95(TC保持30分鐘，得到固體硅酸鈉。將制得的固體硅酸鈉緩慢冷卻至室溫后加入蒸餾水，加熱至IO(TC下溶解，過濾得到濃度為0. 2mol/L的澄清水玻璃溶液。用
1. Omol/L的NaOH溶液把陰離子交換樹脂洗滌成pH值在11. 5，用1. Omol/L的鹽酸把陽離子交換樹脂洗滌成PH值在1. 5。將澄清水玻璃溶液緩緩倒入處理完的20cm長，直徑2cm的陰離子交換柱中使溶液pH值在ll，得到的溶液再緩緩倒入處理完的20cm長，直徑2cm的陽離子交換柱中使溶液pH值在4. 5。而后得到的水玻璃溶液倒入保溫磚模具中并加入莫來石纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% ，攪拌15分鐘，使纖維分散均勻，靜置等待其凝膠。將得到的凝膠塊體取出放在7(TC的無水乙醇中浸泡72小時(shí)。取出后5(TC烘干。得到的塊體放入加熱爐內(nèi)快速升溫至60(TC保溫直至得到白色塊體，經(jīng)手工修葺后得到高性能輕質(zhì)保溫磚。 實(shí)施例2 將石英礦石為基本原料，經(jīng)過反應(yīng)后填充入骨架材料，采用溶膠一凝膠技術(shù)成型來制備高性能輕質(zhì)保溫磚。其工藝過程是對(duì)天然優(yōu)質(zhì)石英礦石進(jìn)行粉碎，取一定量的石英礦石塊進(jìn)行顎破成小塊后球磨，將得到的石英石粉末過200目篩，留下篩過部分。向其中加入1. 2mol/L的鹽酸，使石英石粉完全浸末在酸中，攪拌4小時(shí)。加入蒸餾水洗滌，洗至用AgN03檢測沒有氯離子，過濾后將其烘干后與純堿按摩爾比l : 1.3的比例均勻混合，在高溫爐中熔融，控制熔制溫度為96(TC保持30分鐘，得到固體硅酸鈉。將制得的固體硅酸鈉緩慢冷卻至室溫后加入蒸餾水，加熱至95t:下溶解，過濾得到濃度為0. 15mol/L的澄清水玻
4璃溶液。用0. 7mol/L的NaOH溶液把陰離子交換樹脂洗滌成pH值在11，用0. 7mol/L的鹽酸把陽離子交換樹脂洗滌成pH值在2. 5。將澄清水玻璃溶液緩緩倒入處理完的20cm長，直徑2cm的陰離子交換柱中使溶液pH值在10. 5，得到的溶液再緩緩倒入處理完的20cm長，直徑2cm的陽離子交換柱中使溶液pH值在5. 5。而后得到的水玻璃溶液倒入保溫磚模具中并加入莫來石纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30% ，攪拌15分鐘，使纖維分散均勻，靜置等待其凝膠。將得到的凝膠塊體取出放在7(TC的無水乙醇中浸泡72小時(shí)。取出后6(TC烘干。得到的塊體放入加熱爐內(nèi)快速升溫至60(TC保溫直至得到白色塊體，經(jīng)手工修葺后得到高性能輕質(zhì)保溫磚。
上述實(shí)施例1和2制得的產(chǎn)品，其導(dǎo)熱系數(shù)在室溫下為0. 05 0. 06W/m K，密度為500 600Kg/m3?？墒止ぜ庸こ尚?。 該產(chǎn)品可長期使用在溫度不超過IOO(TC的工業(yè)爐內(nèi)，保溫效果非常優(yōu)異。也可使用于其他需要隔熱、保溫的地方。
權(quán)利要求
一種用石英礦石制備高性能輕質(zhì)保溫磚的方法，以天然石英礦石為基本原料，將其粉碎后與純堿反應(yīng)生成硅鹽，并填充入骨架材料，采用溶膠-凝膠法使硅鹽中堿度降低，從而誘發(fā)硅酸根的聚合反應(yīng)，使體系中的膠態(tài)粒子形式存在的高聚態(tài)硅酸根離子粒徑不斷增大，形成硅溶膠，隨著體系pH值的進(jìn)一步降低，SiO2膠粒凝聚形成硅凝膠。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種用石英礦石制備高性能輕質(zhì)保溫磚的方法，它是通過下述具體工藝步驟實(shí)現(xiàn)的(1) 對(duì)天然石英礦石進(jìn)行粉碎，將石英礦石塊進(jìn)行顎破成小塊后球磨，將得到的石英石粉末過200目篩，留下篩過部分；(2) 對(duì)按步驟(1)制備的石英石粉進(jìn)行除雜處理后，取石英石粉，加入O. 7-1. 2mol/L的鹽酸，使石英石粉完全浸末在酸中，攪拌4-5小時(shí)，加入蒸餾水洗滌，洗至用AgN03檢測沒有氯離子，過濾后將其烘干；(3) 對(duì)按步驟(2)制備的石英石粉原料與純堿按摩爾比1 : 1. 3-1. 5的比例均勻混合，在高溫爐中熔融，控制熔制溫度為940-96(TC保持30分鐘，得到固體硅酸鈉；(4) 將按步驟(3)制得的固體硅酸鈉緩慢冷卻至室溫后加入蒸餾水，加熱至90-10(TC下溶解，過濾得到濃度為0. 1-0. 2mol/L的澄清溶液；(5) 用0. 5-1. Omol/L的NaOH溶液把陰離子交換樹脂洗滌成pH值在11-11. 5范圍，用0. 7-1. 2mol/L的鹽酸把陽離子交換樹脂洗滌成pH值在1. 5_2. 5范圍；(6) 將步驟(4)得到的水玻璃溶液緩緩倒入步驟(5)處理完的20cm長，直徑2cm的陰離子交換柱中使溶液pH值在10. 5-ll范圍，得到的溶液再緩緩倒入步驟(5)處理完的20cm長，直徑2cm的陽離子交換柱中使溶液pH值在4. 5-5. 5范圍；(7) 向步驟(6)得到的水玻璃溶液倒入保溫磚模具中并加入莫來石纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-35%，攪拌10-15分鐘，使纖維分散均勻，靜置等待其凝膠；(8) 將步驟(7)得到的凝膠塊體取出放在7(TC的無水乙醇中浸泡72小時(shí)，取出后50-70。C烘干；(9) 將步驟(8)得到的塊體放入加熱爐內(nèi)快速升溫至60(TC保溫直至得到白色塊體，經(jīng)手工修葺后得到高性能輕質(zhì)保溫磚。
全文摘要
一種用石英礦石制備高性能輕質(zhì)保溫磚的方法，該方法采用價(jià)格低廉的天然優(yōu)質(zhì)石英礦石為基本原料，將粉碎的天然石英石與純堿反應(yīng)后制備成水玻璃，填充入骨架材料，采用溶膠-凝膠技術(shù)成型來制備高性能輕質(zhì)保溫磚。采用本發(fā)明制備的保溫磚在室溫下導(dǎo)熱系數(shù)為0.05～0.06W/m·K，密度為500～600Kg/m3。在長期使用溫度不超過1000℃的工業(yè)爐內(nèi)保溫效果非常優(yōu)異。也可使用于其他需要隔熱、保溫的地方。
文檔編號(hào)C04B14/04GK101746980SQ200810229128
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者亢永珍, 周濤, 薛健, 許壯志, 趙明, 韓紹娟 申請(qǐng)人:沈陽臨德陶瓷研發(fā)有限公司