CN111995429A - 一种超轻质耐火绝热材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超轻质耐火绝热材料，原始料为漂珠、珍珠岩、工业气凝胶硅灰、纳米气凝胶、短切硅酸铝纤维、轻质莫来石骨料、氧化铝空心球、纳米硅灰、膨润土、925矾土水泥；本发明利用现代纳米技术制备的封闭气孔大于95％的气凝胶材料和工业废料飞灰结合，制备出一种价格相对低廉的超轻质耐火绝热材料，以大量的封闭气孔取代传统的贯通气孔，独立气孔率远大于传统轻质材料，解决了工业热工设备存在的热量损失问题，节约自然资源和能源，提高产能，是一种新型换代绝热材料，具有良好的经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及热工设备用耐火材料的技术领域，尤其涉及一种超轻质耐火绝热材料。
背景技术
在我国能源消耗中，有数量众多的热工设备，其热能以传导和辐射损失最大，致使热工设备的热能利用率达不到30％，传统降低设备热损耗的方法是使用轻质材料，如发泡法轻质砖、烧失法轻质砖、耐火纤维及复合夹层材料做绝热层。这些绝热材料中气孔率虽然很高，但多以贯通气孔为主，透气度较大，封闭的独立气孔率不足20％，热导率较大，许多介孔材料如硅酸钙材料虽然绝热性很好，但耐高温性差，只能在较低温度使用，不能作为耐火材料，而且这些材料强度较低，承重时易变形，应用受到诸多限制，难以从根本上解决绝热问题，因此迫切需要开发出更好的轻质耐火材料取代传统材料，提供高强绝热性能，满足工业生产要求。现代纳米制备技术突飞猛进，制备出许多封闭气孔大于95％的气凝胶材料，且活性好，胶结性能佳，利用这些新材料和工业废料飞灰，可以制备一种价格相对低廉的绝热材料，解决工业热工设备存在的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种超轻质耐火绝热材料，为解决现有热工设备绝热材料存在的不耐高温、导热系数大、浪费能源诸多问题，利用纳米气凝胶新材料和工业废料飞灰，制备一种价格相对低廉的绝热材料，耐高温，导热系数低，节能环保，降低企业生产成本。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种超轻质耐火绝热材料，原始料为漂珠、珍珠岩、工业气凝胶硅灰、纳米气凝胶、短切硅酸铝纤维、轻质莫来石骨料、氧化铝空心球、纳米硅灰、膨润土、925矾土水泥；
原始料加入的重量份数为：漂珠5-15份；珍珠岩25-40份；工业气凝胶硅灰15-40份；纳米气凝胶0-10份；短切硅酸铝纤维10-15份；轻质莫来石骨料0-25份；氧化铝空心球，0.5-1mm粒度的0-20份，﹤0.5mm粒度的0-10份；纳米硅灰0-10份；膨润土3-7份；925矾土水泥0-25份；外加剂加入量占原始料总重量的比例为：硅溶胶0-30%；水性高分子材料0-0.2%；氟硅酸钠0-2%；
其中，原始料的粒度分布为：漂珠﹤0.3mm；珍珠岩0.3-1mm；工业气凝胶硅灰﹤1.0um；纳米气凝胶﹤0.1um；轻质莫来石骨料1-3mm；纳米硅灰100nm；膨润土﹤200目；925矾土水泥﹤0.074mm。
本发明利用这种合理的配比，通过漂珠、空心球提供空心架构材料，纤维材料增加强度和韧性，轻质骨料保证一定的高温性能，纳米硅灰提供大体积微型封闭气孔，还有水合作用和膨润土形成胶结，产生强度和承重能力，从而确保使用稳定安全。
其中，漂珠采用电厂粉煤灰漂珠，SiO2≥65％，Fe2O3≤2.0％，玻璃中空微珠。
其中，珍珠岩采用煅烧后膨胀珍珠岩，SiO2≥68％，白色。
其中，工业气凝胶硅灰SiO2≥92％，无定形二氧化硅Fe2O3≤1.4％。
其中，纳米气凝胶采用溶胶-凝胶法制备，封闭气孔率≥95％，SiO2≥99％，比表面积大、活性强，非疏水。
其中，短切硅酸铝纤维要求Al2O3≥45％，长径比≥5，无结团。
其中，膨润土采用钠基或锂基膨润土，塑性好、粘结强度高。
其中，硅溶胶要求纯净无沉淀，SiO2﹥30％，PH≤5.0。
其中，925矾土水泥采用工业级矾土水泥，出厂时间不超过2个月，密封保存。
其中，水性高分子材料为纤维素、聚醚、水溶性树脂其中的一种。
其中，纤维素为羧甲基纤维素、羧丙基纤维素其中的一种。
本发明的生产按照一般浇注料工艺即可。
为解决传统轻质保温材料出现的问题，采用现代纳米材料制备的工业气凝胶硅灰为主要原料，辅以硅酸铝耐火短切纤维增强隔热，以膨胀珍珠岩，轻质莫来石骨料及电厂粉煤灰漂珠为骨料，减少高温体积变化，保持外形；以硅溶胶及矾土水泥做结合剂，提高材料常温强度，方便施工；为改善材料的塑性，加入膨润土改性（以钠基或锂基膨润土最佳，如果使用钙基的话，强度会降低，分散性和塑性降低），可以防止材料快凝，改善该材料的施工性能，同时加入纳米气凝胶硅灰，利用该硅灰的封闭气孔及活性，形成水合作用，提高材料常温强度，降低热导率。
本发明利用现代纳米技术制备的封闭气孔大于95％的气凝胶材料和工业废料飞灰结合，可以制备一种价格相对低廉的超轻质耐火绝热材料，密度低于0.3g/cm3，以大量的封闭气孔取代传统的贯通气孔为主的新型轻质保温材料，独立气孔率远大于传统轻质材料，导热率远低于0.02-0.03W/m.k，并解决了工业热工设备存在的热量损失问题，节约自然资源和能源，提高产能，是一种新型换代绝热材料，具有良好的经济和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
实施例1：供电力系统蒸汽设备及管道用外包保温材料。
本实施例中的原料、粒度和重量份数如下表所示：
将上述材料混合均匀，加水调制成膏状，抹在管道外壁上自然养护3天，即可使用。
实施例2：钢厂中间包用隔热材料，置于工作衬和干式振动料之间，起保温作用。
本实施例中的原料、粒度和重量份数如下表所示：
实施例3：钢包外壳用保温材料，降低钢包热损失。
本实施例中的原料、粒度和重量份数如下表所示：
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种超轻质耐火绝热材料，其特征在于：原始料为漂珠、珍珠岩、工业气凝胶硅灰、纳米气凝胶、短切硅酸铝纤维、轻质莫来石骨料、氧化铝空心球、纳米硅灰、膨润土、925矾土水泥；原始料加入的重量份数为：漂珠5-15份；珍珠岩25-40份；工业气凝胶硅灰15-40份；纳米气凝胶0-10份；短切硅酸铝纤维10-15份；轻质莫来石骨料0-25份；氧化铝空心球，0.5-1mm粒度的0-20份，﹤0.5mm粒度的0-10份；纳米硅灰0-10份；膨润土3-7份；925矾土水泥0-25份；外加剂加入量占原始料总重量的比例为：硅溶胶0-30%；水性高分子材料0-0.2%；氟硅酸钠0-2%。
2.根据权利要求1所述的一种超轻质耐火绝热材料，其特征在于：原始料的粒度分布为：漂珠﹤0.3mm；珍珠岩0.3-1mm；工业气凝胶硅灰﹤1.0um；纳米气凝胶﹤0.1um；轻质莫来石骨料1-3mm；纳米硅灰100nm；膨润土﹤200目；925矾土水泥﹤0.074mm。
3.根据权利要求1所述的一种超轻质耐火绝热材料，其特征在于：漂珠采用电厂粉煤灰漂珠，SiO2≥65％，Fe2O3≤2.0％，玻璃中空微珠。
4.根据权利要求1所述的一种超轻质耐火绝热材料，其特征在于：工业气凝胶硅灰SiO2≥92％，无定形二氧化硅Fe2O3≤1.4％。
5.根据权利要求1所述的一种超轻质耐火绝热材料，其特征在于：纳米气凝胶采用溶胶-凝胶法制备，封闭气孔率≥95％，SiO2≥99％。
6.根据权利要求1所述的一种超轻质耐火绝热材料，其特征在于：短切硅酸铝纤维要求Al2O3≥45％，长径比≥5，无结团。
7.根据权利要求1所述的一种超轻质耐火绝热材料，其特征在于：膨润土采用钠基或锂基膨润土。
8.根据权利要求1所述的一种超轻质耐火绝热材料，其特征在于：硅溶胶要求纯净无沉淀，SiO2﹥30％，PH≤5.0。
9.根据权利要求1所述的一种超轻质耐火绝热材料，其特征在于：水性高分子材料为纤维素、聚醚、水溶性树脂其中的一种；纤维素为羧甲基纤维素、羧丙基纤维素其中的一种。
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