用于垃圾焚烧炉的多基复合低导热耐火砖的制作方法

1.本发明涉及耐火砖技术领域，具体为用于垃圾焚烧炉的多基复合低导热耐火砖。


背景技术：

2.耐火砖是一种建筑材料砖类，它的属性跟它名字一样“耐火”，它是用耐火黏土或其他耐火原料烧制成的耐火材料，能够在高温下能经受各种物理化学变化和机械作用，耐火砖在我们的生活中并不常见，但却在一些和我们生活息息相关的建筑中出现，比如房屋建筑、窑炉建筑和热工设备等。
3.目前国内很多垃圾焚烧炉普遍采用硅莫砖作为非烧成带首选的耐火材料，但是，由于硅莫砖使用以刚玉相为主相、高铝含量的天然铝矾土熟料作为主原料，且加入了较多的碳化硅而导致导热系数偏大，垃圾焚烧炉表面温度高，热损失大，大大的增加了垃圾焚烧的热耗，使用效果不理想，故而提出一种用于垃圾焚烧炉的多基复合低导热耐火砖。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了用于垃圾焚烧炉的多基复合低导热耐火砖，具备有效的降低用于垃圾焚烧炉耐火砖的导热效果等优点，解决了目前国内很多垃圾焚烧炉普遍采用硅莫砖作为非烧成带首选的耐火材料，但是，由于硅莫砖使用以刚玉相为主相、高铝含量的天然铝矾土熟料作为主原料，且加入了较多的碳化硅而导致导热系数偏大，垃圾焚烧炉表面温度高，热损失大，大大的增加了垃圾焚烧的热耗的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：用于垃圾焚烧炉的多基复合低导热耐火砖，包括以下份数的原料：多晶莫来石纤维5份-10份、纳米气凝胶8份-15份、骨料20份-35份、碳化硅粉4份-7份、超晶格材料18份-25份和复合添加剂5份-8份。
6.进一步，所述超晶格材料18份-25份超晶格材料可为氧化镱、氧化钇、氧化铪、氧化镧和氧化锆其中的两种或任意几种复合混合料。
7.进一步，所述骨料20份-35份为粉状材料，且骨料可为红柱石、绿帘石、脉石英、镁石和焦宝石中其中的一种或任意几种混合料。
8.进一步，所述复合添加剂5份-8份可为黏土、长石、固体硫酸铝、耐火土和滑石中其中的一种或任意几种混合料。
9.进一步，所述多晶莫来石纤维5份、纳米气凝胶8份、骨料20份、碳化硅粉4份、超晶格材料18份和复合添加剂5份。
10.进一步，所述多晶莫来石纤维8份、纳米气凝胶12份、骨料26份、碳化硅粉5.8份、超晶格材料21.5份和复合添加剂6.5份。
11.进一步，所述多晶莫来石纤维10份、纳米气凝胶15份、骨料35份、碳化硅粉7份、超晶格材料25份和复合添加剂8份。
12.进一步，所述用于垃圾焚烧炉的多基复合低导热耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
13.s1：
①
准备好制备所需要的装置、容器或材料，将铝粉倒入装有甲酸和乙酸的混合物中，充分混合搅拌并进行加热回流后，使铝粉溶解至甲酸和乙酸的混合物中，制得甲酸铝和乙酸铝混合溶胶溶液；
②
在甲酸铝和乙酸铝混合溶胶中加入脱钠的酸性硅溶胶，混合均匀后的溶液中加入助纺剂，在混合液中加入表面活性剂制得纺丝原液；
③
在纺丝原液中加入酒石酸、柠檬酸或乳酸的一种或者几种充分混合后制得混合液；
④
最后将混合液利用喷吹或甩丝的方式和条件下形成多晶氧化铝纤维原丝；
⑤
再将多晶氧化铝纤维原丝初步干燥，最后将多晶氧化铝原丝放入加热箱内以500℃～1400℃下进行加热处理，最终形成多晶莫来石纤维，对其进行研磨过筛后，取一定量备用；
14.s2：
①
将氧化镱、氧化钇、氧化铪、氧化镧和氧化锆其中的两种或任意几种进行充分研磨，得到混合粉末，并进行除杂处理；
②
将混合粉末加入特定的金属有机化合物反应容器中，按照一定比例加入胶体分散液，加热至250℃-330℃，反应0.5h～1.5h，制得金属溶液；
③
将金属溶液置于瓷舟中，控制溶剂挥发速率，诱导纳米颗粒自组装，溶剂完全挥发后即得到具有高度有序结构的纳米粒子超晶格；
④
再将纳米粒子超晶格材料分散于强酸中进行刻蚀处理，去除金属氧化物纳米粒子后得到具有高比表面积、三维连续孔道结构的介孔碳材料；
⑤
最后以介孔碳材料为模板，通过浸渍等方法在其孔道中填充所需的前驱体物质，然后通过水解、热解、重结晶等方法促使前驱体在介孔碳材料的孔道中分解、交联、晶化，生成相应物质的纳米颗粒，以形成超晶格材料进行备用；
15.s3：
①
将一定量的骨料、碳化硅粉、多晶莫来石纤维、超晶格材料加入至混合装置中，混合搅拌30分钟，搅拌过程中加入复合添加剂，持续搅拌45分钟后加入纳米气凝胶进行高度搅拌，使其发泡；
②
将发泡材料倒入特定的木模或者多孔铝模等成型模具内，将其置于室外或者在低温烘房内保持15℃干燥成坯件；
③
将坯件以侧码方式间隔5mm～10mm防止在倒烟窑炉内，采用氧化气氛烧成，制得多基复合低导热耐火砖。
16.进一步，所述混合粉末的粒径为0.60mm～0.66mm。
17.与现有技术相比，本技术的技术方案具备以下有益效果：
18.该用于垃圾焚烧炉的多基复合低导热耐火砖，通过采用莫来石纤维、碳化硅粉和超晶格材料等原料来制作耐火砖，可以有效的降低耐火砖综合导热系数，在满足强度的前提下提高耐火砖的保温隔热效果以及热震稳定性等效果，并且，利用超晶格材料的性能，能够极限的实现耐火砖热导率为最小化，从而有效的提高耐火砖应用在垃圾焚烧炉领域的耐火隔热效果。
具体实施方式
19.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例一：
21.用于垃圾焚烧炉的多基复合低导热耐火砖，包括以下份数的原料：多晶莫来石纤维5份、纳米气凝胶8份、骨料20份、碳化硅粉4份、超晶格材料18份和复合添加剂5份。
22.超晶格材料18份超晶格材料可为氧化镱、氧化钇、氧化铪、氧化镧和氧化锆其中的
两种或任意几种复合混合料。
23.骨料20份为粉状材料，且骨料可为红柱石、绿帘石、脉石英、镁石和焦宝石中其中的一种或任意几种混合料。
24.复合添加剂5份可为黏土、长石、固体硫酸铝、耐火土和滑石中其中的一种或任意几种混合料。
25.用于垃圾焚烧炉的多基复合低导热耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
26.s1：
①
准备好制备所需要的装置、容器或材料，将铝粉倒入装有甲酸和乙酸的混合物中，充分混合搅拌并进行加热回流后，使铝粉溶解至甲酸和乙酸的混合物中，制得甲酸铝和乙酸铝混合溶胶溶液；
②
在甲酸铝和乙酸铝混合溶胶中加入脱钠的酸性硅溶胶，混合均匀后的溶液中加入助纺剂，在混合液中加入表面活性剂制得纺丝原液；
③
在纺丝原液中加入酒石酸、柠檬酸或乳酸的一种或者几种充分混合后制得混合液；
④
最后将混合液利用喷吹或甩丝的方式和条件下形成多晶氧化铝纤维原丝；
⑤
再将多晶氧化铝纤维原丝初步干燥，最后将多晶氧化铝原丝放入加热箱内以500℃～1400℃下进行加热处理，最终形成多晶莫来石纤维，对其进行研磨过筛后，取一定量备用；
27.s2：
①
将氧化镱、氧化钇、氧化铪、氧化镧和氧化锆其中的两种或任意几种进行充分研磨，得到混合粉末，并进行除杂处理；
②
将混合粉末加入特定的金属有机化合物反应容器中，按照一定比例加入胶体分散液，加热至250℃-330℃，反应0.5h～1.5h，制得金属溶液；
③
将金属溶液置于瓷舟中，控制溶剂挥发速率，诱导纳米颗粒自组装，溶剂完全挥发后即得到具有高度有序结构的纳米粒子超晶格；
④
再将纳米粒子超晶格材料分散于强酸中进行刻蚀处理，去除金属氧化物纳米粒子后得到具有高比表面积、三维连续孔道结构的介孔碳材料；
⑤
最后以介孔碳材料为模板，通过浸渍等方法在其孔道中填充所需的前驱体物质，然后通过水解、热解、重结晶等方法促使前驱体在介孔碳材料的孔道中分解、交联、晶化，生成相应物质的纳米颗粒，以形成超晶格材料进行备用；
28.s3：
①
将一定量的骨料、碳化硅粉、多晶莫来石纤维、超晶格材料加入至混合装置中，混合搅拌30分钟，搅拌过程中加入复合添加剂，持续搅拌45分钟后加入纳米气凝胶进行高度搅拌，使其发泡；
②
将发泡材料倒入特定的木模或者多孔铝模等成型模具内，将其置于室外或者在低温烘房内保持15℃干燥成坯件；
③
将坯件以侧码方式间隔5mm～10mm防止在倒烟窑炉内，采用氧化气氛烧成，制得多基复合低导热耐火砖。
29.混合粉末的粒径为0.60mm～0.66mm。
30.实施例二：
31.用于垃圾焚烧炉的多基复合低导热耐火砖，包括以下份数的原料：多晶莫来石纤维8份、纳米气凝胶12份、骨料26份、碳化硅粉5.8份、超晶格材料21.5份和复合添加剂6.5份。
32.超晶格材料21.5份超晶格材料可为氧化镱、氧化钇、氧化铪、氧化镧和氧化锆其中的两种或任意几种复合混合料。
33.骨料26份为粉状材料，且骨料可为红柱石、绿帘石、脉石英、镁石和焦宝石中其中的一种或任意几种混合料。
34.复合添加剂6.5份可为黏土、长石、固体硫酸铝、耐火土和滑石中其中的一种或任意几种混合料。
35.用于垃圾焚烧炉的多基复合低导热耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
36.s1：
①
准备好制备所需要的装置、容器或材料，将铝粉倒入装有甲酸和乙酸的混合物中，充分混合搅拌并进行加热回流后，使铝粉溶解至甲酸和乙酸的混合物中，制得甲酸铝和乙酸铝混合溶胶溶液；
②
在甲酸铝和乙酸铝混合溶胶中加入脱钠的酸性硅溶胶，混合均匀后的溶液中加入助纺剂，在混合液中加入表面活性剂制得纺丝原液；
③
在纺丝原液中加入酒石酸、柠檬酸或乳酸的一种或者几种充分混合后制得混合液；
④
最后将混合液利用喷吹或甩丝的方式和条件下形成多晶氧化铝纤维原丝；
⑤
再将多晶氧化铝纤维原丝初步干燥，最后将多晶氧化铝原丝放入加热箱内以500℃～1400℃下进行加热处理，最终形成多晶莫来石纤维，对其进行研磨过筛后，取一定量备用；
37.s2：
①
将氧化镱、氧化钇、氧化铪、氧化镧和氧化锆其中的两种或任意几种进行充分研磨，得到混合粉末，并进行除杂处理；
②
将混合粉末加入特定的金属有机化合物反应容器中，按照一定比例加入胶体分散液，加热至250℃-330℃，反应0.5h～1.5h，制得金属溶液；
③
将金属溶液置于瓷舟中，控制溶剂挥发速率，诱导纳米颗粒自组装，溶剂完全挥发后即得到具有高度有序结构的纳米粒子超晶格；
④
再将纳米粒子超晶格材料分散于强酸中进行刻蚀处理，去除金属氧化物纳米粒子后得到具有高比表面积、三维连续孔道结构的介孔碳材料；
⑤
最后以介孔碳材料为模板，通过浸渍等方法在其孔道中填充所需的前驱体物质，然后通过水解、热解、重结晶等方法促使前驱体在介孔碳材料的孔道中分解、交联、晶化，生成相应物质的纳米颗粒，以形成超晶格材料进行备用；
38.s3：
①
将一定量的骨料、碳化硅粉、多晶莫来石纤维、超晶格材料加入至混合装置中，混合搅拌30分钟，搅拌过程中加入复合添加剂，持续搅拌45分钟后加入纳米气凝胶进行高度搅拌，使其发泡；
②
将发泡材料倒入特定的木模或者多孔铝模等成型模具内，将其置于室外或者在低温烘房内保持15℃干燥成坯件；
③
将坯件以侧码方式间隔5mm～10mm防止在倒烟窑炉内，采用氧化气氛烧成，制得多基复合低导热耐火砖。
39.混合粉末的粒径为0.60mm～0.66mm。
40.实施例三：
41.用于垃圾焚烧炉的多基复合低导热耐火砖，包括以下份数的原料：多晶莫来石纤维10份、纳米气凝胶15份、骨料35份、碳化硅粉7份、超晶格材料25份和复合添加剂8份。
42.超晶格材料25份超晶格材料可为氧化镱、氧化钇、氧化铪、氧化镧和氧化锆其中的两种或任意几种复合混合料。
43.骨料35份为粉状材料，且骨料可为红柱石、绿帘石、脉石英、镁石和焦宝石中其中的一种或任意几种混合料。
44.复合添加剂8份可为黏土、长石、固体硫酸铝、耐火土和滑石中其中的一种或任意几种混合料。
45.用于垃圾焚烧炉的多基复合低导热耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
46.s1：
①
准备好制备所需要的装置、容器或材料，将铝粉倒入装有甲酸和乙酸的混合物中，充分混合搅拌并进行加热回流后，使铝粉溶解至甲酸和乙酸的混合物中，制得甲酸铝和乙酸铝混合溶胶溶液；
②
在甲酸铝和乙酸铝混合溶胶中加入脱钠的酸性硅溶胶，混合均匀后的溶液中加入助纺剂，在混合液中加入表面活性剂制得纺丝原液；
③
在纺丝原液中加入酒石酸、柠檬酸或乳酸的一种或者几种充分混合后制得混合液；
④
最后将混合液利用喷
吹或甩丝的方式和条件下形成多晶氧化铝纤维原丝；
⑤
再将多晶氧化铝纤维原丝初步干燥，最后将多晶氧化铝原丝放入加热箱内以500℃～1400℃下进行加热处理，最终形成多晶莫来石纤维，对其进行研磨过筛后，取一定量备用；
47.s2：
①
将氧化镱、氧化钇、氧化铪、氧化镧和氧化锆其中的两种或任意几种进行充分研磨，得到混合粉末，并进行除杂处理；
②
将混合粉末加入特定的金属有机化合物反应容器中，按照一定比例加入胶体分散液，加热至250℃-330℃，反应0.5h～1.5h，制得金属溶液；
③
将金属溶液置于瓷舟中，控制溶剂挥发速率，诱导纳米颗粒自组装，溶剂完全挥发后即得到具有高度有序结构的纳米粒子超晶格；
④
再将纳米粒子超晶格材料分散于强酸中进行刻蚀处理，去除金属氧化物纳米粒子后得到具有高比表面积、三维连续孔道结构的介孔碳材料；
⑤
最后以介孔碳材料为模板，通过浸渍等方法在其孔道中填充所需的前驱体物质，然后通过水解、热解、重结晶等方法促使前驱体在介孔碳材料的孔道中分解、交联、晶化，生成相应物质的纳米颗粒，以形成超晶格材料进行备用；
48.s3：
①
将一定量的骨料、碳化硅粉、多晶莫来石纤维、超晶格材料加入至混合装置中，混合搅拌30分钟，搅拌过程中加入复合添加剂，持续搅拌45分钟后加入纳米气凝胶进行高度搅拌，使其发泡；
②
将发泡材料倒入特定的木模或者多孔铝模等成型模具内，将其置于室外或者在低温烘房内保持15℃干燥成坯件；
③
将坯件以侧码方式间隔5mm～10mm防止在倒烟窑炉内，采用氧化气氛烧成，制得多基复合低导热耐火砖。
49.混合粉末的粒径为0.60mm～0.66mm。
50.上述三个实施例中，采用的多晶莫来石纤维不使用无机强酸,不会造成环境污染，并且纤维柔软度高，韧性好，脆性指数低。
51.试验研究表明，超晶格材料为开发新型、高效热电材料、燃气轮机的热障涂层等领域有着广泛的价值，由于晶格热导率κ是所有固体的固有属性，它对材料设计具有重要影响，通过在超晶格材料的晶胞内组合纵向和横向两种模态，在室温下沿其堆叠方向达到了0.1wk-1m-1的极低导热率，例如钢的导热系数为1，那么水和砖头为0.01，新型无机材料为0.001，空气为0.0005，本发明采用氧化镱、氧化钇、氧化铪、氧化镧和氧化锆其中的两种或任意几种复合超晶格材料几乎和空气一样，以实现热导率的最小化。
52.本发明的有益效果是：
53.通过采用莫来石纤维、碳化硅粉和超晶格材料等原料来制作耐火砖，可以有效的降低耐火砖综合导热系数，在满足强度的前提下提高耐火砖的保温隔热效果以及热震稳定性等效果，并且，利用超晶格材料的性能，能够极限的实现耐火砖热导率为最小化，从而有效的提高耐火砖应用在垃圾焚烧炉领域的耐火隔热效果。
54.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
55.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以
理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。