以硅溶胶浸渍处理核桃壳粉为造孔剂制备镁质隔热材料

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2021.04.002

耐火材料 ›› 2021, Vol. 55 ›› Issue (4): 283-286.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2021.04.002

以硅溶胶浸渍处理核桃壳粉为造孔剂制备镁质隔热材料

康驰¹⁾(), 李国华¹⁾(), 周晓蕾²⁾, 韩基铄¹⁾, 陈树江¹⁾, 田琳¹⁾

1)辽宁科技大学材料与冶金学院辽宁鞍山 114051
2)辽宁省国家新型原材料基地建设工程中心辽宁沈阳 110000

收稿日期:2021-01-11 出版日期:2021-08-15 发布日期:2021-08-22
通讯作者: 李国华,女,1976年生,硕士,副教授。E-mail: liguohuagui97@163.com
作者简介:康驰:男,1998年生,硕士研究生。E-mail: kangchicailiao20@163.com
基金资助:
国家重点研发计划项目(2017YFB0310701)

Preparation of magnesia insulation materials by walnut shell powder impregnated with silica sol

Kang Chi¹⁾(), Li Guohua¹⁾(), Zhou Xiaolei²⁾, Han Jishuo¹⁾, Chen Shujiang¹⁾, Tian Lin¹⁾

1)School of Materials and Metallurgy,University of Science and Technology Liaoning,Anshan 114051,Liaoning,China

Received:2021-01-11 Online:2021-08-15 Published:2021-08-22
Contact: Li Guohua

摘要/Abstract

摘要：

为了减少高温窑炉的热能损耗,降低窑体的表面温度,以自制的镁质多孔骨料(以高纯镁粉为原料,以油酸钾为发泡剂)、中档镁砂粉、铝酸钙水泥、SiO₂微粉为原料,引入硅溶胶处理后的核桃壳粉(以Sws表示)作为造孔剂,制备镁质隔热材料试样。研究了Sws的加入量(质量分数分别为0、10%、15%和20%)和烧结温度(1 300、1 350、1 400和1 480 ℃)对试样性能的影响。结果表明:1)1 480 ℃时添加Sws为10%(w)时,试样耐压强度为22 MPa;添加Sws为20%(w)时,热导率为0.368 W·m^-1·K^-1 (350 ℃)。2)硅溶胶中的纳米SiO₂与基质内的MgO反应生成镁橄榄石,将核桃壳粉挥发后的气孔包裹起来,形成封闭气孔。

关键词: 发泡法, 烧失法, 硅溶胶浸渍处理核桃壳粉, 镁质多孔骨料, 镁质隔热材料

Abstract:

In order to reduce the thermal energy loss of high temperature kilns and furnaces and lower the surface temperature of the kiln body,magnesia insulation materials were prepared using self-made magnesia porous aggregates (using high purity magnesia powder as starting material and potassium oleate as foaming agent),middle grade magnesia powder,calcium aluminate cement,and SiO₂ micropowder as starting materials,introducing walnut shell powder impregnated with silica sol (short for Sws) as a pore-making agent.The effect of the Sws addition (0,10%,15%,and 20%) and the sintering temperature (1 300,1 350,1 400,and 1 480 ℃) on the properties of magnesia insulation materials was studied.The results show that (1)when the Sws addition is 10 mass%,the compressive strength is 22 MPa;when the Sws addition is 20%,the thermal conductivity is 0.368 W·m^-1·K^-1(350 ℃);(2)nano-silica in the silica sol reacts with MgO in the matrix to form forsterite,which encapsulates the pores volatilized from the walnut shell powder and forms closed pores.

Key words: foaming method, ignition loss method, walnut shell powder impregnated with silica sol, magnesia porous aggregates, magnesia insulation materials

中图分类号:

TQ175.7

康驰, 李国华, 周晓蕾, 韩基铄, 陈树江, 田琳. 以硅溶胶浸渍处理核桃壳粉为造孔剂制备镁质隔热材料[J]. 耐火材料, 2021, 55(4): 283-286.

Kang Chi, Li Guohua, Zhou Xiaolei, Han Jishuo, Chen Shujiang, Tian Lin. Preparation of magnesia insulation materials by walnut shell powder impregnated with silica sol[J]. Refractories, 2021, 55(4): 283-286.

图/表 6

表1 主要原料的化学组成

Table 1 Chemical composition of raw materials

原料	w/%
原料	Al₂O₃	MgO	Fe₂O₃	CaO	SiO₂
高纯镁砂粉	0.34	97.50	0.55	0.60	0.71
中档镁砂粉	0.15	95.22	0.92	2.20	1.51
铝酸钙水泥	70.16		0.09	29.62	0.06
SiO₂微粉	0.14	0.72		1.13	94.87

表2 试验配比

Table 2 Formulations of specimens

原料		w/%
原料		0^#	1^#	2^#	3^#
镁质多孔骨料	8~5 mm	10	10	10	10
	5~3 mm	10	10	10	10
	3~1 mm	20	20	20	20
	≤1 mm	15	15	15	15
硅溶胶处理后核桃壳粉		0	10	15	20
铝酸钙水泥		6	6	6	6
中档镁砂粉		37	27	22	17
SiO₂微粉		2	2	2	2
三聚磷酸钠(外加)		0.02	0.02	0.02	0.02

图1 硅溶胶处理后核桃壳粉加入量对不同温度烧后试样性能的影响

Fig.1 Effect of walnut shell powder impregnated with silica sol addition on properties of specimens fired at different temperatures

图2 核桃壳粉含量不同时温度对试样热导率的影响

Fig.2 Effect of temperature on thermal conductivity of specimens with different walnut shell powder additions

图3 不同温度烧后1#试样的SEM照片

Fig.3 SEM images of specimen 1# after firing at different temperatures

图4 1 350 ℃热处理后1#试样气孔内部的SEM照片及其EDS谱图

Fig.4 SEM image and EDS diagram of pore interior of specimen 1# after hot treated at 1 350 ℃

参考文献 7

[1]	马保国, 王耀城, 穆松, 等. 稻壳造孔剂对烧结多孔材料性能影响的研究[J]. 武汉理工大学学报, 2010, 32(1):8-11.
[2]	张巍, 王浩杰. 掺稻壳灰泡沫混凝土的制备与性能研究[J]. 硅酸盐通报, 2020, 39(9):2795-2799.
[3]	徐鹏, 张长森, 冯厚坤, 等. 造孔剂对粉煤灰-城市污泥多孔陶瓷性能的影响[J]. 中国陶瓷, 2015, 51(4):63-67.
[4]	CAO J, RAMBO C R, SLEBER H, et al. Manufacturing of microcellular,biomorphous oxide ceramics from native pine wood[J]. Ceramics International, 2003, 30(7):1967-1970. DOI URL
[5]	马北越, 刘健, 李定勇. 造孔剂对SiC多孔陶瓷材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2020, 54(4):310-313.
[6]	何江锋, 张海军, 葛胜涛, 等. SiC多孔陶瓷制备方法研究进展[J]. 耐火材料, 2020, 54(2):163-171.
[7]	孙义, 孙红刚, 杜一昊. 烧结多孔骨料制备高纯氧化锆隔热制品的性能研究[J]. 耐火材料, 2021, 55(1):69-72.

[1]	孙格格, 李国华, 矫长发, 田琳. 表面活性剂对镁质泡沫料浆及多孔骨料显微结构的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(2): 161-166.
[2]	李晶杨, 余俊, 赵惠忠, 张寒. 以溶胶浸渍核桃壳粉为造孔剂制备多孔莫来石材料[J]. 耐火材料, 2022, 56(3): 231-234.
[3]	任威力, 杨道媛, 王瑞, 江桥, 付延旭, 刘皓. 发泡法制备镁铝尖晶石空心球隔热材料[J]. 耐火材料, 2022, 56(2): 117-122.
[4]	杜鹏辉, 王刚, 韩建燊, 梁鹏鹏, 张琪, 袁波, 李红霞. 采用Si粉发泡氮化制备Si₃N₄纤维材料的抗氧化性研究[J]. 耐火材料, 2021, 55(1): 7-12.
[5]	杜鹏辉,王刚,韩建燊,孙红刚,梁鹏鹏,张琪,李红霞. Si3N4粉加入量对直接氮化制备氮化硅纤维材料显微结构和性能的影响[J]. , 2020, 54(6): 513-517.
[6]	杜鹏辉,王刚,韩建燊,孙红刚,梁鹏鹏,张琪,李红霞. 发泡对直接氮化制备氮化硅纤维材料显微结构和性能的影响[J]. , 2020, 54(6): 508-512.
[7]	徐娜1）,王挺2）. 采用发泡 - 流延成型工艺制备多孔莫来石发泡陶瓷[J]. , 2020, 54(4): 330-333.
[8]	赵鑫,王刚,韩建燊,张琪. 氮化温度对直接氮化法制备氮化硅纤维材料显微结构的影响[J]. , 2019, 53(6): 414-418.
[9]	高慧楠1）,陈树江1）,李国华1）,田琳1）,袁林2）. 发泡法制备孔结构可控的镁质轻质料[J]. , 2019, 53(2): 121-125.
[10]	廉晓庆,张璐,黄悦. 钼尾矿化学发泡法制备多孔陶瓷[J]. , 2019, 53(2): 126-128.
[11]	王龙庆,冯涛,王刚,董宾宾,袁波,张琪. 发泡法-溶胶凝胶成型工艺制备莫来石晶须[J]. , 2018, 52(5): 326-329.
[12]	陈阔,吕艳华,袁波,王刚,曹喜营,曹迎楠,韩建燊. 发泡法制备轻质莫来石结合氧化铝空心球制品的性能研究[J]. , 2018, 52(5): 354-357.
[13]	高慧楠,陈树江,李国华,韩露. 烧结法和烧失法制备镁质多孔原料[J]. , 2018, 52(3): 180-183.
[14]	王刚,袁波,韩建燊,董宾宾,陈阔,吴海波,曹贺辉. 发泡法制备氧化铝基多孔陶瓷(Ⅰ): 纯氧化铝多孔陶瓷及其大尺寸样品的制备和工艺优化[J]. , 2017, 51(5): 321-328.
[15]	王刚,袁波,韩建燊,董宾宾,陈阔,吴海波,曹贺辉,张利萍. 发泡法制备氧化铝基多孔陶瓷(Ⅱ): 氧化铝复相多孔陶瓷的制备、组成、结构和性能 [J]. , 2017, 51(5): 329-333.

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