低导热高强莫来石-刚玉轻质砖

是以高铝矾土、硅灰、聚苯乙烯球做原料，用凝胶

注模工艺制备高强轻质莫来石-刚玉材料，确定最佳pH

值和分散剂用量，并研究了烧成后样品的强度、气孔

率、热导率、物相组成和微观结构。结果表明：最佳

pH值为9，分散剂加入量为0.33%，当球料比为4:1

（mL·g-1）时，1550℃烧结出的样品密度为

0.37g/cm3，气孔率达87.37%，热导率仅0.22W

（m·K），强度高达2.17MPa；材料主晶相为莫来石，

并含有少量刚玉相，晶粒细小，气孔率分布均匀，孔

壁薄而完整并有封闭小气孔。

莫来石刚玉材料强度高、抗热震性好、抗侵蚀能力强、髙温体积稳定性好，

是理想的中高级耐火材料。 而轻质莫来石刚玉材料具有多孔或纤维状结构，通常

导热系数小、保温和吸声效果好，被广泛用作钢铁、化工等行业窑炉的保温层和建

筑行业耐火保温层及隔音层。

采用高铝矾土和冶金硅灰作原料，聚苯乙烯球作造孔剂，利用凝胶注模工艺

制备出高强轻质莫来石-刚玉制品，主要研究料浆的最佳pH值和分散剂用量，测定

了1550℃烧结样品的强度、气孔率、热导率、物相组成和微观结构，制备出的莫

来石-刚玉材料体密0.37g/cm3，气孔率87.37%，强度高达2.17MPa，热导率仅为

0.22W/（m.K）。

1实验

本实验采用的主要原料为高铝矾土（Al203 94.55%，D50=44um）、硅灰

（Si02 92.32%）和聚苯乙烯球（粒度<3 mm）。结合剂采用聚丙烯酰胺凝胶体系溶

液（实验室自制），分散剂选用柠檬酸三铵（分析纯）， 采用盐酸和氨水调节浆

料pH值。

将75%高铝矾土和25%硅灰（质量分数，下同）混合均匀，加入分散剂及部分

结合剂制成的预混液，搅拌1 h制成料浆，再用盐酸和氨水调节料浆的PH值。 加

入造孔剂及剩余结合剂，搅拌0.5 h，制成注模用悬浮体。注入模具，自然凝固12

h，脱模后在80℃下干燥12h，于1550℃保温5h烧结，即得到制品。

实验中粘度用NDJ-8S数字粘度仪测量，pH值用pHs-25数显式酸度计测量。

2结果与讨论

2.1 料浆的性能测定

2.1.1料浆pH值的确定

不同温度下pH值对粘度的影响如图1所示。在30、40、50、60℃4个温度

下，粘度均随pH值增大而减小。并随着pH值的增大，粘度减小幅度有减缓的趋

势。当pH值为9左右时，粘度趋于稳定，变化不大。根据胶体化学，调节pH值远

离等电位点，Zeta电位绝对值大，排斥能增大，有利于颗粒在液相中分散，因而

粘度小。但随着pH值进一步增大，由于悬浮体中引入了较多的OH-，增加了悬浮

体中电解质的浓度，压缩了双电层，导致电位降低，易引起颗粒团聚而沉降。为了

有效控制制备工艺，本实验选定最佳pH=9。