一种生物质材料制作的多孔保温炭块及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质材料制作的多孔保温炭块及其制备方法，解决的技术问题是目前炭砖生产中多用沥青或煤焦油为粘结剂，沥青或煤焦油的挥发物具有刺鼻的气味，生产环境恶劣。本发明专利技术由以下原料制备而成：以50～65重量份的焦炭粉末作为骨料，以5～10重量份的糊精粉末、5～10重量份的糖浆和15～25重量份的水作为粘结剂，1～5重量份的竹纤维和1～5重量份的纤维素作为生产辅料。本发明专利技术所述多孔炭砖的粘结剂为糊精和糖浆，两者炭化后形成的糖炭属于多孔的无法石墨化的炭，进一步增加了炭砖的保温性能；利用碳材料优良的耐高温和抗热震性能，生产出可以应用于2000℃以上高温环境中的保温材料。

The invention relates to a porous thermal insulation carbon block made of biomass materials and a preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种生物质材料制作的多孔保温炭块及其制备方法
本专利技术涉及炭素保温领域，具体涉及一种高炉、电炉用生物质材料制作的多孔保温炭块及其制备方法。
技术介绍
现有生产炭块的厂家主要生产高炉、电炉用炉衬炭砖，生产时只关注炭砖的导热性能，极少关注炭砖的保温性能。而碳材料是极少数能够耐受2000℃以上温度的材料，且相较于其他能够耐受2000℃以上的保温材料更加的廉价。炭砖生产中多用沥青或煤焦油为粘结剂，沥青或煤焦油的挥发物具有刺鼻的气味，生产环境恶劣，且在烧结过程中会产生大量有毒有害的烟气。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是目前炭砖生产中多用沥青或煤焦油为粘结剂，沥青或煤焦油的挥发物具有刺鼻的气味，生产环境恶劣，提供一种用廉价易得的生物质材料作为粘结剂、造孔剂等生产原料，使得生产工艺对环境更加友好的生物质材料制作的多孔保温炭块及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用下述技术方案：一种生物质材料制作的多孔保温炭块，由以下原料制备而成：以50～65重量份的焦炭粉末作为骨料，以5～10重量份的糊精粉末、5～10重量份的糖浆和15～25重量份的水作为粘结剂，1～5重量份的竹纤维和1～5重量份的纤维素作为生产辅料。本专利技术所用的糖浆为工业糖浆。所述竹纤维的直径为1～2mm、长度为10～20mm。一种生物质材料制作的多孔保温炭块的制备方法，包括以下步骤：1、先将混捏锅加热到55～75摄氏度，然后将50～65重量份的焦炭粉末、1～5重量份的竹纤维和1～5重量份的纤维素置于混捏锅中共混30～60分钟，得到混合均匀的基质粉末；2、将所述的5～10重量份糊精粉末、5～10重量份糖浆加入到80摄氏度的15～25重量份的热水中，充分搅拌至内部没有成团的糊精，冷却至40-60摄氏度，得到所需的粘结剂；3、将步骤2制得的粘结剂加入到步骤1混合好的基质粉末中，在混捏锅中充分混合30～60分钟，得到生产所需糊料；4、将步骤3制得的糊料加入压机内成型，成型后干燥，得到炭砖生坯；5、将炭砖生坯放入惰性保护气氛下煅烧至700-1350摄氏度，保温1-5h，制得多孔保温炭砖。所述的焦炭粉末的粒度≤100目。步骤4所述的糊料加入压机内成型后，在室温下干燥24h后放入烘箱，分阶段在80～150℃干燥4-10h，得到炭砖生坯。本专利技术所述的分阶段在80～150℃干燥8h指的是在烘箱内分80℃、100℃、120℃、150℃等多个温度段进行烘干，温度缓慢升高，保证炭砖生胚的烘干过程是循序渐进的，防止温度升高过于剧烈，影响产品质量。本专利技术所述焦炭粉末具有较高的孔隙率，且属于难石墨化的焦炭粉末，保证炭砖在经历高温后保持自身结构的无序性，从而防止高温下碳材料石墨化对热导率的影响；所述多孔炭砖的粘结剂为糊精和糖浆，两者炭化后形成的糖炭属于多孔的无法石墨化的炭，进一步增加了炭砖的保温性能；以生物质材料糊精和糖浆的水溶液作为粘结剂，安全环保，且在炭化后就是良好的造孔剂；加入的竹纤维可以作为炭块的增强骨料，增强生坯强度，使得生坯在干燥和煅烧过程中不易变形；以生物质材料竹纤维作为生坯的增强体，材料廉价易得、安全环保。所述多孔炭砖所使用的粘结剂在常温下仍有效，可以在常温下进行成型，并且可以通过调整加入水的量和适当添加塑性剂或润滑剂来调整糊料，使得所述方法可以适用于挤压、模压等各种成型方式。用作粘结剂的糊精或糖浆以及用作增强剂的竹纤维均为廉价易得的生物材料，混捏、成型时没有环境污染，焙烧时产生的烟气毒性小，易于处理。本专利技术利用碳材料优良的耐高温和抗热震性能，通过造孔的方式降低炭砖的热导率来生产出可以应用于2000℃以上高温环境中的保温材料。具体实施方式下面对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例11.称取55重量份100目以下的焦炭粉末、5重量份直径1～2mm、长度10～20mm的竹纤维和3重量份的纤维素加入到混捏锅中，加热到60℃，搅拌30min；所述的焦炭粉末为冶金焦炭粉末。2、称取25重量份的水，加热至80℃，然后称取10重量份的糊精粉末和6重量份的糖浆加入热水中，用搅拌器搅拌至内部没有成团的糊精，冷却至50℃制得粘结剂；3.将步骤2制得的粘结剂加入到步骤1混合好的基质粉末中，在混捏锅中充分混合30～60分钟，得到生产所需糊料；4、将步骤3制得的糊料出锅饧糊后加入压机内成型，成型后，在室温下干燥24h后放入烘箱，分阶段在80～150℃干燥8h，得到炭砖生坯；5、将炭砖生坯放入惰性保护气氛下煅烧至700-850摄氏度，保温1-5h，制得多孔保温炭砖。对本实施例制备的多孔保温炭块主要参数与行标(YB/T141一1998)对比结果如表1：表1，本实施例制备的多孔保温炭块主要参数与行标(YB/T141一1998)对比结果表检测项目单位国标值实测值真密度(不小于)g/cm31.901.95体积密度(不小于)g/cm31.541.62耐压强度(不小于)MPa3634显气孔率(不大于)％1818从表1可以看出，本实施例制备的炭砖的真密度、体积密度、耐压强度性能参数均高于行业标准值，显气孔率则小于行业标准值，由此可见，本专利技术制备的碳纤维增强多孔保温炭块的主要性能参数均优于行业标准值。实施例21.称取65重量份100目以下的焦炭粉末、5重量份直径1～2mm、长度10～20mm的竹纤维和5重量份的纤维素加入到混捏锅中，加热到60℃，搅拌30min；所述的焦炭粉末为冶金焦炭粉末。2、称取25重量份的水，加热至80℃，然后称取10重量份的糊精粉末和10重量份的糖浆加入热水中，用搅拌器搅拌至内部没有成团的糊精，冷却至50℃制得粘结剂；3.将步骤2制得的粘结剂加入到步骤1混合好的基质粉末中，在混捏锅中充分混合60分钟，得到生产所需糊料；4、将步骤3制得的糊料出锅饧糊后加入压机内成型，成型后，在室温下干燥24h后放入烘箱，分阶段在150℃干燥8h，得到炭砖生坯；5、将炭砖生坯放入惰性保护气氛下煅烧至1350摄氏度，保温1h，制得多孔保温炭砖。实施例31.称取50重量份100目以下的焦炭粉末、1重量份直径1～2mm、长度10～20mm的竹纤维和1重量份的纤维素加入到混捏锅中，加热到60℃，搅拌30min；所述的焦炭粉末为冶金焦炭粉末。2、称取15重量份的水，加热至80℃，然后称本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质材料制作的多孔保温炭块，其特征在于：由以下原料制备而成：以50～65重量份的焦炭粉末作为骨料，以5～10重量份的糊精粉末、5～10重量份的糖浆和15～25重量份的水作为粘结剂，以 1～5重量份的竹纤维和1～5重量份的纤维素作为生产辅料。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物质材料制作的多孔保温炭块，其特征在于：由以下原料制备而成：以50～65重量份的焦炭粉末作为骨料，以5～10重量份的糊精粉末、5～10重量份的糖浆和15～25重量份的水作为粘结剂，以1～5重量份的竹纤维和1～5重量份的纤维素作为生产辅料。


2.根据权利要求1所述的生物质材料制作的多孔保温炭块，其特征在于：所述竹纤维的直径为1～2mm、长度为10～20mm。


3.根据权利要求1-2任一项所述的生物质材料制作的多孔保温炭块的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1、先将混捏锅加热到55～75摄氏度，然后将50～65重量份的焦炭粉末、1～5重量份的竹纤维和1～5重量份的纤维素置于混捏锅中共混30～60分钟，得到混合均匀的基质粉末；
2、将所述的5～10重量份糊精粉末、5～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴沣，张谦，梁冉，康进才，葛艳辉，程雅琳，王志强，姜鹏，
申请(专利权)人：河南开炭新材料设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41