CN100357692C - 一种工业反应炉工作衬浇注材料及炉衬衬砌方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工业反应炉工作衬浇注材料及炉衬衬砌方法。包括氧化铝保温层材料，高铝质中间层材料，按质量比还含致密刚玉，锆莫来石，氧化铬，锆英石超细粉，三氧化二铝微粉，铝酸钙水泥；衬砌方法为：铝酸钙水泥除外，称量原料倒入搅拌机中干混、预混料装袋待用；浇注外保温层，再浇注中间层，最后浇注内层工作衬，内层工作衬浇注时将预混料与铝酸钙水泥按比例倒入搅拌机，先干混，再加水湿混然后出料倒入模板体内，用插入振动器振动成型；24小时后脱模，自然养护3天，烘烤后使用。施工简单，材料性能稳定，抗气流冲刷能力强和耐高温性能好，能降低生产成本，使用寿命达8～10个月，适用于炭黑反应炉内衬材料，社会和经济效益明显。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业反应炉炉衬耐火材料，特别适用于油炉法炭黑炉的工作衬浇注材料及炉衬衬砌的方法。
背景技术
炭黑是现代国民经济中不可缺少的重要化工原料之一。其中90％用于橡胶工业，其余用于油墨、涂料、塑料、合成革等其它领域。炭黑对国家交通运输的发展，实现农业机械化，以及提高人民物质和精神文明建设具有十分重大意义。
油炉法炭黑是当代炭黑工业最主要的生产方法，我国炭黑反应炉炉衬，一般采用三层结构：高温性能好的最内层，绝热性能好的中间层和轻质隔热的外层。
炭黑反应炉炉衬的最内层工作衬直接接触高温气流，现有技术主要采用铬刚玉砖作最内层工作衬，其砖型复杂，砌缝多，抗气流冲刷能力差，寿命一般仅为4个月，且拆除时，还要将绝热性能好的中间层和轻质隔热的外层保温层同时也拆除，使拆除工作量加大，成本增高。
发明内容
本发明的目的是提供一种施工方法简单，材料性能稳定，使用寿命长，抗气流冲刷能力强和高温性能好，能降低生产成本，施工方便的一种工业反应炉工作衬浇注材料。
本发明的另一目的是提供产品的炉衬衬砌方法。
实现本发明目的的技术方案是这样解决的：包括氧化铝空心球的轻质隔热的外层保温层材料，高强高铝质的绝热性能好的中间层材料，本发明的突出特点在于在内层工作衬浇注材料按质量比，还包括有75％～85％的电熔致密刚玉，≤5％的电熔锆莫来石，4％～8％的氧化铬，≤4％的锆英石超细粉，5％～10％的三氧化二铝微粉，4％～8％的铝酸钙水泥；所说的内层工作衬材料的粒度级配质量比为：其中5～8mm粒度的致密刚玉应占总质量比的10～15％，3～5mm粒度致密刚玉应占总质量比的10～15％，1～3mm粒度致密刚玉应占总质量比的15～20％，0～1mm粒度致密刚玉应占总质量比的25～30％，＜0.074mm粒度致密刚玉应占总质量比的4～7％，＜0.088mm粒度电熔锆莫来石应占总质量比的5％以下；＜0.088mm粒度氧化铬应占总质量比的3～5％，D50≤3μm粒度锆英石超细粉应占总质量比的4％以下，D50≤5μm粒度三氧化二铝微粉应占总质量比的5～10％，粒度为勃氏法比表面积4012cm2/g的铝酸钙水泥应占总质量比的4～8％。
一种实现权利要求1产品的炉衬衬砌方法，按下述步骤进行：a、铝酸钙水泥除外，按配比要求准确称量各种原料倒入强制式搅拌机中干混4～8分钟；b、出料，经皮带输送至料仓，料仓下设包装机，装入内塑外编织袋，25Kg/袋，为预混料，待用；c、根据炉型要求，首先浇注氧化铝空心球的轻质隔热的外层保温层，待成型再浇注高强高铝质的绝热性能好的中间层，最后在中间层外支好模板准备浇注内层工作衬，其各层浇注厚度依次分别为保温层100～150mm，中间层150～200mm，内层工作衬200～250mm；d、内层工作衬浇注时，将预混料与铝酸钙水泥按比例倒入强制式搅拌机，再干混3～5分钟，加水湿混4～7分钟，其加水量为5～6％，然后出料倒入模板体内，用插入振动器振动成型；e、24小时后脱模，自然养护3天，按烘烤制度烘烤后即可投入使用。
本发明采用Al2O3-Cr2O3-ZrO2-SiO2系低水泥浇注材料作为工作内衬，同时结合高强高铝质的绝热性能好的中间层和氧化铝空心球的轻质隔热的外层保温层，均为浇注成型，施工方便，浇注体气密性和保温性较原砌砖大大提高，使内层工作衬寿命延长，可达8个月以上。且一个炉役后，只需拆除工作内衬，中间层和保温层可使用二至三个炉役，极大地减少了生产成本。
本发明以电熔致密刚玉为主材质；加入锆莫来石既可提高材料的抗蚀性，又可提高材料的韧性；加入锆英石超细粉，在加热过程中其分解为ZrO2和新生SiO2，后者与氧化铝粉生成莫来石，使材料致密，也提高抗热震性和韧性；氧化铬与刚玉可无限固溶，与莫来石可有限固溶，所形成的固溶体使材料紧密结合。同时，氧化铬能吸收炭黑反应炉炉气中的杂质CaO，形成熔点高达2300℃左右的固溶体，使材料高温下产生液相量少，提高材料高温下抵抗炭黑炉炉气中杂质侵蚀的能力。
本发明与现有技术相比，提供一种施工方法简单，材料性能稳定，使用寿命长，抗气流冲刷能力强和耐高温性能好，能降低生产成本，浇注成型，施工方便的一种工业反应炉工作衬浇注材料。上述浇注材料可极大提高浇注体的抗侵性和耐热震性。使用寿命达8～10个月，中间层和保温层可使用二至三个炉役，极大地降低了综合成本，主要适用于油炉法炭黑炉内衬材料，也可以用于其他烧结炉作为炉内工作衬浇注材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的内容作进一步说明包括氧化铝空心球的轻质隔热的外层保温层材料，高强高铝质的绝热性能好的中间层材料，内层工作衬浇注材料按质量比，还包括有75％～85％的电熔致密刚玉，≤5％的电熔锆莫来石，4％～8％的氧化铬，≤4％的锆英石超细粉，5％～10％的三氧化二铝微粉，4％～8％的铝酸钙水泥；所说的内层工作衬材料的粒度级配质量比为：其中5～8mm粒度的致密刚玉应占总质量比的10～15％，3～5mm粒度致密刚玉应占总质量比的10～15％，1～3mm粒度致密刚玉应占总质量比的15～20％，0～1mm粒度致密刚玉应占总质量比的25～30％，＜0.074mm粒度致密刚玉应占总质量比的4～7％，＜0.088mm粒度电熔锆莫来石应占总质量比的5％以下；＜0.088mm粒度氧化铬应占总质量比的3～5％，D50≤3μm粒度锆英石超细粉应占总质量比的4％以下，D50≤5μm粒度三氧化二铝微粉应占总质量比的5～10％，粒度为勃氏法比表面积4012(cm2/g)的铝酸钙水泥应占总质量比的4～8％。
对原材料的要求如下：材料名称 指标电熔致密刚玉 Al2O3≥98～99％电熔锆莫来石 Al2O340～46％，ZrO234～36％氧化铬 Cr2O3≥98～99％锆英石 ZrO266～68％，SiO231～33％三氧化二铝微粉 Al2O398～99％铝酸钙水泥 Al2O369～71％，CaO 29～31％粒度范围材料粒度范围：0～8mm，其中致密刚玉的粒径为0.044～8.00mm，电熔锆莫来石粒径为＜0.088mm，氧化铬粒径为＜0.088mm，锆英石超细粉为D50≤3μm，三氧化二铝微粉为D50≤5μm。
材料堆积密度用Andreassen分布方程CEFT/100＝(D/DL)q计算，q值取0.23或0.25，以达到振动最大堆积密度。
一种实现权利要求1产品的炉衬衬砌方法，按下述步骤进行：a、铝酸钙水泥除外，按配比要求准确称量各种原料倒入强制式搅拌机中干混4～8分钟；b、出料，经皮带输送至料仓，料仓下设包装机，装入内塑外编织袋，25Kg/袋，为预混料，待用；c、根据炉型要求，首先浇注氧化铝空心球的轻质隔热的外层保温层，待成型再浇注高强高铝质的绝热性能好的中间层，最后在中间层外支好模板准备浇注内层工作衬，其各层浇注厚度依次分别为保温层100～150mm，中间层150～200mm，内层工作衬200～250mm；d、内层工作衬浇注时，将预混料与铝酸钙水泥按比例倒入强制式搅拌机，再干混3～5分钟，加水湿混4～7分钟，其加水量为5～6％，然后出料倒入模板体内，用插入振动器振动成型；e、24小时后脱模，自然养护3天，按烘烤制度烘烤后即可投入使用。
实施例1包括氧化铝空心球的轻质隔热的外层保温层材料，高强高铝质的绝热性能好的中间层材料，内层工作衬浇注材料按质量比，还包括有电熔致密刚玉75％，电熔锆莫来石4％，氧化铬4％，锆英石超细粉4％，三氧化二铝微粉9％，铝酸钙水泥4％。所说的内层工作衬浇注材料的粒度级配质量比为：其中致密刚玉5～8mm粒度的致密刚玉应占总质量比的12％，3～5mm粒度致密刚玉应占总质量比的12％，1～3mm粒度致密刚玉应占总质量比的19％，0～1mm粒度致密刚玉应占总质量比的25％，＜0.074mm粒度致密刚玉应占总质量比的7％；电熔锆莫来石＜0.088mm粒度为4％，氧化铬＜0.088mm粒度为4％，锆英石超细粉D50≤3μm粒度为4％，三氧化二铝微粉D50≤5μm粒度为9％，铝酸钙水泥4％。
炉衬衬砌方法，按下述步骤进行：a、铝酸钙水泥除外，按配比要求准确称量各种原料倒入强制式搅拌机中干混5分钟；b、出料，经皮带输送至料仓，料仓下设包装机，装入内塑外编织袋，25Kg/袋，为预混料，待用；
c、根据炉型要求，首先浇注氧化铝空心球的轻质隔热的外层保温层，待成型再浇注高强高铝质的绝热性能好的中间层，最后在中间层外支好模板准备浇注内层工作衬，其各层浇注厚度依次分别为保温层100～150mm，中间层150～200mm，内层工作衬200～250mm；d、内层工作衬浇注时，将预混料与铝酸钙水泥按比例倒入强制式搅拌机，再干混5分钟，加水湿混7分钟，其加水量为5～6％，然后出料倒入模板体内，用插入振动器振动成型；e、24小时后脱模，自然养护3天，按烘烤制度烘烤后即可投入使用。
实施例2包括氧化铝空心球的轻质隔热的外层保温层材料，高强高铝质的绝热性能好的中间层材料，内层工作衬浇注材料按质量比，还包括有电熔致密刚玉77％，电熔锆莫来石3％，氧化铬4％，锆英石超细粉3％，三氧化二铝微粉7％，铝酸钙水泥6％；所说的内层工作衬浇注材料的粒度级配质量比为：其中致密刚玉5～8mm粒度的致密刚玉应占总质量比的12％，3～5mm粒度致密刚玉应占总质量比的12％，1～3mm粒度致密刚玉应占总质量比的20％，0～1mm粒度致密刚玉应占总质量比的26％，＜0.074mm粒度致密刚玉应占总质量比的7％；电熔锆莫来石＜0.088mm粒度为3％，氧化铬＜0.088mm粒度为4％，锆英石超细粉D50≤3μm粒度为3％，三氧化二铝微粉D50≤5μm粒度为7％，铝酸钙水泥6％。
一种实现权利要求1产品的炉衬衬砌方法，按下述步骤进行：a、铝酸钙水泥除外，按配比要求准确称量各种原料倒入强制式搅拌机中干混5分钟；b、出料，经皮带输送至料仓，料仓下设包装机，装入内塑外编织袋，25Kg/袋，为预混料，待用；c、根据炉型要求，首先浇注氧化铝空心球的轻质隔热的外层保温层，待成型再浇注高强高铝质的绝热性能好的中间层，最后在中间层外层支好模板准备浇注内层工作衬，其各层浇注厚度依次分别为保温层100～150mm，中间层150～200mm，内层工作衬200～250mm；d、内层工作衬浇注时，将预混料与铝酸钙水泥按比例倒入强制式搅拌机，再干混3分钟，加水湿混4分钟，其加水量为5～6％，然后出料倒入模板体内，用插入振动器振动成型；e、24小时后脱模，自然养护3天，按烘烤制度烘烤后即可投入使用。
实施例3包括氧化铝空心球的轻质隔热的外层保温层材料，高强高铝质的绝热性能好的中间层材料，内层工作衬浇注材料按质量比，还包括有电熔致密刚玉77％，电熔锆莫来石5％，氧化铬3％，锆英石超细粉4％，三氧化二铝微粉6％，铝酸钙水泥5％；所说的内层工作衬浇注材料的粒度级配质量比为：其中致密刚玉5～8mm粒度的致密刚玉应占总质量比的14％，3～5mm粒度致密刚玉应占总质量比的14％，1～3mm粒度致密刚玉应占总质量比的17％，0～1mm粒度致密刚玉应占总质量比的25％，＜0.074mm粒度致密刚玉应占总质量比的7％；电熔锆莫来石＜0.088mm粒度为5％，氧化铬＜0.088mm粒度为3％，锆英石超细粉D50≤3μm粒度为4％，三氧化二铝微粉D50≤5μm粒度为6％，铝酸钙水泥5％。
一种实现权利要求1产品的炉衬衬砌方法，按下述步骤进行：a、铝酸钙水泥除外，按配比要求准确称量各种原料倒入强制式搅拌机中干混5分钟；b、出料，经皮带输送至料仓，料仓下设包装机，装入内塑外编织袋，25Kg/袋，为预混料，待用；c、根据炉型要求，首先浇注氧化铝空心球的轻质隔热的外层保温层，待成型再浇注高强高铝质的绝热性能好的中间层，最后在中间层外层支好模板准备浇注内层工作衬，其各层浇注厚度依次分别为保温层100～150mm，中间层150～200mm，内层工作衬200～250mm；d、内层工作衬浇注时，将预混料与铝酸钙水泥按比例倒入强制式搅拌机，再干混4分钟，加水湿混5分钟，其加水量为5～6％，然后出料倒入模板体内，用插入振动器振动成型；e、24小时后脱模，自然养护3天，按烘烤制度烘烤后即可投入使用。
综上所述，现有技术炉龄短，修复炉衬时，要将三层炉衬同时拆除，不断浪费了材料，还增加修复的时间，造成经济损失。采用本发明材料制作的反应炉炉衬是整体性浇注，提高了保温、密封性，为此，延长了反应炉炉龄，同时在第一次修复炉衬时，只拆除内层内层工作衬，只有在第二次或第三次修复炉衬时，才将中间绝热层和外保温层也拆除，因此，该发明的显著进步就在炉龄比现有技术的炉龄提高了一倍以上，修复时间及材料大大降低，相对现有技术增加了产量。
Claims (2)
1.一种工业反应炉工作衬浇注材料，包括氧化铝空心球的轻质隔热的外层保温层材料，高强高铝质的绝热性能好的中间层材料，其特征在于内层工作衬浇注材料按质量比，还包括有75％～85％的电熔致密刚玉，≤5％的电熔锆莫来石，4％～8％的氧化铬，≤4％的锆英石超细粉， 5％～10％的三氧化二铝微粉，4％～8％的铝酸钙水泥；所说的内层工作衬材料的粒度级配质量比为：其中5～8mm粒度的致密刚玉应占总质量比的10～15％，3～5mm粒度致密刚玉应占总质量比的10～15％，1～3mm粒度致密刚玉应占总质量比的15～20％，0～1mm粒度致密刚玉应占总质量比的25～30％，＜0.074mm粒度致密刚玉应占总质量比的4～7％，＜0.088mm粒度电熔锆莫来石应占总质量比的5％以下；＜0.088mm粒度氧化铬应占总质量比的3～5％，D50≤3μm粒度锆英石超细粉应占总质量比的4％以下，D50≤5μm粒度三氧化二铝微粉应占总质量比的5～10％，粒度为勃氏法比表面积4012cm2/g的铝酸钙水泥应占总质量比的4～8％。
2.一种实现权利要求1产品的炉衬衬砌方法，按下述步骤进行：a、铝酸钙水泥除外，按配比要求准确称量各种原料倒入强制式搅拌机中干混4～8分钟；b、出料，经皮带输送至料仓，料仓下设包装机，装入内塑外编织袋，25kg/袋，为预混料，待用；c、根据炉型要求，首先浇注氧化铝空心球的轻质隔热的外层保温层，待成型再浇注高强高铝质的绝热性能好的中间层，最后在中间层外支好模板准备浇注内层工作衬，其各层浇注厚度依次分别为保温层100～150mm，中间层150～200mm，内层工作衬200～250mm；d、内层工作衬浇注时，将预混料与铝酸钙水泥按比例倒入强制式搅拌机，再干混3～5分钟，加水湿混4～7分钟，其加水量为5～6％，然后出料倒入模板体内，用插入振动器振动成型；e、24小时后脱模，自然养护3天，按烘烤制度烘烤后即可投入使用。
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