CN101260003B - 氢氧化铝稀相流态化焙烧炉不定形耐火材料炉衬 - Google Patents

氢氧化铝稀相流态化焙烧炉不定形耐火材料炉衬 Download PDF

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Abstract

一种氢氧化铝稀相流态化焙烧炉不定形耐火材料的炉衬，炉衬按不同部位采用不同的耐火材料配置，耐火浇注料总Al2O3≥65％，组成高铝质并经除铁处理颗粒料的组份是：5-8mm20份；3-5mm18份；1-3mm20份；0-1mm12份；180目硅石细粉5份；200目高铝质细粉9份；325目高铝质细粉5份；SiO2微粉(＜10μm)3份；早强型铝酸盐水泥8份。本发明的优点是：在抗折、耐压、烧后线变化，特别是在热震稳定性和耐磨性方面均优于进口耐火浇注料，使用温度在200～1200之间均能保持良好强度性能，且有较好的高温柔韧性和急冷急热性，耐冲刷磨损，其突出点是1100℃水冷抗热震稳定性≥40次，1100℃×3h耐磨性2.98cm3，800℃热面导热系数1.266W.m-1.k-1，制成的工艺简单，成本低，节约能源，使用寿命长。

Description

氢氧化铝稀相流态化焙烧炉不定形耐火材料炉衬
技术领域
本发明涉及一种氢氧化铝稀相流态化焙烧炉不定形耐火材料的炉衬，属无机非金属材料领域。
背景技术
国内引进稀相流态化焙烧炉应用以丹麦史密斯公司的汽态悬浮焙烧炉(以下简称GSC炉)居多，其焙烧状态是：极短时间内完成10％含水量氢氧化铝的脱水和向氧化铝的晶格转变。GSC炉要求炉衬材料耐10％含水量氢氧化铝在高温焙烧状态下形成氧化铝，和物料、高温气流逆向行驶的腐蚀和磨损冲刷。
引进大吨位引进GSC炉系统的特点是：①分离单元多，用多个混联分离单元的组合来完成快速高产的工艺脱水功能。②系统的每一单元担负着多项工艺功能，既要完成对上下级单元的动力和物料流的输送功能，又要完成本级的物料脱水和分级功能，同时要将已分级出来的物料烟气向上级单元反馈输送。③整个系统是密闭的，靠气体输送并传递热能来完成工艺要求。如果系统某个环节出现问题，就造成全系统操作偏离，甚至系统振荡失控。因此要求系统的整体稳定性。
目前国内GSC炉炉衬材料的特点是：
材料指标和炉衬技术一直沿用引进时国外的技术文件，材料理化指标由各国的检验体系得出供给我国，而炉衬原材料生产指标及产品检验标准没有国产化。这种指标差异使我国多年来不能很好解决焙烧炉炉衬材料问题。本发明总结2000年以来材料工业与筑炉工程中标应用的体会及经验，研发出适合国情，性价比高理化指标优于国外指标的组合GSC炉衬材料提供了良好的技术储备。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术的不足，解决GSC炉炉衬材料的国产化应用问题，提供一种性价比高的耐火材料和合理的炉衬耐火材料设置，从而降低成本，延长炉衬使用寿命。
本发明的技术方案是：炉衬按不同部位采用不同的耐火材料配置，耐火浇注料总Al2O3≥65％，其高铝质并经除铁处理颗粒料的组份是：
5-8mm               15-25份
3-5mm               13-23份
1-3mm               15-25份
0-1mm               7-17份
180目硅石细粉       2-8份
200目高铝质细粉     6-12份
325目高铝质细粉     2-8份
SiO2微粉(＜10μm)   1-5份
早强型铝酸盐水泥    5-11份
本发明所采用的高铝质并经除铁处理颗粒料的组份是：
5-8mm    20份
3-5mm    18份
1-3mm    20份
0-1mm               12份
180目硅石细粉       5份
200目高铝质细粉     9份
325目高铝质细粉     5份
SiO2微粉(＜10μm)   3份
早强型铝酸盐水泥    8份
本发明如上述所述的高铝质颗粒原料和细粉选择的组份，其耐磨耐火浇注料总Al2O3≥75％由如下特级铝矾土除铁颗粒料组成，其组份是：
5-8mm              5-15份
3-5mm              6-12份
1-3mm              5-15份
0-1mm              3-9份
200目高铝粉        3-7份
200目棕刚玉粉      5-11份
325目高铝粉        3-7份
SiO2微粉(＜10μm)  2-6份
CA-50铝酸盐水泥    5-11份
本发明如高铝质并经除铁处理颗粒料的组份所述的组配方法，其获得刚玉质耐磨耐火浇注料Al2O3≥78％的材料组成，其组份是：
5-8mm    6-16份
3-5mm    5-10份
1-3mm              15-25份
0-1mm              3-9份
200目高铝质细粉    3-9份
180目硅石细粉      1-7份
320目高铝质细粉    2-8份
200目棕刚玉细粉    2-8份
铬刚玉、200目细粉  1-5份(Al2O3≥80％，Cr2O3≮12％)
CA-50铝酸盐水泥4-11份
CO1-CO4冷却器下锥体及各段烟气管道内衬处(使用温度在1000℃以下)采用普通低水泥浇注料，取代进口浇注料HY-3(即国内流行的DCL-45牌号)，本发明的系列材料与国外材料理化指标对比见表1，明显看到国产天然矿物为原料的炉衬材料在抗折、耐压、烧后线变化，特别是在热震稳定性和耐磨性方面均优于进口耐火浇注料。(国外材料锑系引进时无耐磨性、热震稳定性考核指标)
表1汽态悬浮焙烧炉用主要耐火材料的理化指标对比
  牌号 最高使用温度℃ 耐火度℃ 密度g/cm3 抗压(折)度N.mm-2 导热系数W.m-1.k-1 线变化率％ 耐磨性cm 热震稳定性1100℃水冷
110℃  500℃ 1000℃ 400℃ 600℃ 1000℃
  HY-3进口(DCL-45) 1400 1695 2.2 47 45 800℃1.1 1200℃1.3 1000℃-0.3 -- -
  洛华*LH-1501 1500 1760 2.3 54.9Mpa 53.8Mpa 800℃0.969 1100℃×3h-0.2 5.86 ≥25次
*引自国材质检(委)字(2006)2518号报告、国材质检(委)字(2007)1847号报告
AO2、PO2-PO4等单位设备下锥体部分(使用温度在1300℃以下)采用莫来石质浇注料取代进口浇注料HY-8，(暨国内流行的DCL-50牌号)各设备的下料管要求使用温度在200～1200之间均能保持良好强度性能，且有较好的高温柔韧性和急冷急热性，耐冲刷磨损。表2给出了国内外材料的理化指标对比，国外材料没有耐磨性的标准，国内材料耐磨性均值常温磨损量(1000℃×3h烧后)3.78cm3，不但好于国外产品，就是比起YB/T4109-2002“循环流化床专用耐磨耐火浇注料”标准7-9cm3要好得多。线变化率好于国外材料，常规的抗压(折)均优于国外材料，耐磨耐冲刷且具有一定的柔韧性的主要原因。
表2汽态悬浮焙烧炉用主要耐火材料的理化指标对比
  牌号   最高使用温度℃ 耐火度℃ 密度g/cm3 抗压(折)强度N.mm-2 导热系数W.m-1.k-1 线变化率％ 耐磨性cm 热震稳定性1100℃水冷
110℃ 500℃ 1000℃ 400℃ 600℃ 1000℃
  HY-3进口(DCL-45) 1450 1695 2.2 80(10) 80(10) 80(10)   800℃1.3 1200℃1.5 1000℃-0.2 -- -
“洛华”LH-1503 1530 ＞1800 2.28 103(15)(Mpa) 98.1(10.3)(Mpa) 800℃1.142 1100℃-0.2 3.99 ≥40次
PO4主焙烧器的炉膛和高温分离PO3进气口部分温度高达1500℃以上，筒体形状较大，要求材料具有优良的高温强度和体积稳定性，以防止炉墙龟裂导致保温层粉化穿通从而毁坏炉墙，造成恶性循环。该部位采用刚玉-莫来石质高档浇注料；来代替HY-12(DCL-55)，表3的理化指标对比明显的看出，刚玉-莫来石质高耐磨浇注料各项理化指标均优于进口材料。其突出点是1100℃水冷抗热震稳定性≥40次，1100℃×3h耐磨性2.98cm3，800℃热面导热系数1.266W.m-1.k-1，足见优质国产与天然耐火材料在GSC炉上应用替代进口人工合成材料其优势所在，其应用结果更是令人满意。筒体炉衬的轻质耐火材料共同组成高温下长期保持强度和体积稳定性的耐火炉衬，其理化指标、性价比和施工方面均超过进口浇注料。
表3汽态悬浮焙烧炉用主要耐火材料的理化指标对比
牌号 最高使用温度℃ 耐火度℃ 密度g/cm3 抗压(折)强度N.mm-2 导热系数W.m-1.k-1 线变化率％ 耐磨性cm 热震稳定性1100℃水冷
110℃ 500℃ 1000℃ 400℃ 600℃ 1000℃
  HY-3进口(DCL-45) 1450 1755 2.5 100(12) 100(12) 100(12) 800℃1.5 1200℃1.6 1000℃-0.2 - -
“洛华”LH-1504-1 1550 ＞1800 2.9 109.5(15.8)(Mpa) 1.266 1100℃-0.2 2.98 ≥40次
本发明的优点是：
1、在抗折、耐压、烧后线变化，特别是在热震稳定性和耐磨性方面均优于进口耐火浇注料。
2、使用温度在200～1200之间均能保持良好强度性能，且有较好的高温柔韧性和急冷急热性，耐冲刷磨损。
3、材料具有优良的高温强度和体积稳定性，以防止炉墙龟裂导致保温层粉化穿通从而毁坏炉墙，造成恶性循环。
4、其突出点是1100℃水冷抗热震稳定性≥40次，1100℃×3h耐磨性2.98cm3，800℃热面导热系数1.266W.m-1.k-1，足见优质国产与天然耐火材料在GSC炉上应用替代进口人工合成材料其优势所在，其应用结果更是令人满意。
5、筒体炉衬的轻质耐火材料共同组成高温下长期保持强度和体积稳定性的耐火炉衬，其理化指标、性价比和施工方面均超过进口浇注料。
6、使用的原材料充足，制成的工艺简单，成本低，节约能源，使用寿命长。
具体实施方式
材料配伍中，高铝质颗粒原料和细粉选择符合“行标”YB/T5179-1993“优质高铝矾土熟料”；棕刚玉选择符合“国标”GB/T2478-1996“普通磨料棕刚玉”；硅微粉选择符合“行标”YB/T115-1997“不定形耐火材料用二氧化硅微粉”；硅石细粉选择符合“行标”YB/T5268-1999“硅石”，其它材料参照行业或企业标准选购。
实施例1
配制高铝质并经除铁处理颗粒料的材料，耐火浇注料总Al2O3≥65％，其组份是：
5-8mm    20份
3-5mm    18份
1-3mm              20份
0-1mm              12份
180目硅石细粉      5份
200目高铝质细粉    9份
325目高铝质细粉    5份
SiO2微粉(＜10μm)  3份
早强型铝酸盐水泥   8份
实施例2
配制特级铝矾土除铁颗粒料的材料，耐磨耐火浇注料总Al2O3≥75％，其组份是：
5-8mm             10份
3-5mm             9份
1-3mm             10份
0-1mm             6份
200目高铝粉       5份
200目棕刚玉粉     8份
325目高铝粉       5份
SiO2微粉(＜10μm) 4份
CA-50铝酸盐水泥   8份
实施例3
配制特级高铝颗粒材料，刚玉质耐磨耐火浇注料Al2O3≥78％，其组份是：
5-8mm              11份
3-5mm              8份
1-3mm              10份
0-1mm              6份
200目高铝质细粉    6份
180目硅石细粉      4份
320目高铝质细粉    5份
200目棕刚玉细粉    5份
铬刚玉、200目细粉  3份(Al2O3≥80％，Cr2O3≮12％)
CA-50铝酸盐水泥    7份

Claims (3)

1.一种氢氧化铝稀相流态化焙烧炉不定形耐火材料的炉衬，炉衬按不同部位采用不同的耐火材料配置，耐火浇注料总Al2O3≥65％，其特征在于：所述的不定形耐火材料由高铝质并经除铁处理颗粒料、180目硅石细粉、200目高铝质细粉、325目高铝质细粉、SiO2微粉和早强型铝酸盐水泥组成，各种材料的组份如下：
组成高铝质并经除铁处理颗粒料的组份是：5-8mm 15-25份、3-5mm 13-23份、1-3mm 15-25份和0-1mm 7-17份；
180目硅石细粉2-8份；
200目高铝质细粉6-12份；
325目高铝质细粉2-8份；
SiO2微粉＜10μm 1-5份；
早强型铝酸盐水泥5-11份。
2.根据权利要求1所述的一种氢氧化铝稀相流态化焙烧炉不定形耐火材料的炉衬，其特征在于：耐磨耐火浇注料总Al2O3≥75％，所述的不定形耐火材料由特级铝矾土除铁颗粒料、200目高铝粉、200目棕刚玉粉、325目高铝粉、SiO2微粉和CA-50铝酸盐水泥组成，各种材料的组份如下：
组成特级铝矾土除铁颗粒料的组份是：5-8mm 5-15份、3-5mm6-12份、1-3mm 5-15份和0-1mm 3-9份；
200目高铝粉3-7份；
200目棕刚玉粉5-11份；
325目高铝粉3-7份；
SiO2微粉＜10μm 2-6份；
CA-50铝酸盐水泥5-11份。
3.根据权利要求1所述的一种氢氧化铝稀相流态化焙烧炉不定形耐火材料的炉衬，其特征在于：获得刚玉质耐磨耐火浇注料总Al2O3≥78％，所述的不定形耐火材料由刚玉质耐磨耐火浇注料、200目高铝质细粉、180目硅石细粉、320目高铝质细粉、200目棕刚玉细粉、铬刚玉200目细粉和CA-50铝酸盐水泥组成，各种材料的组份如下：
组成刚玉质耐磨耐火浇注料的组份是：5-8mm 6-16份、3-5mm5-10份、1-3mm 15-25份和0-1mm 3-9份；
200目高铝质细粉3-9份；
180目硅石细粉1-7份；
320目高铝质细粉2-8份；
200目棕刚玉细粉2-8份；
铬刚玉200目细粉1-5份，其中Al2O3≥80％，Cr2O3≮12％；
CA-50铝酸盐水泥4-11份。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1880263A (zh) * 2006-04-29 2006-12-20 郑州华西耐火新材料工程有限公司 高炉热风炉用隔热、高强纤维喷射料

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武杏荣等.高铝质耐磨浇注料的研制.安徽工业大学学报19 1.2002,19(1),34-37.
武杏荣等.高铝质耐磨浇注料的研制.安徽工业大学学报19 1.2002,19(1),34-37. *

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