CN101265076A - 蓄热式换热器用轻质镁砖及其制法 - Google Patents

Abstract

一种蓄热式换热器用轻质镁砖，属于耐火材料技术领域，其特征是，所述轻质镁砖本质上采用如下重量份的原料制成：工业镁砂50～80份，粉煤灰10～30份，粘土5～20份，硼酸盐1～3份。本发明首次在轻质镁砖中引入了粉煤灰，不但能够保护环境、降低成本，而且本发明制得的轻质镁砖抗热震性能好、强度高、保温效果好完全可以替代现有技术的轻质镁砖。

Description

蓄热式换热器用轻质镁砖及其制法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种蓄热式换热器用轻质镁砖及其制法。

背景技术

蓄热式高温空气燃烧技术(High Temperature Air Combustion，HTAC)，又被称为无焰燃烧技术(Flameless Combustion)，是20世纪90年代以来在发达国家开始普遍推广应用的一种全新燃烧技术，它具有高效烟气余热回收和高温预热空煤气以及低污染排放等多重优越性。该项技术的应用包括玻璃窑炉用蓄热体、化工行业以及冶金行业中各种类型烧料的加热炉、钢包烘烤器、热处理炉，应用前景十分广阔。而蓄热式换热器所用的主要材料是镁砖，镁砖是一种重要的碱性耐火材料，由于氧化镁属于碱性物质，对碱性炉渣的侵蚀抵抗能力强，因此广泛应用于各种包括蓄热式换热器在内的各种碱性窑炉。

新型的蓄热式燃烧器采用了新型的蓄热陶瓷材料，极大地缩小了蓄热体的体积，大幅度提高了烟气余热回收的效率，使助燃空气和煤气可以预热到较高的高温(大于1000℃)，而排烟温度则降至100℃左右。这使得窑炉的效率得到大幅度的提高，并且能耗大大降低。由于空气、煤气预热温度很高，导致了窑炉内的燃烧与传统的低温空气燃烧有很大的区别，火焰更加稳定，温度更加均匀，污染物的排放量更低。随着蓄热热交换技术的发展，对蓄热体的结构材料提出了更高的要求，要求镁砖不仅抗热震性能好，还要求强度高、保温效果好，从而减少热损失，提高使用寿命。因此其推广应用前景极为广阔。但是，现有的镁砖容重大，所用原料纯净，成本高；还必须在换热器的外部加很厚的保温层，因而换热器所用材料多，成本高，体积庞大。

粉煤灰是火力发电厂排放的固体工业废渣。据统计其堆放量已达6亿吨，并且每年以1.2亿吨的产量排放和堆存，而粉煤灰综合利用率仅为30％，主要用于水泥原料和筑路、回填等中等技术领域，在镁砖生产中尚未有报道。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明的目的之一是提供一种抗热震性能好、强度高、保温效果好的新型轻质镁砖，主要应用于蓄热式换热器；本发明的目的之二是提供了所述轻质镁砖的制法。

本发明具体采用如下技术方案，即：

一种蓄热式换热器用轻质镁砖，其特征是，所述轻质镁砖本质上采用如下重量份的原料制成：

工业镁砂50～80份，粉煤灰10～30份，粘土5～20份，硼酸盐1～3份。

所述的硼酸盐是硼酸钠、硼酸钾、硼酸铝、硼酸镁、硼酸钙中的一种或者多种任意混合使用。

所述轻质镁砖的理化性质如下：

体积密度小于1.8g/cm³，0.2MPa荷重软化开始温度≥1550℃，高温耐压强度≥60MPa，热震稳定性/800℃≥50次。

所述蓄热式换热器用轻质镁砖的制法，其特征是，包括如下步骤：

1)原料混合，粉碎至临界直径为1～3mm；

2)成型、干燥；

3)烧结：在最高温度为1550-1600℃下烧成5～12小时；

4)研磨加工、包装。

本发明中采用的所有原料均是市售的工业级商品。

与现有技术的轻质镁砖相比，本发明的有益效果在于：

1)为蓄热式换热器提供抗热震性能好、强度高、保温效果好的新型轻质镁砖作为结构材料，使换热器节能、使用寿命长。

2)首次在轻质镁砖配方中引入一定比例的粉煤灰和钢渣，镁砖微观结构中形成以方镁石为主晶相、夹杂二铝酸钙和针状铁酸钙镁晶相的复合结构，降低整体材料的热膨胀系数，提高抗热震性。

3)本发明的砖体结构中具有一定数量的闭口气孔，容重低，保温性能好，可减薄蓄热体的保温层，降低蓄热体的成本。

具体实施方式

实施例

1)配料：按照表1配料。

表1配料表(单位：重量份)

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							工业镁砂	50	60	65	70	75	80
粉煤灰	30	25	20	20	15	10
							粘土	20	15	15	10	10	5
硼酸盐	1	2	3	1	2	3
							钢渣	1	2	3	4	5	0

所述的硼酸盐是硼酸钠、硼酸钾、硼酸铝、硼酸镁、硼酸钙中的一种或者多种任意混合使用。采用的所有原料均为市售工业级商品。

2)将工业镁砂、粉煤灰、粘土、钢渣粉碎至最大粒径为1～3mm，然后加入硼酸盐溶液，混合至均匀(约5～10分钟)；

3)将混炼好得粉料进行成型；

4)烧结：在最高温度为1550-1600℃下烧成5～12小时；

5)按照客户要求研磨加工、包装得本发明得轻质镁砖。

Claims (5)

1.一种蓄热式换热器用轻质镁砖，其特征是，所述轻质镁砖本质上采用如下重量份的原料制成：

工业镁砂50～80份，粉煤灰10～30份，粘土5～20份，硼酸盐1～3份。

2.根据权利要求1所述的蓄热式换热器用轻质镁砖，其特征是，所述原料中添加有1～5份的钢渣。

3.根据权利要求1所述的蓄热式换热器用轻质镁砖，其特征是，所述的硼酸盐是硼酸钠、硼酸钾、硼酸铝、硼酸镁、硼酸钙中的一种或者多种任意混合使用。

4.根据权利要求1-3任一项所述的蓄热式换热器用轻质镁砖，其特征是，所述轻质镁砖的理化性质如下：

体积密度小于1.8g/cm³，0.2MPa荷重软化开始温度≥1550℃，高温耐压强度≥60MPa，热震稳定性/800℃≥50次。

5.权利要求1所述蓄热式换热器用轻质镁砖的制法，其特征是，包括如下步骤：

1)原料混合，粉碎至临界直径为1～3mm；

2)成型、干燥；

3)烧结：在最高温度为1550-1600℃下烧成5～12小时；

4)研磨加工、包装。