CN101585710B

CN101585710B - 一种焦炉装煤口用耐火材料

Info

Publication number: CN101585710B
Application number: CN2008100379949A
Authority: CN
Inventors: 甘菲芳; 徐志栋; 姜伟忠; 金宝
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2028-05-23
Also published as: CN101585710A

Abstract

一种焦炉装煤口用耐火材料，其原料成分质量百分比为：焦宝石或矾土中的一种或两种35～50％，废粘土砖0～20％，堇青石20～35％，硅微粉3～5％，活性氧化铝微粉3～5％，兰晶石3～5％，高铝水泥5～10％，复合聚磷酸盐，外加，0.2～0.5％。本发明焦炉装煤口材料，浇注料强度70MPa以上，浇注料热震稳定性非常好，浇注料保温性能比粘上砖好。制成不定形浇注料，浇注成符合装煤口外形要求的耐火材料预制块，经过干燥烘烤后，取代原来的小块粘土砖和铁圈，安装在装煤口部位进行使用。本发明特别适应装煤口的使用条件，提高焦炉装煤口使用寿命，保证焦炉生产的顺行。

Description

一种焦炉装煤口用耐火材料

技术领域

本发明属于耐火材料领域，特别涉及一种焦炉装煤口用耐火材料。

背景技术

焦炉是一种复杂的热工炉窑，它的工作寿命在25～40年，其砌筑体的严密性和炉体各部位的寿命，决定了焦炉巨大的经济效益及对环保的贡献度。炼焦过程是在封闭的炭化室中完成，炼焦煤就是通过装煤口加入焦炉碳化室中。

国内外绝大多数焦炉装煤口都是由许多小块的粘土砖及一个铁圈砌筑组合而成，焦炉装煤口一般最高使用温度在1100℃左右，在装煤时，温度急剧下降，炼焦时温度又上升，因此装煤口区域耐火材料处在急冷急热的温度变化中。装煤前启开盖和装完煤盖上盖的操作中，装煤口要经受机械的冲撞。

焦炉装煤口耐火材料都是普通粘土砖砌筑，上面放置凹形铸铁圈。由于小块砖砌筑砖缝多，容易漏煤气，细缝处结碳造成装煤口面抬高现象，使炉面不够平整。荒煤气经常从粘土砖缝中溢出而腐蚀拉条，粘土砖绝热性能不好，也使拉条处在比较高的温度下，容易变形损坏。由于粘土砖强度比较低，导致装煤口在使用过程中容易损坏，造成维修量很大。经常影响焦炉的正常生产。

目前国内外焦炉装煤口仍然是小块的异型的粘土砖砌筑而成，上置一铸铁圈结构，装煤口附近火道沿粘土砖缝窜漏荒煤气，漏气率占全炉立火道漏气的75％。由于装煤口圈与粘土异型砖之间无法粘结密实而长石墨，使炉圈上涨，据测定三个月石墨厚度为40mm左右，从而造成炉圈冒烟。热修工每年用近15～20％的时间更换装煤口，操作环境恶劣，更换时还需打开上升管盖放散煤气，对炉体有直接危害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焦炉装煤口用耐火材料，浇注料强度70MPa以上，浇注料热震稳定性非常好，浇注料保温性能比粘土砖好，制备方便，同时，满足清洁生产、保护环境和资源节省等发展的要求。

本发明的装煤口的焦炉装煤口材料，主要由焦宝石或高铝矾土、废粘土砖、堇青石为主要原料，添加超微粉，以水泥为结合剂，制成不定形浇注料，浇注成符合装煤口外形要求的耐火材料预制块，经过干燥烘烤后，取代原来的小块粘土砖和铁圈，安装在装煤口部位进行使用。该材料具有强度高、热震稳定性好、保温性能好的特点，特别适应装煤口的使用条件，以提高焦炉装煤口使用寿命，保证焦炉生产的顺行。

具体地，本发明的一种焦炉装煤口用耐火材料，其原料成分质量百分比为：焦宝石或矾土中的一种或两种35～50％，废粘土砖0～20％，堇青石20～35％，硅微粉3～5％，活性氧化铝微粉3～5％，兰晶石3～5％，高铝水泥5～10％，复合聚磷酸盐，外加，0.2～0.5％。

本发明选用焦宝石或矾土、废粘土砖为主原料，因为装煤口的使用温度不会超过1100℃，不必要用耐火性能很高的原料，否则会增加原料成本，加入35～50％份重的焦宝石或矾土中的一种或两种。

焦炉上废弃的粘土砖很多，为节省资源，经破碎为颗粒后，作为浇注料的原料之一，加入0～20％份重。

本发明的另一种主原料是堇青石，堇青石(2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂)具有很低的热膨胀系数(25～1000℃平均为1.5×10^-6/℃)，在热震性能要求高的耐火材料中含有堇青石材料，不仅具有良好的耐高温性能，而且还有很好的抗热震性能。由于装煤口材料要求热震性能非常高，但使用温度在1100℃以下，是很适合堇青石的应用特点的。加入量为20～30％份重。因为堇青石是多孔类轻质材料，加入量多强度就大大降低，而热震性也没有因为堇青石量多改善，反而还降低。因此控制堇青石加入量在20～35％份重，材料的综合性能很好。

本发明的浇注料采用了高铝水泥为结合剂，高铝水泥是以铝酸一钙(CA)为主要矿物的水泥，CA具有很高的水硬活性，硬化迅速，是水泥早强的重要矿物成分。本发明的装煤口材料经过低温烘烤后就可直接使用，在使用温度下还可形成更高的强度。所以首先要求材料早期强度高。通过试验研究高铝水泥5～10％份重，浇注料有最佳的综合性能。水泥加入量太少，装煤口耐火材料的强度不够，加入量太多，材料中带入的CaO太多，会影响装煤口长期的使用效果。

本发明浇注料所采用的微粉有硅微粉，SiO₂微粉水化凝固后，在表面形成较大数量的Si-OH基(硅烷醇)，脱水后聚合形成Si-O-Si结合的网络状微粉链，使浇注料具有较高的强度，这种结构不随温度提高而削弱。加入的硅微粉量在3～5％份重范围内，有良好的流动性能，同时材料也有较好的中、低温强度。

为进一步强化基质，提高浇注料的烧结性、高温性能，在基质中加入了活性氧化铝微粉。在使用时，反应活性很高的SiO₂微粉和活性Al₂O₃微粉能发生反应生成莫来石晶相，有利于提高热震稳定性和高温强度，加上微粉的活性烧结作用，进一步促进组织致密化，从而提高了材料的耐用性。加入量为3～5％份重。加入量少发挥的作用不明显，加入量太多，不仅会增加材料的成本，而且施工时需要的加水量会增加，影响其物理性能。

由于该浇注料施工水量比一般致密浇注料相对较多，气孔率多。在反复温度变化下长期使用会出现收缩裂纹，因此，本发明中加入部分兰晶石3～5％份重，它在一定温度下长期使用过程中，会转化成莫来石晶相，并有体积膨胀，可减少装煤口材料的收缩，但如果加入量太多，则材料的膨胀太大，反而影响其物理性能。

本发明的浇注料中加入复合聚磷酸盐作为减水剂，经试验研究，采用单一的磷酸盐的减水效果比复合聚磷酸盐要差30％以上。复合磷酸盐的加入量外加0.2～0.5％份重，减水效果明显。

以上材料分别称重经过搅拌机混合均匀后制成不定形耐火材料，再加水搅拌后通过振动成型浇注成预制块，预制块经养护干燥，再经过500℃×24小时的烘烤，就制成了焦炉装煤口预制块，可以直接在现场上使用。

本发明所制得的装煤口浇注料强度高、抗热震性优异、保温性能优良。材料根据装煤口结构需要浇注成不同形状的预制块，经过低温烘烤后即可安装在炉门上使用。本发明制成的装煤口使用寿命是粘土砖的5倍以上，有利于环境保护和综合经济效益的提高。

本发明的有益效果

根据焦炉装煤口的使用条件及对耐火材料的性能要求，本发明以高铝-堇青石材质体系的不定形浇注料来取代装煤口的粘土耐火砖。在本发明技术中，以焦宝石或高铝矾土、废粘土砖、堇青石为主要原料，添加超微粉，以水泥为结合剂，制成不定形浇注料，浇注成符合装煤口外形要求的耐火材料预制块，经过干燥烘烤后，取代原来的小块粘土砖和铁圈，安装在装煤口部位进行使用。

本发明技术与原有技术相比，有以下不同点：

1、材料组成及制备方法不一样。

原有技术的装煤口耐火材料是粘土耐火砖，主要原料为粘土熟料(如焦宝石等硬质粘土、矾土)90～60％，加入结合粘土(软质或半软质粘土)10～40％，加入少量临时结合剂，先混练成半干状态的泥料，机压成型成砖坯，经过干燥和高温烧成后制成粘土砖。现场使用时将粘土砖一块一块的砌筑成装煤口形状，砌筑的火泥产生强度后才可使用。制作及施工工艺相对复杂。

本发明技术的装煤口耐火材料主要以焦宝石、高铝矾土、废粘土砖颗粒、堇青石为主要原料，添加超微粉，以水泥为结合剂，材料混合均匀后即制成浇注料。再将浇注料加水浇注成装煤口预制块，经过干燥和低温烘烤后就完成了装煤口的制备。应用时只要把装煤口预制块安装在装煤口部位就可，制作简单，应用非常方便。

2、材料性能不一样。

原有技术的粘土砖常温耐压强度低，经实测为36.2MPa，经常在使用过程中由于取盖和闭盖的机械碰撞而损坏。本发明的装煤口浇注料强度70MPa以上，在应用过程中由于高温作用，强度还会进一步增大。

粘土砖抗急冷急热性能比较差，实测指标为10次(1100℃-水冷循环次数)，这是粘土砖容易损坏的重要原因之一。而本发明的装煤口浇注料热震稳定性非常好，热震实测指标＞45次(1100℃-水冷循环次数)。

装煤口浇注料保温性能比粘土砖好，由于加入了堇青石等轻质骨料，浇注料的导热率为0.8W/mk，而粘土砖的导热率为1.240W/mk。

3、应用效果不一样

材料性能的不一样导致了应用效果不一样，装煤口浇注料强度高能够比较好地经受开、闭盖机械应力的碰撞；热震稳定性好，能够适应装煤口温度100～1100℃急剧而频繁的变化，装煤口不开裂不剥落；装煤口材料导热系数低，保温性能好，这样可以使焦炉炉顶散热减少以节省能源，还具有较好的绝热效果可以更好地保护炉顶横拉条，有利于焦炉的长寿。因此本发明的焦炉装煤口耐火材料更符合现场的使用条件和要求。

本发明的装煤口浇注料强度高能够比较好地经受开、闭盖机械应力的碰撞；热震稳定性好，能够适应装煤口温度100～1100℃急剧而频繁的变化，装煤口不开裂不剥落；装煤口材料导热系数低，保温性能好，这样可以使焦炉炉顶散热减少以节省能源，还具有较好的绝热效果可以更好地保护炉顶横拉条，有利于焦炉的长寿。因此本发明的焦炉装煤口耐火材料更符合现场的使用条件和要求。

具体实施方式

本发明的有关实施例和与粘土砖比较例的组成与性能见表1、2。

表1焦炉装煤口耐火材料与比较例的组成对比

表2焦炉装煤口耐火材料与比较例的性能对比

比较例是从现场取来的焦炉装煤口粘土砖实测值，从中可以看出其强度和热震性都不如本发明的实施例，导热率也比装煤口浇注料高，因而达不到很好的使用效果。

本发明实施例则通过各种原料科学组合应用，体现了优异的综合性能，成本也较低，更适合在焦炉装煤口条件下使用。

本发明技术可以推广到国内外焦炉及耐火材料生产企业。该技术有利于环保和焦炉的清洁生产。装煤口使用寿命长，大量减少维修量，有利于资材的节省，有利于焦炉长寿。因而具有广泛的推广应用价值。

Claims

1. 一种焦炉装煤口用耐火材料，其原料成分质量百分比为：

焦宝石或矾土中的一种或两种 35～50％，

废粘土砖 0～20％，

堇青石 20～35％，

硅微粉 3～5％，

活性氧化铝微粉 3～5％，

兰晶石 3～5％，

高铝水泥 5～10％，

复合聚磷酸盐，外加 0.2～0.5％。