CN101602608A

CN101602608A - 一种水泥窑高温带用镁钙锆砖及其使用方法

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Publication number: CN101602608A
Application number: CNA2009100888248A
Authority: CN
Inventors: 冯运生; 李勇; 周伟; 李燕京; 康荣华; 李平; 王林俊; 高长贺; 李献明
Original assignee: BEIJING TONGDA REFRACTORY TECHNOLOGIES Co Ltd; University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: BEIJING TONGDA REFRACTORY TECHNOLOGIES Co Ltd; University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2009-07-20
Filing date: 2009-07-20
Publication date: 2009-12-16

Abstract

本发明属于耐火材料领域，涉及一种水泥窑高温带用镁钙锆砖及其使用方法。其特征是以优质镁砂和合成锆酸钙为主要原料，原料质量百分比为：5－1mm粗镁砂40－45％、1－0.088mm中镁砂15－20％、＜0.088mm细镁砂15－20％、1－0mm锆酸钙15％－25％，镁砂的氧化镁含量＞96％，锆酸钙的化学成分为氧化锆60－65％、氧化钙35－40％，混合后的原料加入纸浆废液进行混练、压制、干燥和＞1600℃烧成后制得镁钙锆砖。本发明根据不同水泥窑的不同运行情况，结合无铬砖的特点，分区替代镁铬砖，扬长避短，尽可能提高了高温带用耐火砖的性价比，实现了水泥窑用耐火砖的无铬化。

Description

一种水泥窑高温带用镁钙锆砖及其使用方法

技术领域：

本发明属于耐火材料领域，涉及一种水泥窑高温带用镁钙锆砖及其使用方法。根据不同水泥窑的不同运行情况，结合无铬砖的特点，分区替代镁铬砖，扬长避短，尽可能提高高温带用耐火砖的性价比，实现水泥窑用耐火砖的无铬化。

背景技术：

干法水泥窑高温带可分成烧成带和过渡带，具体见附图1。水泥窑高温带的窑衬经受最严重的热学、力学、化学破坏作用，全窑系统耐火材料总消耗量的60～70％发生在高温带，是使用条件最苛刻的部位。其中烧成带用耐火砖应具备良好的挂窑皮性能和抗熔蚀性能；过渡带用耐火砖应具备良好的热震稳定性能和抗机械磨损能力。由于镁铬砖具有良好的挂窑皮、抗热震和抗熔蚀等高温带所需要的性能，价格又便宜，因此在水泥窑高温带得到广泛应用。镁铬砖虽然在高温带使用具有较好的性价比，但镁铬砖在使用后会产生致癌的六价铬盐化合物(Cr⁶⁺)，窑衬拆除后镁铬残砖中的六价铬盐溶于水后会造成当地水源的污染，如误饮，会出现休克、呼吸困难，甚至肾功能衰竭等现象。

中国国家环境质量标准GB3838-88中对地面水环境质量的规定：饮用水Cr⁶⁺最高允许含量的单位为10^-8数量级(见表1)。水泥窑使用后的镁铬残砖的Cr⁶⁺可高达0.5％，如果得不到适当处理，将对环境造成非常严重的污染。

表1地面环境水关于Cr⁶⁺的质量标准

类别	I	II	III	IV
类别	I	II	III	IV	Cr⁶⁺最高允许浓度(mg/l)	0.01	0.05	0.05	0.05
水的用途	源头水	饮用水一级保护区	饮用水二级保护区	一般工业用水	Cr⁶⁺最高允许浓度(mg/l)	0.01	0.05	0.05	0.05

为解决水泥窑用镁铬砖的铬公害问题，国内外的耐火材料工作者多年来进行了大量研究工作，研制出多种无铬耐火砖，如新型镁铝尖晶石砖、硅莫砖等。但综合性能不及镁铬砖，因此目前要实现水泥窑高温带用耐材的无铬化，得根据不同无铬砖的优缺点，扬长避短，分区段替代镁铬砖，尽可能提高无铬砖的性价比。

发明内容：

本发明的目的是提供一种水泥窑高温带用镁钙锆砖，根据无铬砖的特点，分区替代镁铬砖，扬长避短，提高无铬砖的性价比，以实现水泥窑用耐火砖的无铬化。

一种水泥窑高温带用镁钙锆砖，其特征是以优质镁砂和合成锆酸钙为主要原料，以纸浆废液为结合剂，原料质量百分比为：5-1mm粗镁砂40-45％、1-0.088mm中镁砂15-20％、＜0.088mm细镁砂15-20％、1-0mm锆酸钙15％-25％，镁砂的氧化镁含量＞96％，锆酸钙的化学成分为氧化锆60～65％、氧化钙35％～40％，混合后的原料加入纸浆废液进行混练、压制、干燥和＞1600℃烧成后制得镁钙锆砖。结合剂为亚硫酸纸浆废液。

一种生产如上所述镁钙锆砖的制造方法，它包括以下步骤：

①、配料：＞96％氧化镁的镁砂：80％～85％，锆酸钙15％-25％，结合剂为亚硫酸纸浆废液。

②、混炼：混炼顺序为：先将镁砂等颗粒料倒入混料机干混2～3分钟，而后倒入结合剂亚硫酸纸浆废液，再混料2～3分钟，最后将共混细粉(镁砂和锆酸钙细粉)倒入，再混料10～12分钟。

③、成型：混料好的湿料困料1～2小时候压制成型，成型压机吨位≥400T。

④、干燥：在干燥窑干燥16小时以上，干燥窑入车口温度应小于70℃，干燥最高温度温度控制在140～160℃。

⑤、烧成：在高温隧道窑上烧成，烧成温度1600～1700℃，在高温下保温10～12小时，总的烧成时间在100～120小时。

如上所述镁钙锆砖用于烧成带，水泥窑过渡带采用市场现售的新型镁铝尖晶石砖、硅莫砖等砖。镁钙锆砖含锆，其抗熔蚀性比镁铬砖好，同时含钙，其挂窑皮性与镁铬砖相当，但该砖抗热震性能比镁铬砖略差。

表2无铬砖与镁铬砖性能对比^*

耐火砖种类	主矿相+副矿相	挂窑皮性能	抗热震性能	抗熔蚀性能	抗机械磨损
耐火砖种类	主矿相+副矿相	挂窑皮性能	抗热震性能	抗熔蚀性能	抗机械磨损	镁钙锆砖	方镁石+锆酸钙	+++	++	+++++	+++
镁铝尖晶石砖	方镁石+镁铝尖晶石	++	+++++	++	++++	镁钙锆砖	方镁石+锆酸钙	+++	++	+++++	+++
镁铝尖晶石砖	方镁石+镁铝尖晶石	++	+++++	++	++++	硅莫砖	莫来石+碳化硅	++	++++	++	+++++
镁铬砖	方镁石+复合尖晶石	+++	+++	+++	+++	硅莫砖	莫来石+碳化硅	++	++++	++	+++++

*---加号(+)越多，表明该项指标越好。

新型镁铝尖晶石砖主要以优质镁砂和镁铝尖晶石为主要原料，经高压成型，高温烧成制取。新型镁铝尖晶石砖是在保持综合性能稳定的基础上，针对使用部位，突出改进某些性能。例如将电熔镁铝尖晶石替换烧结镁铝尖晶石以提高尖晶石砖的抗水泥熟料侵蚀性；或者是通过按CaO/SiO₂＝2(摩尔比)引进适量的CaO和SiO₂，以提高尖晶石砖的挂窑皮性能。

硅莫砖以特级高铝矾土和碳化硅为主要原料，经高压成型，高温烧成而制得的无铬耐火砖。硅莫砖的常温和高温结构强度高，耐磨性好，适合在对耐磨性能要求较高的过渡带区域使用。

本发明在水泥窑烧成带用镁钙锆砖替代镁铬砖，在过渡带用新型镁铝尖晶石砖或硅莫砖替代镁铬砖，在尽可能提高耐火砖衬使用寿命的基础上进行了优化配置，使无铬砖的配套性价比接近镁铬砖，为实现水泥窑用耐材的无铬化提供了可靠依据。

附图说明：

图1为大型干法水泥窑高温带划分图。

具体实施方式：

实施例1：

大型干法水泥窑A，预分解窑型，规格设计产量5000T/D，燃料采用烟煤，窑运转率＞95％。针对窑A的无铬耐火砖配置见表3。

表3窑A无铬耐火砖配置

使用部位	下过渡带	烧成带	上过渡带
使用部位	下过渡带	烧成带	上过渡带	无铬砖种	新型镁铝尖晶石砖	镁钙锆砖1	新型镁铝尖晶石砖

窑A烧成带温度较高，故采取抗熔蚀性能和挂窑皮性能俱佳的的镁钙锆砖1。镁钙锆砖1具体制备工艺如下：

(1)配料：5～1mm 97高纯镁砂加入量45％，1～0.088mm97高纯镁砂加入量15％，＜0.088mm97高纯镁砂加入量20％，锆酸钙加入量20％，锆酸钙的化学成分为氧化锆65％、氧化钙35％。

(2)混炼：在混炼车间的混料机中混料，混炼顺序为：先将5～1与1～0.088mm镁砂等颗粒料倒入混料机干混3分钟，而后倒入结合剂亚硫酸纸浆废液，再混料3分钟，最后将共混细粉(镁砂和锆酸钙细粉)倒入，再混料12分钟即可。

(3)成型：混料好的湿料困料2小时后在630T摩擦式压砖机上压制成型，成型试样为水泥窑用鍥型砖，砖型尺寸为74/69×198×220mm。

(4)干燥：在干燥窑干燥16小时，干燥窑入车口温度60℃，干燥最高温度温度控制在150℃左右。

(5)烧成：在151米高温隧道窑上烧成，烧成温度1680℃，在高温下保温12小时，总的烧成时间在120小时左右。

过渡带窑皮不易挂稳，但由于窑运转率高，窑况稳定，窑内不易起大球，过渡带用耐火砖的机械磨损要求低，综合考虑，采用热震性能较好的新型镁铝尖晶石砖，其氧化铝含量一般在10.5％左右。

实施例2：

大型干法水泥窑B，预分解窑型，规格

设计产量2500T/D，燃料采用烟煤，窑运转率＞90％。针对窑B的无铬耐火砖配置见表4。

表4窑B无铬耐火砖配置

使用部位	下过渡带	烧成带	上过渡带
使用部位	下过渡带	烧成带	上过渡带	无铬砖种	硅莫砖/新型镁铝尖晶石砖	镁钙锆砖2	新型镁铝尖晶石砖/硅莫砖

窑B烧成带采取抗熔蚀性能和挂窑皮性能俱佳的的镁钙锆砖2。镁钙锆砖2具体制备工艺如下：

(1)配料：5～1mm 96高纯镁砂加入量45％，1～0.088mm97高纯镁砂加入量15％，＜0.088mm97高纯镁砂加入量25％，锆酸钙加入量15％，锆酸钙的化学成分为氧化锆60％、氧化钙40％。

(3)成型：混料好的湿料困料1小时后在400T摩擦式压砖机上压制成型，成型试样为水泥窑用鍥型砖，砖型尺寸为74/69×198×200mm。

(5)烧成：在151米高温隧道窑上烧成，烧成温度1650℃，在高温下保温12小时，总的烧成时间在120小时左右。

过渡带窑皮不易挂稳，但由于窑运转率较窑A低，窑况稳定性下降，窑内易起大球，过渡带用耐火砖的机械磨损要求提高，综合考虑，上下过渡带末端均采用耐磨性好的硅莫砖，上下过渡带靠近烧成带部位采用新型镁铝尖晶石砖，氧化铝含量在5-8％，该砖的挂窑皮性能和抗水泥熟料侵蚀性均比传统镁铝尖晶石砖好。

水泥窑高温带长度及过渡带与烧成带的长度比例依据不同窑况有所不同，因此无铬耐火砖具体配套需根据现场情况进行微调，但大致配套方案可按上述实施例进行。

Claims

1.一种水泥窑高温带用镁钙锆砖，其特征是以优质镁砂和合成锆酸钙为主要原料，原料质量百分比为：5-1mm粗镁砂40-45％、1-0.088mm中镁砂15-20％、＜0.088mm细镁砂15-20％、1-0mm锆酸钙15％-25％，镁砂的氧化镁含量＞96％，锆酸钙的化学成分为氧化锆60～65％、氧化钙35～40％，混合后的原料加入纸浆废液进行混练、压制、干燥和＞1600℃烧成后制得镁钙锆砖。

2.如权利要求1所述的一种水泥窑高温带用镁钙锆砖的制造方法，其特征是制备步骤如下

①、配料：＞96％氧化镁的镁砂：80％～85％，锆酸钙15％-25％，结合剂为亚硫酸纸浆废液；

②、混炼：混炼顺序为：先将镁砂倒入混料机干混2～3分钟，而后倒入结合剂亚硫酸纸浆废液，再混料2～3分钟，最后将镁砂和锆酸钙细粉倒入，再混料10～12分钟；

③、成型：混料好的湿料困料1～2小时候压制成型，成型压机吨位≥400T；

④、干燥：在干燥窑干燥16小时以上，干燥窑入车口温度小于70℃，干燥最高温度温度控制在140～160℃；

3.如权利要求1或2所述的一种水泥窑高温带用镁钙锆砖，其特征是镁铝尖晶石砖用于烧成带和对高温韧性要求较高的过渡带轮带区，水泥窑过渡带采用市场现售的新型镁铝尖晶石砖或硅莫砖。