CN102115335A

CN102115335A - 水泥回转窑过渡带用新型耐磨硅莫氮砖

Info

Publication number: CN102115335A
Application number: CN2009102661135A
Authority: CN
Inventors: 冯运生; 李献明; 王林俊; 康华荣; 高长贺; 董胜英; 周新功; 周伟; 王治峰
Original assignee: GONGYI TONGDA ZHONGYUAN REFRACTORY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GONGYI TONGDA ZHONGYUAN REFRACTORY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2011-07-06

Abstract

本发明为水泥回转窑过渡带应用的一种耐火材料定型制品，其经过机压成型、高温煅烧而成，本发明中将氮化硅或氮化硅铁引入传统硅莫砖或硅莫红砖中，由于氮化硅在氧化气氛下开始氧化温度为1300℃，而碳化硅在氧化气氛下的开始氧化温度为800℃，所以能明显改善硅莫砖的抗氧化能力，同时由于氮化硅比碳化硅具有更小的线膨胀系数、更低的导热系数、更强的抗碱侵蚀能力，所以制成的新型氮硅莫砖具有的更低的导热系数，较小的体积变化，更加优异的抗碱侵蚀能力。经本方法制成的硅莫砖在水泥回转窑过渡带上使用，能明显降低筒体温度，不易被氧化，从而延长水泥窑过渡带耐材的使用寿命，寿命可达1.5～2年，特别适用于窑内气氛变化频繁的回转窑的上下过渡带。

Description

水泥回转窑过渡带用新型耐磨硅莫氮砖

技术领域

本发明涉及一种耐火砖，尤其是涉及使用在大型水泥回转窑上下过渡带的抗氧化、低导热的硅莫砖。

背景技术

目前在水泥回转窑上下过渡带普遍使用两种砖，镁铝尖晶石砖和硅莫砖。镁铝尖晶石砖主要是导热系数高，在1000℃时，导热系数达到3.0，以至于上下过渡带外表皮筒体温度达到380～400℃，除了造成燃料的浪费外，还易造成筒体变形，从而将窑内的砖脱落，剥落及破损，影响使用寿命。当回转窑上下过渡带选择硅莫砖时，硅莫砖的导热系数偏小，1000℃时，导热系数为1.7，可以有效降低水泥回转窑筒体表面的问题，降至320℃，节约燃料和提高效率。但是普通硅莫砖致命的弱点就是抗氧化能力差，当在氧化气氛下，尤其是在焚烧固体废弃物的时候，是窑内气氛波动非常大，碱硫蒸汽浓度加大，对硅莫砖的侵蚀和氧化是致命的，所以如何防止硅莫砖被氧化成为研究的课题。

发明内容

针对目前水泥窑上下过渡带，本发明提供了一种低导热、耐氧化、高耐磨的耐磨硅莫氮砖。为了实现以上目的，本发明在传统硅莫砖、硅莫红砖中引入氮化硅或氮化硅铁。

氮化硅，为高级耐火原料，表1中列出氮化硅和碳化硅主要指标参数。从表1中可以看出氮化硅在热导率、线膨胀率、抗侵蚀方面的性能均由于碳化硅，尤其在氧化气氛下，氮化硅的开始氧化温度最低为1300℃，SiC在空气中加热到800℃时即开始氧化，1000～1300℃时的氧化速度缓慢，生成SiO₂玻璃保护膜。1300℃以后保护膜中开始结晶出方石英，相变引起保护膜开裂，从而氧化速度有所增加。所以以氮化硅来取代或部分取代硅莫砖中的碳化硅，会收到良好的效果。

表1氮化硅和碳化硅的性能比较

	氮化硅	碳化硅
			线膨胀率m/℃	2.75×10^-6	5～6.8×10^-6
开始氧化温度(在氧化气氛下)	1300～1400℃	800～900℃
			硬度	9.5	9.2
热导率(800℃)	16.7w·m^-1·k^-1	36.2w·m^-1·k^-1

氮化硅铁具有与氮化硅类似的特性，铁主要起助熔剂的作用，有利于氮化硅的烧结。Si₃N₄是共价键化合物，不易与氧化物烧结，然而金属相Fe可以起助烧结的作用；而且Fe还可起塑性相作用，改善烧结材料的性能。所以随着Si₃N₄-Fe的加入，烧结性越来越好，导致常温抗折强度、常温耐压强度、高温抗折强度、耐磨性及线变化率的提高和气孔率的下降。但Si₃N₄-Fe的加入量超过一定范围，过量的铁，不论是以Fe或氧化铁的形式存在，对整个材料都成为一种有害物质，其整体性能下降明显。

因此，本发明在传统硅莫砖、硅莫红砖中引入氮化硅或氮化硅铁，以高铝矾土、棕刚玉、红柱石、碳化硅、氮化硅、氮化硅铁、粘土等为主要原料，外加1～5％木质素磺酸溶液为结合剂，高压成型，并经高温烧结而成。原料中各组分重量百分含量如下：

特级高铝矾土骨料0～6mm Al₂O₃≥80％ 50～70％

碳化硅 0～1mm SiC≥90％ 0～20％

碳化硅 ≤0.088mm SiC≥90％ 0～20％

棕刚玉细粉 0～10％

红柱石粉 5～20％

氮化硅 0～15％

氮化硅铁 0～10％

粘土 3～8％。

各原料按上述比例混合，在630T摩擦压砖机上成型，经高温烧结而成。

本发明的硅莫氮砖，化学成分重量百分含量如下：Al₂O₃ 60～75％，SiC 0～20％，Si₃N₄ 0～15％，Si₃N₄-Fe 0～10％，SiO₂ 20～30％，其它成分1～8％，其它成分包括CaO、TiO₂、Na₂O、K₂O，当在硅莫砖中引入0～10％氮化硅铁时，在检测过程中以Fe₂O₃形式计算在内。

比较例：

特级高铝矾土骨料 0～6mm Al₂O₃≥85％ 60％

碳化硅 0～1mm SiC≥95％ 3％

碳化硅 ≤0.088mm SiC≥95％ 15％

棕刚玉细粉 0％

红柱石粉 14％

氮化硅 0％

氮化硅铁 0％

粘土 5％

外加木质素磺酸溶液 3％

表2列出了各产品的主要指标。

表2各产品的主要指标

本发明的硅莫氮砖中，氮化硅中的各元素重量百分含量如下：Si 55～65％、N 35～45％、Fe＜3％、O＜2.5％；氮化硅铁中各元素重量百分含量如下：Si 48～53％、N＞30％、Fe 12～16％、O＜2.5％。

本发明的引入氮化硅或氮化硅铁的硅莫氮砖，在日产5000吨的水泥窑过渡带上使用，运行期间，有效降低筒体表面温度，筒体温度降低到320℃，节能效果十分明显，运行周期长，可到达1年半以上，提高了水泥窑的工作效率。

具体实施方式

实施例1：

特级高铝矾土骨料 0～6mm Al₂O₃≥85％ 55％

碳化硅 0～1mm SiC≥95％ 3％

碳化硅 ≤0.088mm SiC≥95％ 8％

棕刚玉细粉 5％

红柱石粉 14％

氮化硅 7％

氮化硅铁 0％

粘土 5％

外加木质素磺酸溶液 3％

实施例2：

特级高铝矾土骨料 0～6mm Al₂O₃≥85％ 54％

碳化硅 0～1mm SiC≥95％ 2％

碳化硅 ≤0.088mm SiC≥95％ 3％

棕刚玉细粉 6％

红柱石粉 14％

氮化硅 7％

氮化硅铁 5％

粘土 5％

外加木质素磺酸溶液 5％

从表2可以看出，本发明加入了氮化硅或氮化硅铁的实施例1、2与未加氮化硅或氮化硅铁的比较例相比，具有低导热、高耐磨、耐碱蚀、耐氧化等优点，大大提高了水泥窑的工作效率。

Claims

1.一种硅莫氮砖，其特征在于：主要原料为高铝矾土、棕刚玉、红柱石、碳化硅、氮化硅、氮化硅铁、粘土等，外加1～5wt％木质素磺酸溶液为结合剂，高压成型，并经高温烧结而成，原料中各组分重量百分含量如下：

特级高铝矾土骨料 0～6mm Al₂O₃≥80％ 50～70％

碳化硅 0～1mm SiC≥90％ 0～20％

碳化硅 ≤0.088mm SiC≥90％ 0～20％

棕刚玉细粉 0～10％

红柱石粉 5～20％

氮化硅 0～15％

氮化硅铁 0～10％

粘土 3～8％。

2.根据权利要求1的硅莫氮砖，其化学成分重量百分含量如下：Al₂O₃ 60～75％，SiC 0～20％，Si₃N₄ 0～15％，Si₃N₄-Fe 0～10％，SiO₂ 20～30％，其它成分1～8％，所述的其它成分包括CaO、TiO₂、Na₂O、K₂O，当在硅莫砖中引入0～10％氮化硅铁时，在检测过程中以Fe₂O₃形式计算在内。

3.根据权利要求1的硅莫氮砖，其中氮化硅中各元素重量百分含量如下：Si 55～65％、N35～45％、Fe＜3％、O＜2.5％。

4.根据权利要求1-3的硅莫氮砖，其中氮化硅铁中各元素重量百分含量如下：Si 48～53％、N＞30％、Fe 12～16％、O＜2.5％。