CN102285808A

CN102285808A - 一种耐碱结构隔热一体化复合砖及制备方法

Info

Publication number: CN102285808A
Application number: CN2011101504632A
Authority: CN
Inventors: 王家邦
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2011-06-06
Filing date: 2011-06-06
Publication date: 2011-12-21

Abstract

一种耐碱结构隔热一体化复合砖，包括以致密耐碱耐火材料为原料制备的重质工作层和以轻质骨料和粉料为原料制备的轻质隔热层，由重质工作层和轻质隔热层复合而成，重质工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1～5∶3～1。以及提供一种耐碱结构隔热一体化复合砖的制备方法。本发明耐磨性良好、结构强度较高、保温隔热性能良好。

Description

一种耐碱结构隔热一体化复合砖及制备方法

技术领域

本发明涉及耐火材料，尤其是涉及一种耐火复合砖及制备方法。

背景技术

随着水泥生产新技术的不断出现，水泥生产主机设备向大型化方向发展，增加产量、提高质量、节能降耗、降低成本成为生产管理中增加效益的关键。现有的耐火砖和隔热砖大都为单一结构，使用时需将各种性能的砖配合使用，若在相对固定不动的设备上，如隧道窑、倒阎窑，配合使用都能满足要求；但在一些相对运动的设备上，如回转窑，配合使用就很难满足要求。一些厂家和研究单位对此进行了研究和攻关，并推出了一些重质和轻质相结合的复合砖，但由于轻质部分结构强度过低，无法满足使用要求而没有大范围推广，还是以重质砖为主。以海螺集团10000t/d的回转窑为例，前过渡带使用尖晶石砖、烧成带使用镁铬砖，由于尖晶石砖和烧成带使用的镁铬砖的导热系数大(≥2.7W/m·K)，使得窑筒体外壁温度较高(大约在380℃左右，高温时能达420℃)。筒体外壁温度较高，一方面使窑筒体散热增加，从而加大熟料热耗，引起熟料单位成本增加；另一方面极易使筒体受热膨胀，致使窑中部托轮瓦温度升高，尤其是在使用后期或夏季给设备的正常运行带来较大隐患。胴体过热增加了机械设备的损坏几率、加速了筒体变形，而筒体变形又加速了内衬的机械破坏，其结果是掉砖、停窑，影响水泥回转窑的运转率。因此若能在该部位使用耐火、隔热双重功能的复合砖不仅使过渡带部位的胴体温度降低，减少散热损失，而且也有利于设备维护，提高设备运转率。若在所有高温部位均使用复合不同部位结构特点的复合砖，则很好地解决了目前存在的问题。

发明内容

为了克服已有耐火复合砖及制备方法的耐磨性较差、结构强度较低、保温隔热性能较差的不足，本发明提供一种耐磨性良好、结构强度较高、保温隔热性能良好的耐碱结构隔热一体化复合砖及制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种耐碱结构隔热一体化复合砖，包括以致密耐碱耐火材料为原料制备的重质工作层和以轻质骨料和粉料为原料制备的轻质隔热层，由重质工作层和轻质隔热层复合而成，重质工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1～5∶3～1。

进一步，重质工作层中，成分质量百分含量为Al₂O₃为25～30％，SiO₂为60～70％，其余为原料引入的其他成分。

再进一步，所述重质工作层是以硅石、焦宝石或低铝腊石高硅耐碱材料为主要原料。所述的耐碱结构隔热一体化复合砖，其特征在于：所述轻质隔热层中轻质骨料为刚玉空心球、漂珠或轻质陶粒中的一种或几种的混合物。

更进一步，所述轻质隔热层中，各种种类的轻质骨料化学组分质量百分含量如下：1)刚玉空心球，其中Al₂O₃大于93％；2)漂珠，其中Al₂O₃％为25～40％，SiO₂％为50～65％％，其余为原料引入的其他成分；3)轻质陶粒，其中Al₂O₃％为18～25％，SiO₂％为55～65％％，其余为原料引入的其他成分。

一种耐碱结构隔热一体化复合砖的制备方法，所述制备方法的步骤如下：

(1)重质工作层配料：

所述重质工作层中，成分质量百分含量为Al₂O₃为25～30％，SiO₂为60～70％，其余为原料引入的其他成分。在配料时先将不大于325目粉料按比例配好后在球磨机中混合均匀，再在其余骨料颗粒与外加结合剂混合均匀后加入混合好的粉料，搅拌时间为10～30分钟。

(2)轻质隔热层配料：

所述轻质隔热层中轻质骨料为刚玉空心球、漂珠或轻质陶粒中的一种或几种的混合物。在配料时先把轻质骨料按比例和外加结合剂混合均匀，然后按比例加入粉料，搅拌时间为10～30分钟。

(3)成型：

完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，重质工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1～5∶3～1，加料后抽出隔板，采用振动加压或机压成型；

(4)烧成：

成型后的坯体取出经80～150℃烘干后装窑于1100～1350℃保温3～8小时烧成。

所述步骤(3)中，成型过程在振动压机、摩擦压机或油压机上进行。

所述步骤(1)中，重质工作层采用的原料颗粒级配为不小于1mm颗粒35～45％，小于1mm颗粒25～35％，不大于325目细粉25～35％，外加结合剂3～5％；

所述步骤(2)中，所述轻质隔热层采用的轻质骨料粒径为0.2～5mm，自然堆积密度0.3～1.0g/cm³，轻质隔热层中原料质量配比为轻质骨料55～70％，不大于325目细粉30～45％，外加结合剂6～10％，

所用的外加结合剂为黄糊精、磷酸溶液、磷酸二氢铝溶液、铝胶、硅胶、硫酸铝溶液的一种。

本发明具有的有益效果是：耐磨性良好、结构强度较高、保温隔热性能良好；不降低使用寿命的情况下，产品具有节约能耗，降低材料消耗和减少回转窑耐火材料用量，延长设备使用寿命。

附图说明

图1是耐碱结构隔热一体化复合砖结构图。

图中：1、重质工作层，2、轻质隔热层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

参照图1，一种耐碱结构隔热一体化复合砖，包括以致密耐碱耐火材料为原料制备的重质工作层1和以轻质骨料和粉料为原料制备的轻质隔热层2，由重质工作层1和轻质隔热层2复合而成，重质工作层1和轻质隔热层2的长度尺寸比例为1～5∶3～1。

重质工作层中，成分质量百分含量为Al₂O₃为25～30％，SiO₂为60～70％，其余为原料引入的其他成分。

所述重质工作层是以硅石、焦宝石或低铝腊石高硅耐碱材料为主要原料。所述的耐碱结构隔热一体化复合砖，其特征在于：所述轻质隔热层中轻质骨料为刚玉空心球、漂珠或轻质陶粒中的一种或几种的混合物。

所述轻质隔热层中，各种种类的轻质骨料化学组分质量百分含量如下：1)刚玉空心球，其中Al₂O₃大于93％；2)漂珠，其中Al₂O₃％为25～40％，SiO₂％为50～65％％，其余为原料引入的其他成分；3)轻质陶粒，其中Al₂O₃％为18～25％，SiO₂％为55～65％％，其余为原料引入的其他成分。

实施例1：

本实施例重质工作层所采用的原料及其质量百分含量为：

按上述配比，所得重质工作层成分的质量百分含量为Al₂O₃：25％，SiO₂：70％，Fe₂O₃：0.6％，其余为原料引入的其他成分。

轻质隔热层所采用的原料及其质量百分含量为刚玉空心球70％，高铝矾土20％，粘土10％，外加质量百分比浓度为20％的黄糊精溶液10％，其中所用刚玉空心球中Al₂O₃成分质量百分含量为93％。

耐碱结构隔热一体化复合砖制造方法包括以下步骤：：

(1)配料：重质工作层的配料工艺为先将不大于325目粉料按比例配好后在球磨机中混合均匀，然后在其余骨料颗粒与结合剂混合均匀后加入混合好的粉料，搅拌10分钟后备用；轻质隔热层的配料工艺为将；空心球按比例和黄糊精溶液混合均匀，然后按比例加入高铝矾土粉和粘土搅拌10分钟备用。

(2)成型：完成配料之后，根据材料的使用位置和磨损率及使用寿命确定重质工作层和轻质隔热层之间的尺寸比例，根据比例用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，加料后抽出隔板，采用摩擦压机加压成型。

(3)烧成：成型后的坯体取出经80℃烘干后装窑于1350℃保温3小时烧成。

实施例2：

本实施例重质工作层所采用的原料及其质量百分含量为：

按上述配比，所得重质工作层成分的质量百分含量为Al₂O₃：30％，SiO₂：65％，Fe₂O₃：1.2％，其余为原料引入的其他成分。

轻质隔热层所采用的原料及其质量百分含量为漂珠55％，高铝矾土35％，粘土10％，外加质量百分比浓度为20％的黄糊精溶液8％，其中所用漂珠成分质量百分含量：Al₂O₃％为25％，SiO₂％为65％，其余为原料引入的其他成分

耐碱结构隔热一体化复合砖制造方法包括以下步骤：：

(1)配料：重质工作层的配料工艺为先将不大于325目粉料按比例配好后在球磨机中混合均匀，然后在其余骨料颗粒与结合剂混合均匀后加入混合好的粉料，搅拌30分钟后备用；轻质隔热层的配料工艺为将；漂珠按比例和黄糊精溶液混合均匀，然后按比例加入高铝矾土粉和粘土搅拌30分钟备用。

(2)成型：完成配料之后，根据材料的使用位置和磨损率及使用寿命确定重质工作层和轻质隔热层之间的尺寸比例，根据比例用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，加料后抽出隔板，采用振动加压成型。

(3)烧成：成型后的坯体取出经150℃烘干后装窑于1250℃保温3小时烧成。

实施例3：

本实施例重质工作层所采用的原料及其质量百分含量为：

按上述配比，所得重质工作层成分的质量百分含量为Al₂O₃：30％，SiO₂：60％，Fe₂O₃：1.9％，其余为原料引入的其他成分。

轻质隔热层所采用的原料及其质量百分含量为陶粒55％，高铝矾土35％，粘土10％，外加质量百分比浓度为25％的磷酸溶液6％，其中所用陶粒中Al₂O₃成分质量百分含量：Al₂O₃％为18％，SiO₂％为65％％。

耐碱结构隔热一体化复合砖制造方法包括以下步骤：

(1)配料：重质工作层的配料工艺为先将不大于325目粉料按比例配好后在球磨机中混合均匀，然后在其余骨料颗粒与结合剂混合均匀后加入混合好的粉料，搅拌20分钟后备用；轻质隔热层的配料工艺为将；陶粒按比例和磷酸溶液混合均匀，然后按比例加入高铝矾土粉和粘土搅拌20分钟备用。

(3)烧成：成型后的坯体取出经120℃烘干后装窑于1100℃保温3小时烧成。

实施例4：

本实施例重质工作层所采用的原料及其质量百分含量为：

按上述配比，所得重质工作层成分的质量百分含量为Al₂O₃：29％，SiO₂：66％，Fe₂O₃：1.0％，其余为原料引入的其他成分。

轻质隔热层所采用的原料及其质量百分含量为刚玉空心球15％，漂珠15％，陶粒30％，高铝矾土30％，粘土10％，外加质量百分比浓度为25％的磷酸溶液8％，其中所用刚玉空心球中Al₂O₃成分质量百分含量为97％；所用漂珠成分质量百分含量：Al₂O₃％为25％，SiO₂％为50％，其余为原料引入的其他成分；所用陶粒中Al₂O₃成分质量百分含量：Al₂O₃％为25％，SiO₂％为55％％。

耐碱结构隔热一体化复合砖制造方法包括以下步骤：

(1)配料：重质工作层的配料工艺为先将不大于325目粉料按比例配好后在球磨机中混合均匀，然后在其余骨料颗粒与结合剂混合均匀后加入混合好的粉料，搅拌20分钟后备用；轻质隔热层的配料工艺为将；刚玉空心球、漂珠和陶粒按比例和磷酸二氢铝溶液混合均匀，然后按比例加入高铝矾土粉和粘土搅拌10分钟备用。

(2)成型：完成配料之后，根据材料的使用位置和磨损率及使用寿命确定重质工作层和轻质隔热层之间的尺寸比例，根据比例用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，加料后抽出隔板，采用油压机加压成型。

(3)烧成：成型后的坯体取出经100℃烘干后装窑于1300℃保温3小时烧成。

以上实例只是列出了一部分产品类型，采用上述方法制备的复合砖均在本专利申请保护范围之内。以上实例只是列出了一部分产品类型，采用上述方法制备的复合砖均在本专利申请保护范围之内。

Claims

1.一种耐碱结构隔热一体化复合砖，其特征在于：包括以致密耐碱耐火材料为原料制备的重质工作层和以轻质骨料和粉料为原料制备的轻质隔热层，由重质工作层和轻质隔热层复合而成，重质工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1～5∶3～1。

2.如权利要求1所述的耐碱结构隔热一体化复合砖，其特征在于：重质工作层中，成分质量百分含量为Al₂O₃为25～30％，SiO₂为60～70％，其余为原料引入的其他成分。

3.如权利要求1或2所述的耐碱结构隔热一体化复合砖，其特征在于：所述重质工作层是以硅石、焦宝石或低铝腊石高硅耐碱材料为主要原料。

4.如权利要求1或2所述的耐碱结构隔热一体化复合砖，其特征在于：所述轻质隔热层中轻质骨料为刚玉空心球、漂珠或轻质陶粒中的一种或几种的混合物。

5.如权利要求4所述的耐碱结构隔热一体化复合砖，其特征在于：所述轻质隔热层中，各种种类的轻质骨料化学组分质量百分含量如下：1)刚玉空心球，其中Al₂O₃大于93％；2)漂珠，其中Al₂O₃％为25～40％，SiO₂％为50～65％％，其余为原料引入的其他成分；3)轻质陶粒，其中Al₂O₃％为18～25％，SiO₂％为55～65％％，其余为原料引入的其他成分。

6.一种如权利要求1所述的耐碱结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于：所述制备方法的步骤如下：

(1)重质工作层配料：

(2)轻质隔热层配料：

(3)成型：

(4)烧成：

7.如权利要求6所述的耐碱结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，成型过程在振动压机、摩擦压机或油压机上进行。

8.如权利要求6或7所述的耐碱结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，重质工作层采用的原料颗粒级配为不小于1mm颗粒35～45％，小于1mm颗粒25～35％，不大于325目细粉25～35％，外加结合剂3～5％。

9.如权利要求6或7所述的耐碱结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述轻质隔热层采用的轻质骨料粒径为0.2～5mm，自然堆积密度0.3～1.0g/cm³，轻质隔热层中原料质量配比为轻质骨料55～70％，不大于325目细粉30～45％，外加结合剂6～10％。

10.如权利要求6或7所述的耐碱结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于：所用的外加结合剂为黄糊精、磷酸溶液、磷酸二氢铝溶液、铝胶、硅胶、硫酸铝溶液的一种。