CN102285811A - 一种刚玉尖晶石质结构隔热一体化复合砖及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种刚玉尖晶石质结构隔热一体化复合砖，包括刚玉尖晶石质重质工作层和以轻质骨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，重质工作层轻质隔热层的长度尺寸比例为1～5∶2～1。以及提供一种刚玉尖晶石质结构隔热一体化复合砖的制备方法。本发明抗热震性好、耐火度高、结构强度大及保温隔热性能好。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，尤其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，并推出了一些重质材料和轻质材料相结合的复合砖，但由于轻质工作层结构强度过低，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，由于前过渡带尖晶石砖和烧成带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和烧成带部位的筒体温度降低，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
为了克服已有单一刚玉尖晶石砖导热系数大、散热严重的缺点，本发明采用重质和轻质相结合的方式来降低导热系数，同时为克服现 有轻质砖强度小、耐火度低的缺点，本发明复合砖轻质工作层采用空心球作为骨料，保证重质工作层和轻质工作层的结合强度和性能匹配。
本发明的目的在于提供具有抗热震性好、耐火度高、结构强度大及保温隔热性能好的刚玉尖晶石结构隔热一体化复合砖及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种刚玉尖晶石质结构隔热一体化复合砖，包括刚玉尖晶石质重质工作层和以轻质骨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，重质工作层轻质隔热层的长度尺寸比例为1～5∶2～1。
进一步，重质工作层中成分质量百分含量为Al2O3％≥80％，MgO％为10～20％，其余为原料引入的其他成分。
优选的，所述重质工作层原料由白刚玉、板状刚玉、尖晶石、镁砂中的几种组成。
轻质隔热层中采用的轻质骨料为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝空心球、铬刚玉空心球、锆刚玉空心球中的一种或几种的混合物。
轻质隔热层中采用的轻质骨料的化学组分质量百分含量如下：氧化铝空心球中的成分质量百分含量为Al2O3％＞98％，刚玉空心球中的成分质量百分含量为Al2O3％＞93％，镁铝空心球中的成分质量百分含量Al2O3为0.1～99.9％，MgO为0.1～99.9％，铬刚玉空心球中的成分质量百分含量Al2O3为70～99.9％，Cr2O3为0.1～30％，锆刚玉中的成分质量百分含量Al2O3为90～99.9％，ZrO2为0.1～10％。
一种刚玉尖晶石质结构隔热一体化复合砖的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)重质工作层配料：重质工作层中成分质量百分含量为Al2O3％≥80％，MgO％为10～20％，其余为原料引入的其他成分。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10～30分钟后备用；
(2)轻质隔热层配料：轻质隔热层中采用的轻质骨料为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝空心球、铬刚玉空心球、锆刚玉空心球中的一种或几种的混合物。先把轻质骨料称量好，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10～30分钟备用；
(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，致密工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1～5∶2～1，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1650～1800℃保温3～8小时烧成。
进一步，所述步骤(3)中，成型过程在振动压机或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质量百分含量为不小于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，空心球粒径为0.2～5mm，自然堆积密度0.6～1.0g/cm3，轻质隔热层采用的原料质量配比为空心球55～70％，不大于325目细粉30～45％，外加结合剂6～10％。
所用的外加结合剂可以为黄糊精、纸浆废液、木质磺酸盐溶液或甲基纤维素溶液。
本发明有益效果是：克服了一般重质砖导热系数大的缺点，提供了一种具有抗热震性好、耐火度高、结构强度大及保温隔热性能好的刚玉尖晶石结构隔热一体化复合砖。施工应用过程重质材料和轻质材料的砌筑可以一步完成，在热工设备中使用中能保持不同部位温度均衡，减少散热损失，大大降低能源消耗。
附图说明
图1是刚玉尖晶石质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1，一种刚玉尖晶石质结构隔热一体化复合砖，包括刚玉尖晶石质重质工作层1和以轻质骨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∶2～1。
重质工作层中成分质量百分含量为Al2O3％≥80％，MgO％为10～20％，其余为原料引入的其他成分。
所述重质工作层原料由白刚玉、板状刚玉、尖晶石、镁砂中的几种组成。
轻质隔热层中采用的轻质骨料为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝空心球、铬刚玉空心球、锆刚玉空心球中的一种或几种的混合物。
轻质隔热层中采用的轻质骨料的化学组分质量百分含量如下：氧化铝空心球中的成分质量百分含量为Al2O3％＞98％，刚玉空心球中的成分质量百分含量为Al2O3％＞93％，镁铝空心球中的成分质量百分含量Al2O3为0.1～99.9％，MgO为0.1～99.9％，铬刚玉空心球中的成分质量百分含量Al2O3为70～99.9％，Cr2O3为0.1～30％，锆刚玉中的成分质量百分含量Al2O3为90～99.9％，ZrO2为0.1～10％。
所用的外加结合剂可以为黄糊精、纸浆废液、木质磺酸盐溶液或甲基纤维素溶液。
实例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MgO％为10％，Al2O3％为88％，其余为原料引入的其他成分。
轻质工作层所采用的原料及其质量百分含量为：镁铝空心球70％、不大于325目α-Al2O3微粉20％、不大于325目氧化镁粉10％、外加结合剂黄糊精溶液10％，所用镁铝空心球中成分质量百分含量Al2O3为70％，MgO为30％。
刚玉尖晶石质结构/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：先将骨料颗粒与结合剂混合均匀后加入不大于325目的粉料，搅拌15分钟后备用。
高强轻质隔热层：将轻质骨料按比例和结合剂混合均匀，然后按比例加入粉料搅拌15分钟备用。
(2)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 质工作层和高强轻质隔热层的长度尺寸比例为2∶1，加料后抽出隔板，采用振动压机加压成型。
(3)烧成：成型后的坯体取出经80℃烘干后装窑于1650℃保温8小时烧成。
实例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MgO％为20％，Al2O3％为78％，其余为原料引入的其他成分。
轻质工作层所采用的原料及其质量百分含量为：镁铝空心球35％、刚玉空心球35％、不大于325目α-Al2O3微粉20％、不大于325目氧化镁粉10％、外加结合剂纸浆废液10％，所用镁铝空心球中成分质量百分含量Al2O3为99.9％，MgO为0.1％，所用刚玉空心球中成分质量百分含量Al2O3为94％。
刚玉尖晶石质结构/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：先将骨料颗粒与结合剂混合均匀后加入不大于325目的粉料，搅拌10分钟后备用。
高强轻质隔热层：将轻质骨料按比例和结合剂混合均匀，然后按比例加入粉料搅拌10分钟备用。
(2)成型：完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，重质工作层和高强轻质隔热层的长度尺寸比例为1∶2，加料后抽出隔板，采用振动压机加压成型。
(3)烧成：成型后的坯体取出经150℃烘干后装窑于1800℃保温3小时烧成。
实例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MgO％为11％， Al2O3％为87％，其余为原料引入的其他成分。
轻质工作层所采用的原料及其质量百分含量为：氧化铝空心球50％、铬刚玉空心球20％、不大于325目α-Al2O3微粉20％、不大于325目氧化镁粉10％、外加结合剂木质磺酸盐溶液10％，所用氧化铝空心球中成分质量百分含量Al2O3为99.9％，所用铬刚玉空心球中成分质量百分含量Al2O3为99.9％，Cr2O3为0.1％。
刚玉尖晶石质结构/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：先将骨料颗粒与结合剂混合均匀后加入不大于325目的粉料，搅拌25分钟后备用。
高强轻质隔热层：将轻质骨料按比例和结合剂混合均匀，然后按比例加入粉料搅拌25分钟备用。
(2)成型：完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，重质工作层和高强轻质隔热层的长度尺寸比例为1∶1，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150℃烘干后装窑于1700℃保温3小时烧成。
实例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MgO％为14％，Al2O3％为85％，其余为原料引入的其他成分。
轻质工作层所采用的原料及其质量百分含量为：镁铝空心球35％、铬刚玉空心球20％、不大于325目α-Al2O3微粉35％、不大于325目氧化镁粉10％、外加结合剂黄糊精溶液10％，所用镁铝空心球中成分质量百分含量Al2O3为0.1％，MgO为99.9％，铬刚玉空心球中成分质量百分含量Al2O3为70％，Cr2O3为30％。
刚玉尖晶石质结构/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：先将骨料颗粒与结合剂混合均匀后加入不大于325目的粉料，搅拌20分钟。
高强轻质隔热层：将轻质骨料按比例和结合剂混合均匀，然后按比例 加入粉料搅拌20分钟。
(2)成型：完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，重质工作层和高强轻质隔热层的长度尺寸比例为2∶1，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150℃烘干后装窑于1800℃保温3小时烧成。
实例5
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MgO％为16％，Al2O3％为80％，其余为原料引入的其他成分。
轻质工作层所采用的原料及其质量百分含量为：锆刚玉空心球55％、不大于325目α-Al2O3微粉35％、不大于325目氧化镁粉10％、外加结合剂甲基纤维素溶液10％，所用锆刚玉空心球中成分质量百分含量Al2O3为99.9％，ZrO2为0.1％。
刚玉尖晶石质结构/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：先将骨料颗粒与结合剂混合均匀后加入不大于325目的粉料，搅拌30分钟。
高强轻质隔热层：将轻质骨料按比例和结合剂混合均匀，然后按比例加入粉料搅拌30分钟。
(2)成型：完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，重质工作层和高强轻质隔热层的长度尺寸比例为2∶1，加料后抽出隔板，采用振动压机加压成型。
(3)烧成：成型后的坯体取出经150℃烘干后装窑于1800℃保温3小时烧成。
实例6
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MgO％为16％，Al2O3％为80％，其余为原料引入的其他成分。
轻质工作层所采用的原料及其质量百分含量为：锆刚玉空心球25％、刚玉空心球30％、不大于325目α-Al2O3微粉35％、不大于325目氧化镁粉10％、外加结合剂甲基纤维素溶液10％，所用锆刚玉空心球中成分质量百分含量Al2O3为90％，ZrO2为10％，所用刚玉空心球中成分质量百分含量Al2O3为95％。
刚玉尖晶石质结构/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：先将骨料颗粒与结合剂混合均匀后加入不大于325目的粉料，搅拌10分钟。
高强轻质隔热层：将轻质骨料按比例和结合剂混合均匀，然后按比例加入粉料搅拌10分钟。
(2)成型：完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，重质工作层和高强轻质隔热层的长度尺寸比例为5∶1，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150℃烘干后装窑于1800℃保温3小时烧成。
Claims (10)
1.一种刚玉尖晶石质结构隔热一体化复合砖，其特征在于：包括刚玉尖晶石质重质工作层和以轻质骨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，重质工作层轻质隔热层的长度尺寸比例为1～5∶2～1。
2.根据权利要求1所述的刚玉尖晶石质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％≥80％，MgO％为10～20％，其余为原料引入的其他成分。
3.根据权利要求1或2所述的刚玉尖晶石质结构隔热一体化复合砖，其特征在于：所述重质工作层原料由白刚玉、板状刚玉、尖晶石、镁砂中的几种组成。
4.根据权利要求1或2所述的刚玉尖晶石质结构隔热一体化复合砖，其特征在于：轻质隔热层中采用的轻质骨料为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝空心球、铬刚玉空心球、锆刚玉空心球中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求4所述的刚玉尖晶石质结构隔热一体化复合砖，其特征在于：轻质隔热层中采用的轻质骨料的化学组分质量百分含量如下：氧化铝空心球中的成分质量百分含量为Al2O3％＞98％，刚玉空心球中的成分质量百分含量为Al2O3％＞93％，镁铝空心球中的成分质量百分含量Al2O3为0.1～99.9％，MgO为0.1～99.9％，铬刚玉空心球中的成分质量百分含量Al2O3为70～99.9％，Cr2O3为0.1～30％，锆刚玉中的成分质量百分含量Al2O3为90～99.9％，ZrO2为0.1～10％。
6.一种根据权利要求1所述的刚玉尖晶石质结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
(1)重质工作层配料：重质工作层中成分质量百分含量为Al2O3％≥80％，MgO％为10～20％，其余为原料引入的其他成分。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10～30分钟后备用；
(2)轻质隔热层配料：轻质隔热层中采用的轻质骨料为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝空心球、铬刚玉空心球、锆刚玉空心球中的一种或几种的混合物。先把轻质骨料称量好，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10～30分钟备用；
(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，致密工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1～5∶2～1，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1650～1800℃保温3～8小时烧成。
7.根据权利要求6所述的刚玉尖晶石质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或摩擦压机或油压机上进行。
8.根据权利要求6或7所述的刚玉尖晶石质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质量百分含量为不小于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.根据权利要求6或7所述的刚玉尖晶石质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，空心球粒径为0.2～5mm，自然堆积密度0.6～1.0g/cm3，轻质隔热层采用的原料质量配比为空心球55～70％，不大于325目细粉30～45％，外加结合剂6～10％。
10.根据权利要求6或7所述的刚玉尖晶石质结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于：所用的外加结合剂可以为黄糊精、纸浆废液、木质磺酸盐溶液或甲基纤维素溶液。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20111221 |