CN102531649B - 水泥窑烧成带用方镁石复合尖晶石砖的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥窑烧成带用方镁石复合尖晶石砖的制备方法，首先制备镁砂颗粒料、氧化铁粉料、氧化铝粉料，并按照一定比例合成铁铝尖晶石颗粒料和镁铁尖晶石颗粒料；将上述物料按合成铁铝尖晶石颗粒料6-15份、合成镁铁尖晶石颗粒料40-55份；镁砂颗粒料35-45份；氧化铁粉料1-3份；氧化铝粉料1-2份称取；将上述物料加入氯化镁溶液或亚硫酸纸浆溶液2-5份进行混碾，然后置于压力机内压制成砖坯，经干燥后，烧结成型。本发明的优点在于烧结的成品砖组织结构致密、强度高、耐碱侵蚀性和热震稳定性优良、抗剥落、易于挂窑皮等特点，是大型水泥回转窑烧成带的理想产品。该产品填补了国内空白，达到了国际领先水平，可替代同类进口产品。

Description

水泥窑烧成带用方镁石复合尖晶石砖的制备方法

技术领域

本发明涉及水泥窑烧成带用无铬耐火材料，尤其是涉及一种水泥窑烧成带用方镁石复合尖晶石砖的制备方法。

背景技术

随着我国建材工业“由大变强，靠新出强”跨世纪宏伟战略目标的实施，水泥窑向着大型、高产、节能方向发展，新型干法水泥生产技术在我国得到了大规模的推广应用。截止到2010年，全国有1000t/d以上新型干法水泥窑1000余条，年产水泥18.8亿吨，占水泥总产量58.5%，年需无铬碱性耐火材料20万吨，而且还在逐年递增。权威机构预计到2015年，新型干法水泥窑将达到1300条，水泥产量将达到20亿吨，占整个水泥总产量的75%，年需无铬碱性耐火材料将达到25万吨。由于新型干法水泥窑与传统水泥窑相比，具有窑温更高、窑速更快、碱侵蚀更加严重，以及烧成设备结构更加复杂，节能要求更高等特点，传统的镁铬砖、直接结合镁铬砖已经无法满足大型水泥窑的寿命要求。同时随着环保意识的增强，水泥窑用含铬耐火材料造成的“铬公害”问题已日益引起人们关注和重视，欧美、日本等工业发达国家己通过立法明令禁止或限制镁铬砖在水泥窑上使用，我国对此也提出了水泥工业洁净化生产的环保要求，因此，研制开发应用水泥窑烧成带用无铬碱性高档耐火材料以适应水泥工业发展要求和环保要求已成为当务之急，迫在眉睫。

世界各国水泥回转窑烧成带取代镁铬砖有两大主流：一是采用相对环保的低铬镁铬砖，这样虽然在一定程度上保留镁铬砖粘挂窑皮的特点，减轻了废弃镁铬砖对环境的污染，但仍没有彻底解决Cr₆₊公害问题。二是采用不含铬的耐火材料，如镁白云石砖、镁尖晶石砖。但镁白云石砖由于我国原料中CaO水化问题没有得到根本解决，致使产品存放的有效周期短，使用过程中浪费严重，严重制约了该产品的推广应用；镁尖晶石砖虽然在过渡带使用成功，但由于没有有效解决粘挂窑皮问题，在烧成带使用时暴露出以下致命缺点：①难以与水泥熟料形成稳定的窑皮，致使水泥窑在运转过程中，产品直接受到1800℃火焰冲击和物料的磨损，使用寿命大幅度降低。②由于镁尖晶石砖导热系数大，加之无窑皮保护，使水泥窑筒体温度升高，在热应力作用下筒体发生椭圆变形，不但加重了内衬材料承受的机械应力，而且也使水泥窑的损坏加剧，严重影响水泥窑的安全运转。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构致密、强度高、耐碱侵蚀性能好、热震稳定性优良、抗剥落、易于挂窑皮的水泥窑烧成带用方镁石复合尖晶石砖的制备方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的水泥窑烧成带用方镁石复合尖晶石砖的制备方法，包括下述步骤：

第一步，物料的制备

a、制备镁砂物料：

选取MgO含量97-98.5%的镁砂原料粉碎成粒度≤3mm的颗粒料备用；

b、合成铁铝尖晶石物料：

按重量份分别取原料Fe₂O₃ 41-46份；Al₂O₃ 53-58份；将上述两种原料混合均匀后粉碎成粒度≤5mm的颗粒料备用；

c、合成镁铁尖晶石物料：

按重量份分别取原料Fe₂O₃ 5-7份；MgO 90-93份；SiO₂ 1-1.5份；CaO 0.7-1.3份；将上述四种原料混合均匀后粉碎成粒度≤5mm的颗粒料备用；

d、制备氧化铁物料：

选取Fe₂O₃含量98.5-99.5%的氧化铁原料粉碎至粒度小于＜0.088mm的粉料备用；

e、制备氧化铝物料：

选取Al₂O₃含量97-99.5%的氧化铝原料粉碎至粒度＜0.088mm的粉料备用；

第二步，物料配比

按重量份分别从上述制备好的物料中称取合成铁铝尖晶石颗粒料6-15份；合成镁铁尖晶石颗粒料40-55份；镁砂颗粒料35-45份；氧化铁粉料1-3份；氧化铝粉料1-2份；

第三步，砖体成型

将第二步称取的五种物料放入混碾机中，加入氯化镁溶液或亚硫酸纸浆溶液2-5份进行混碾，混碾后的物料置于压力机内压制成体积密度≥3.0g/cm³的半成品砖坯；

第四步，干燥及烧成

将第三步压制成型的砖坯置于干燥器内，70-130℃温度干燥后，在1600-1800℃温度下烧结60-120小时即得成品。

本发明的优点在于烧结成的方镁石复合尖晶石砖具有组织结构致密、强度高、耐碱侵蚀性能优良、热震稳定性优良、抗剥落、易于挂窑皮等特点，是大型水泥回转窑烧成带的理想产品。该产品填补了国内空白，达到了国际领先水平，完全可以替代同类进口产品，满足大型水泥窑烧成带300天以上的运转周期要求，而且消除了Cr⁶⁺公害。

本发明烧结的成品砖的理化指标如下：

 

具体实施方式

本发明所述的水泥窑烧成带用方镁石复合尖晶石砖的制备方法，其特征在于：它包括下述步骤：

第一步，物料的制备

a、制备镁砂物料：

选取MgO含量97-98.5%的镁砂原料粉碎成粒度≤3mm的颗粒料备用；

b、合成铁铝尖晶石物料：

按重量份分别取原料Fe₂O₃ 41-46份；Al₂O₃ 53-58份；实际合成时，二者之间的重量份配比可以为 Fe₂O₃ :Al₂O₃=41:53，也可以为Fe₂O₃ :Al₂O₃=44:58，还可以为Fe₂O₃ :Al₂O₃=46:58；将上述两种原料混合均匀后粉碎成粒度≤5mm的颗粒料备用；

c、合成镁铁尖晶石物料：

按重量份分别取原料Fe₂O₃ 5-7份；MgO 90-93份；SiO₂ 1-1.5份；CaO 0.7-1.3份；实际合成时，

上述原料的重量份配比可以为Fe₂O₃: MgO: SiO₂ : CaO=5:90:1:0.7，

也可以为Fe₂O₃: MgO: SiO₂ : CaO=6:92:1.3:1.0，

还可以为Fe₂O₃: MgO: SiO₂ : CaO=7:93:1.5:1.3，

将上述四种原料混合均匀后粉碎成粒度≤5mm的颗粒料备用；

d、制备氧化铁物料：

选取Fe₂O₃含量98.5-99.5%的氧化铁原料粉碎至粒度小于＜0.088mm的粉料备用；

e、制备氧化铝物料：

选取Al₂O₃含量97-99.5%的氧化铝原料粉碎至粒度＜0.088mm的粉料备用；

第二步，物料配比

按重量份分别从上述制备好的物料中称取合成铁铝尖晶石颗粒料6-15份；合成镁铁尖晶石颗粒料40-55份；镁砂颗粒料35-45份；氧化铁粉料1-3份；氧化铝粉料1-2份；实际配制时，

上述五种物料的重量份配比可以为：

合成铁铝尖晶石颗粒料: 合成镁铁尖晶石颗粒料: 镁砂颗粒料:氧化铁粉料:氧化铝粉料=6:40:35:1:1， 

也可以为：

合成铁铝尖晶石颗粒料: 合成镁铁尖晶石颗粒料: 镁砂颗粒料:氧化铁粉料:氧化铝粉料=10:48:40:2:1.5，

还可以为：

合成铁铝尖晶石颗粒料: 合成镁铁尖晶石颗粒料: 镁砂颗粒料:氧化铁粉料:氧化铝粉料=15:55:45:3:2；

第三步，砖体成型

将第二步称取的五种物料放入混碾机中，加入比重为1.15-1.30g/cm³  的氯化镁溶液或亚硫酸纸浆溶液2-5份进行混碾，混碾时间持续8-15分钟；混碾后的物料再置于压力大于5000KN的压力机内压制成体密度≥3.0g/cm³的半成品砖坯；

第四步，干燥及烧成

将第三步压制成型的砖坯置于干燥器内，干燥温度70-130℃，干燥时间≥15小时；将干燥的制品送入98.4m隧道窑进行烧制，烧成温度1600-1800℃，烧结时间60-120小时，即可得到方镁石复合尖晶石砖成品。

本砖体作为水泥窑烧成带用无铬碱性耐火材料应用中，一方面利用合成复合尖晶石的特殊结构和组成以及添加剂的高温化学作用使其在使用过程中与水泥熟料形成牢固的C4AF（铁铝酸四钙），进而加强了砖体与水泥熟料的亲和性，提高了砖体的粘挂窑皮能力；另一方面利用高纯原料，高压成型和高温烧成来提高制品直接结合性能和结构强度，提高抗碱侵蚀能力和抗剥落、耐热震性能，从而具有结构致密、强度高、耐碱侵蚀性能好、热震稳定性优良、抗剥落、易于挂窑皮等特点，是大型水泥回转窑烧成带的理想节能型环保产品。

Claims (1)

1.一种水泥窑烧成带用方镁石复合尖晶石砖的制备方法，其特征在于：它包括下述步骤：

第一步，物料的制备

a、制备镁砂物料：

选取MgO含量97-98.5%的镁砂原料粉碎成粒度≤3mm的颗粒料备用；

b、合成铁铝尖晶石物料：

按重量份分别取原料Fe₂O₃ 41-46份；Al₂O₃ 53-58份；将上述两种原料混合均匀后粉碎成粒度≤5mm的颗粒料备用；

c、合成镁铁尖晶石物料：

按重量份分别取原料Fe₂O₃ 5-7份；MgO 90-93份；SiO₂ 1-1.5份；CaO 0.7-1.3份；将上述四种原料混合均匀后粉碎成粒度≤5mm的颗粒料备用；

d、制备氧化铁物料：

选取Fe₂O₃含量98.5-99.5%的氧化铁原料粉碎至粒度小于0.088mm的粉料备用；

e、制备氧化铝物料：

选取Al₂O₃含量97-99.5%的氧化铝原料粉碎至粒度＜0.088mm的粉料备用；

第二步，物料配比

按重量份分别从上述制备好的物料中称取合成铁铝尖晶石颗粒料6-15份；合成镁铁尖晶石颗粒料40-55份；镁砂颗粒料35-45份；氧化铁粉料1-3份；氧化铝粉料1-2份；

第三步，砖体成型

将第二步称取的五种物料放入混碾机中，加入氯化镁溶液或亚硫酸纸浆溶液2-5份进行混碾，混碾后的物料置于压力机内压制成体积密度≥3.0g/cm³的半成品砖坯；

第四步，干燥及烧成

将第三步压制成型的砖坯置于干燥器内，70-130℃温度干燥后，在1600-1800℃温度下烧结60-120小时即得成品。