CN102746005A

CN102746005A - 一种捣固焦炉用Al2O3-SiO2质含量分级耐火砖

Info

Publication number: CN102746005A
Application number: CN2012102447415A
Authority: CN
Inventors: 何选明; 王光华; 王世杰; 方红明
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2032-07-16
Also published as: CN102746005B

Abstract

本发明涉及一种捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖。其技术方案是：该耐火砖由n级Al₂O₃-SiO₂质原料制成，n为3~10的自然数；每级Al₂O₃-SiO₂质原料中的Al₂O₃和SiO₂含量逐级变化，即第1级Al₂O₃-SiO₂质原料的Al₂O₃含量由＞75wt%逐级递减至第n级的＜7wt%，第1级Al₂O₃-SiO₂质原料的SiO₂含量由＜25wt%逐级递增至第n级的＞93wt%。其制备方法是：先按各级所对应的Al₂O₃-SiO₂质原料进行配料，分别混合；再分别在每级原料中外加各自级别原料5~10wt%的纸浆废液，混炼后的各级原料分别倒入模具中的各自对应的空格中，成型，干燥；然后送入隧道窑中，在1400~1500℃条件下烧成40h。本发明具有整体牢固、寿命长、成本低和便于砌筑的特点。

Description

一种捣固焦炉用Al2O3-SiO2质含量分级耐火砖

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域。具体涉及一种捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖。

背景技术

捣固焦炉为捣固法侧装煤炼焦，是将配合煤在入炉前用捣固机捣实成体积略小于炭化室的煤饼，再推入炭化室内炼焦。理论与实践均已证明捣固法炼焦可以扩大炼焦煤资源，多配用粘结性较差的煤料；对于粘结性较差的配合煤料，可以提高其焦炭强度；由于粘结性较差的煤一般价格较低，捣固炼焦可以降低原料成本。

目前，为了合理利用炼焦煤资源，提高生产效率，减少环境污染，我国鼓励采用捣固焦炉炼焦，并且捣固焦炉正趋向大型化，炭化室的高度越来越高，炭化室的宽度也越来越宽，对焦炉的结构强度和严密性要求愈来愈高。燃烧室是由炭化室墙面、立火道隔墙、机焦侧炉头以及由这些墙组成的立火道组成。对于大型捣固焦炉来说，由于机侧炉门在推焦装煤时暴露在空气中的时间较长，致使机侧炉头砖、甚至机侧炉头立火道炉墙砖温度变化较大，易造成这些砖剥落甚至破裂，影响其整体牢固和使用寿命。

现有焦炉的机焦侧炉头设计主要有两种：（1）机侧炉头采用硅砖的单层结构，因硅砖耐急冷急热性能差，炉头部位易致断裂，也有将机侧炉头改用红柱石砖或硅线石砖的单层结构，在一定程度上得到了改善，但成本较高；（2）机侧炉头采用外层高铝砖、内层硅砖的双层结构。此种炉头结构耐急冷急热性能较好，但是靠炉口处采用了高铝砖，它与硅砖的膨胀系数不同，尽管采用了内部小咬缝措施，在炉口上部仍有高铝砖在炉墙内侧被硅砖带起而炉口侧“搭头”的现象。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种整体牢固、寿命长、成本低和便于砌筑的捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该耐火砖由n级Al₂O₃-SiO₂质原料制成，n为3~10的自然数；每级Al₂O₃-SiO₂质原料中的Al₂O₃和SiO₂含量逐级变化，即n级Al₂O₃-SiO₂质原料中：第1级Al₂O₃-SiO₂质原料的Al₂O₃含量由＞75wt%逐级递减至第n级的＜7wt%，第1级Al₂O₃-SiO₂质原料的SiO₂含量由＜25wt%逐级递增至第n级的＞93wt%。

该耐火砖的制备方法是：先按各级所对应的Al₂O₃-SiO₂质原料进行配料，分别混合；再分别在每级原料中外加各自级别原料5~10wt%的纸浆废液，在湿碾机中混炼，混炼后的各级原料分别倒入模具中的各自对应的空格中，成型，干燥；然后将干燥后的砖坯送入隧道窑中，在1400~1500℃条件下烧成40h，即制得。

所述Al₂O₃-SiO₂质原料包括两种复合原料，一种为高铝质复合原料，该复合原料由铝矾土和粘土制成，粘土与铝矾土的质量比均为（0.06~0.15）∶1，高铝质复合原料中Al₂O₃含量大于75wt%；另一种为高硅质复合原料，该复合原料由结晶硅石和矿化剂制成，矿化剂与结晶硅石的质量比均为（0.03~0.05）∶1。

所述模具的形状同该Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖的外形，用薄钢板将模具分隔为n个空格。

所述成型是将各级原料倒入模具中各自对应的空格后取出薄钢板，等静压成型，压力为0.4~0.5MPa。

所述铝矾土的Al₂O₃含量＞75wt%；铝矾土的粒度级配比是：＜0.075mm占30~40 wt%，大于等于0.075mm且小于3mm占30~40 wt%，大于等于3mm且小于5mm占30~40 wt%。

所述结晶硅石的SiO₂含量＞93wt%；结晶硅石的粒度级配比是：＜0.088mm占35~40 wt %，大于等于0.088mm且小于1mm占20~25 wt %，大于等于1mm且小于3mm占35~45 wt%。

所述粘土的粒度＜0.075mm。

所述矿化剂为锰粉、铁鳞粉和石灰石的下脚料的混合剂，锰粉、铁鳞粉和石灰石的下脚料的质量比为1∶1∶(2~4) 。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，其有益效果为：

1）本发明根据在捣固焦炉的使用部位不同，在所述的n级Al₂O₃-SiO₂质原料范围内调整级别和每级Al₂O₃-SiO₂的含量，针对使用性强；

2）本发明在捣固焦炉近立火道内侧采用的是硅质含量较高的n级Al₂O₃-SiO₂质原料，荷重软化温度高，其膨胀系数与周围硅砖一样，避免了因膨胀系数不同而造成的裂缝现象，因而使砌体在高温下严密性较好，保证了捣固焦炉整体结构的牢固性和使用寿命。

3）本发明在捣固焦炉燃烧室炉口侧采用的是铝质含量较高的n级Al₂O₃-SiO₂质原料，因而抗热震性能好，在使用时有效防止机侧炉头在装煤时暴露时间过长，温度变化较大，从而造成的砖剥落甚至破裂的现象。

因此，本发明抗热震性能好，荷重软化温度高，在使用时能有效防止机侧炉头立火道炉墙砖温度变化较大，造成砖剥落甚至破裂的现象，保证了焦炉整体结构牢固性和使用寿命。故具有整体牢固、寿命长、成本低和便于砌筑的特点。

附图说明

图1为本发明用于捣固焦炉机侧炉头的一种结构示意图；

图2为图1中1﹟耐火砖1的Al₂O₃-SiO₂质含量分级示意图；

图3为图1中2﹟耐火砖2的Al₂O₃-SiO₂质含量分级示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

为避免重复，先将本具体实施方式所涉及到的原料、制备方法和制品用于捣固焦炉的部位统一描述如下，实施例中不再赘述：

一、本具体实施方式的原料

本具体实施方式的原料为Al₂O₃-SiO₂质原料，包括两种复合原料：一种为高铝质复合原料，该复合原料由铝矾土和粘土制成，粘土与铝矾土的质量比均为（0.06~0.15）∶1，高铝质复合原料中Al₂O₃含量大于75wt%；另一种为高硅质复合原料，该复合原料由结晶硅石和矿化剂制成，矿化剂与结晶硅石的质量比均为（0.03~0.05）∶1。

铝矾土的Al₂O₃含量＞75wt%；铝矾土的粒度级配比是：＜0.075mm占30~40 wt%，大于等于0.075mm且小于3mm占30~40 wt%，大于等于3mm且小于5mm占30~40 wt%。

结晶硅石的SiO₂含量＞93wt%；结晶硅石的粒度级配比是：＜0.088mm占35~40 wt %，大于等于0.088mm且小于1mm占20~25 wt %，大于等于1mm且小于3mm占35~45 wt%。

粘土的粒度＜0.075mm。

矿化剂为锰粉、铁鳞粉和石灰石的下脚料的混合剂，锰粉、铁鳞粉和石灰石的下脚料的质量比为1∶1∶(2~4) 。

二、本具体实施方式的制备方法

本具体实施方式的制备方法是：先按各级所对应的Al₂O₃-SiO₂质原料进行配料，分别混合；再分别在每级原料中外加各自级别原料5~10wt%的纸浆废液，在湿碾机中混炼，混炼后的各级原料分别倒入模具中的各自对应的空格中，成型，干燥；然后将干燥后的砖坯送入隧道窑中，在1400~1500℃条件下烧成40h，即制得。其中：

模具的形状同该Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖的外形，用薄钢板将模具分隔为n个空格；

成型是将各级原料倒入模具中各自对应的空格后取出薄钢板，等静压成型，压力为0.4~0.5MPa。

三、本具体实施方式所制备的分级耐火砖用于捣固焦炉。捣固焦炉的燃烧室—炭化室单元由炭化室和燃烧室相间排列构成，炭化室和燃烧室之间是炭化室墙。燃烧室由立火道、立火道隔墙、炭化室墙面、机侧炉头和焦侧炉头组成。本具体实施方式所制备的分级耐火砖主要用于捣固焦炉燃烧室的机侧炉头和焦侧炉头，实施例仅以机侧炉头为例。

实施例1

一种捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖。该分级耐火砖由3级Al₂O₃-SiO₂质原料制成；每级Al₂O₃-SiO₂质原料中的Al₂O₃和SiO₂含量逐级变化，即3级Al₂O₃-SiO₂质原料中：

第1级：Al₂O₃含量＞75wt%，SiO₂含量＜25wt%；

第2级：Al₂O₃含量为7 wt%~75wt%，SiO₂含量25 wt%~93wt%；

第3级：Al₂O₃的含量＜7 wt%， SiO₂的含量＞93wt%。

本实施例的制备方法除模具外，其余同本具体实施方式的统一描述中的“二、本具体实施方式的制备方法”。

图1为本实施例所制备的捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖砌筑于图1所示的1﹟耐火砖1的位置处，本实施例所述模具的形状同图1的1﹟耐火砖1的外形，用薄钢板将该模具分隔为如图2所示的3个空格。

实施例2

一种捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖。该耐火砖由4级Al₂O₃-SiO₂质原料制成；每级Al₂O₃-SiO₂质原料中的Al₂O₃和SiO₂含量逐级变化，即4级Al₂O₃-SiO₂质原料中：

第1级：Al₂O₃含量＞75wt%，SiO₂含量＜25wt%；

第2级：Al₂O₃含量为41wt%~75wt%，SiO₂含量为25 wt%~59 wt%；

第3级：Al₂O₃含量≥7 wt%且＜41wt%，SiO₂含量＞59wt%且≤93wt%；

第4级：Al₂O₃含量＜7 wt%，SiO₂含量＞93wt%。

本实施例所制备的捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖砌筑于图1所示的2﹟耐火砖2的位置处，本实施例所述模具的形状同图1的2﹟耐火砖2的外形，用薄钢板将该模具分隔为如图3所示的4个空格。

实施例3

一种捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖。该耐火砖由5级Al₂O₃含量不同的Al₂O₃-SiO₂质原料制成，

第1级：Al₂O₃的含量＞75wt%，SiO₂含量＜25wt%；

第2级：Al₂O₃的含量为52 wt%~75wt%，SiO₂含量为25 wt%~48 wt%；

第3级：Al₂O₃的含量≥30 wt%且＜52wt%，SiO₂含量＞48 wt%且≤70 wt%；

第4级：Al₂O₃的含量≥7 wt%且＜30wt%，SiO₂含量＞70 wt%且≤93 wt%；

第5级：Al₂O₃的含量＜7 wt%， SiO₂含量＞93wt%。

本实施例模具的形状同所要制备的捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖的外形（形状略，下同），用薄钢板将该模具分隔为5个空格。

实施例4

一种捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖。该耐火砖由6级Al₂O₃含量不同的Al₂O₃-SiO₂质原料制成，

第1级的Al₂O₃的含量＞75wt%，SiO₂含量＜25wt%；

第2级的Al₂O₃的含量为58 wt%~75wt%，SiO₂含量为25 wt%~42 wt%；

第3级的Al₂O₃的含量≥41 wt%且＜58wt%，SiO₂含量为＞42 wt%且≤59wt%；

第4级的Al₂O₃的含量≥24 wt%且＜41wt%，SiO₂含量为＞59 wt%且≤76 wt%；

第5级的Al₂O₃的含量≥7 wt%且＜24wt%，SiO₂含量为＞76 wt%且≤93 wt%；

第6级的Al₂O₃的含量＜7 wt%， SiO₂含量＞93wt%。

本实施例模具的形状同所要制备的捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖的外形（形状略，下同），用薄钢板将该模具分隔为6个空格。

实施例5

一种捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖。该耐火砖由7级Al₂O₃含量不同的Al₂O₃-SiO₂质原料制成，

第1级的Al₂O₃的含量＞75wt%，SiO₂含量＜25wt%；

第2级的Al₂O₃的含量为61.4 wt%~75wt%，SiO₂含量为25 wt%~38.6 wt%；

第3级的Al₂O₃的含量≥47.8 wt%且＜61.4wt%，SiO₂含量＞38.6 wt%且≤52.2wt%；

第4级的Al₂O₃的含量≥34.2 wt%且＜47.8wt%，SiO₂含量＞52.2 wt%且≤65.8 wt%；

第5级的Al₂O₃的含量≥20.6 wt%且＜34.2wt%，SiO₂含量＞65.8 wt%且≤79.4 wt%；

第6级的Al₂O₃的含量≥7 wt%且＜20.6wt%，SiO₂含量＞79.4 wt%且≤93 wt%；

第7级的Al₂O₃的含量＜7 wt%， SiO₂含量＞93wt%。

本实施例模具的形状同所要制备的捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖的外形（形状略，下同），用薄钢板将该模具分隔为7个空格。

实施例6

一种捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖。该耐火砖由8级Al₂O₃含量不同的Al₂O₃-SiO₂质原料制成

第1级的Al₂O₃的含量＞75wt%，SiO₂含量＜25wt%；

第2级的Al₂O₃的含量63.7 wt%~75wt%，SiO₂含量为25 wt%~36.3 wt%；

第3级的Al₂O₃的含量≥52.4 wt%且＜63.7wt%，SiO₂含量＞36.3 wt%且≤47.6 wt%；

第4级的Al₂O₃的含量≥41 wt%且＜52.4wt%，SiO₂含量＞47.6 wt%且≤59 wt%；

第5级的Al₂O₃的含量≥29.6 wt%且＜41wt%，SiO₂含量＞59 wt%且≤70.4 wt%；

第6级的Al₂O₃的含量≥18.4 wt%且＜29.6wt%，SiO₂含量＞70.4 wt%且≤81.6 wt%；

第7级的Al₂O₃的含量≥7 wt%且＜18.4wt%，SiO₂含量＞81.6 wt%且≤93 wt%；

第8级的Al₂O₃的含量＜7 wt%， SiO₂含量＞93wt%。

本实施例模具的形状同所要制备的捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖的外形（形状略，下同），用薄钢板将该模具分隔为8个空格。

实施例7

一种捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖。该耐火砖由9级Al₂O₃含量不同的Al₂O₃-SiO₂质原料制成，

第1级的Al₂O₃的含量＞75wt%，SiO₂含量＜25wt%；

第2级的Al₂O₃的含量为65.3 wt%~75wt%，SiO₂含量为25 wt%~34.7 wt%；

第3级的Al₂O₃的含量≥55.6 wt%且＜65.3wt%，SiO₂含量＞34.7 wt%且≤44.4 wt%；

第4级的Al₂O₃的含量≥45.9 wt%且＜55.6wt%，SiO₂含量＞44.4 wt%且≤54.1 wt%；

第5级的Al₂O₃的含量≥36.2 wt%且＜45.9wt%，SiO₂含量＞54.1 wt%且≤63.8 wt%；

第6级的Al₂O₃的含量≥26.5 wt%且＜36.2wt%，SiO₂含量＞63.8 wt%且≤73.5 wt%；

第7级的Al₂O₃的含量≥16.8 wt%且＜26.5wt%，SiO₂含量＞73.5 wt%且≤83.2 wt%；

第8级的Al₂O₃的含量≥7 wt%且＜16.8wt%，SiO₂含量＞83.2 wt%且≤93 wt%；

第9级的Al₂O₃的含量＜7 wt%， SiO₂含量＞93wt%。

本实施例模具的形状同所要制备的捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖的外形（形状略，下同），用薄钢板将该模具分隔为9个空格。

实施例8

一种捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖。该耐火砖由10级Al₂O₃含量不同的Al₂O₃-SiO₂质原料制成，

第1级的Al₂O₃的含量＞75wt%，SiO₂含量＜25wt%；

第2级的Al₂O₃的含量为66.5 wt%~75wt%，SiO₂含量为25 wt%~33.5 wt%；

第3级的Al₂O₃的含量≥58 wt%且＜66.5wt%，SiO₂含量＞33.5 wt%且≤42 wt%；

第4级的Al₂O₃的含量≥49.5 wt%且＜58wt%，SiO₂含量＞42 wt%且≤50.5 wt%；

第5级的Al₂O₃的含量≥41 wt%且＜49.5wt%，SiO₂含量＞50.5 wt%且≤59 wt%；

第6级的Al₂O₃的含量≥32.5 wt%且＜41wt%，SiO₂含量＞59 wt%且≤67.5 wt%；

第7级的Al₂O₃的含量≥24 wt%且＜32.5wt%，SiO₂含量＞67.5 wt%且≤76 wt%；

第8级的Al₂O₃的含量≥15.5 wt%且＜24wt%，SiO₂含量＞76 wt%且≤84.5 wt%；

第9级的Al₂O₃的含量≥7 wt%且＜15.5wt%， SiO₂含量＞84.5 wt%且≤93 wt%；

第10级的Al₂O₃的含量＜7 wt%， SiO₂含量＞93wt%。

本实施例模具的形状同所要制备的捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖的外形（形状略，下同），用薄钢板将该模具分隔为10个空格。

本具体实施方式与现有技术相比，其有益效果为：

1）本具体实施方式根据在捣固焦炉的使用部位不同，在所述的n级Al₂O₃-SiO₂质原料范围内调整级别和每级Al₂O₃-SiO₂的含量，针对使用性强；

2）本具体实施方式在捣固焦炉近立火道内侧采用硅质含量较高的n级Al₂O₃-SiO₂质原料，荷重软化温度高，其膨胀系数与周围硅砖一样，避免了因膨胀系数不同而造成的裂缝现象，因而使砌体在高温下严密性较好，保证了捣固焦炉整体结构的牢固性和使用寿命。

3）本具体实施方式在捣固焦炉燃烧室炉口侧采用铝质含量较高的n级Al₂O₃-SiO₂质原料，因而抗热震性能好，在使用时有效防止机侧炉头在装煤时暴露时间过长，温度变化较大，从而造成的砖剥落甚至破裂的现象。

因此，本具体实施方式抗热震性能好，荷重软化温度高，在使用时能有效防止机侧炉头立火道炉墙砖温度变化较大，造成砖剥落甚至破裂的现象，保证了焦炉整体结构牢固性和使用寿命。故具有整体牢固、寿命长、成本低和便于砌筑的特点。

Claims

1.一种捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖，其特征在于该耐火砖由n级Al₂O₃-SiO₂质原料制成，n为3~10的自然数；每级Al₂O₃-SiO₂质原料中的Al₂O₃和SiO₂含量逐级变化，即n级Al₂O₃-SiO₂质原料中：第1级Al₂O₃-SiO₂质原料的Al₂O₃含量由＞75wt%逐级递减至第n级的＜7wt%，第1级Al₂O₃-SiO₂质原料的SiO₂含量由＜25wt%逐级递增至第n级的＞93wt%；

2.根据权利要求1所述的捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖，其特征在于所述Al₂O₃-SiO₂质原料包括两种复合原料，一种为高铝质复合原料，该复合原料由铝矾土和粘土制成，粘土与铝矾土的质量比均为（0.06~0.15）∶1，高铝质复合原料中Al₂O₃含量大于75wt%；另一种为高硅质复合原料，该复合原料由结晶硅石和矿化剂制成，矿化剂与结晶硅石的质量比均为（0.03~0.05）∶1。

3.根据权利要求1所述的捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖，其特征在于所述模具的形状同该Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖的外形，用薄钢板将模具分隔为n个空格。

4.根据权利要求1所述的捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖，其特征在于所述成型是将各级原料倒入模具中各自对应的空格后取出薄钢板，等静压成型，压力为0.4~0.5

MPa。

5.根据权利要求2所述的捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖，其特征在于所述铝矾土的Al₂O₃含量＞75wt%；铝矾土的粒度级配比是：＜0.075mm占30~40 wt%，大于等于0.075mm且小于3mm占30~40 wt%，大于等于3mm且小于5mm占30~40 wt%。

6.根据权利要求2所述的捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖，其特征在于所述结晶硅石的SiO₂含量＞93wt%；结晶硅石的粒度级配比是：＜0.088mm占35~40 wt %，大于等于0.088mm且小于1mm占20~25 wt %，大于等于1mm且小于3mm占35~45 wt%。

7.根据权利要求2所述的捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖，其特征在于所述粘土的粒度＜0.075mm。

8.根据权利要求2所述的捣固焦炉用Al₂O₃-SiO₂质含量分级耐火砖，其特征在于所述矿化剂为锰粉、铁鳞粉和石灰石的下脚料的混合剂，锰粉、铁鳞粉和石灰石的下脚料的质量比为1∶1∶(2~4) 。