CN102964129A - 沥青焦回转窑炉衬耐火浇注料、复合预制块及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及耐火材料。一种沥青焦回转窑炉衬用系列耐火浇注料，所述回转窑炉衬为烧成段工作衬和预热段工作衬，所述耐火浇注料为重质浇注料，它包括：2-8%的纯铝酸钙水泥；2-8%的硅微粉；2-8%的氧化铝微粉；余量为耐火骨料。一种由所述沥青焦回转窑炉衬用耐火浇注料制作而成的复合预制块工作衬浇注料＋保温衬浇注料，二种浇注料之间采用金属锚固件连接。该预制块的制备方法是，在厚度方向上依次浇注重质浇注料和轻质浇注料，硬化后进窑烘烤即可。本发明能延长回转窑耐材的使用寿命，保证化工类企业的正常生产，同时最大限度地减少检修工作时间、降低检修成本。

Description

沥青焦回转窑炉衬耐火浇注料、复合预制块及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐火材料，尤其涉及一种沥青焦回转窑炉衬用的耐火材料；另一方面，本发明还涉及一种沥青焦回转窑炉衬用的预制块和预制块的制备方法。

背景技术

沥青焦回转窑是化工类企业的重要的基础加热设备，回转窑内的最高工作温度可达1400℃以上。

通常，沥青焦回转窑内衬采用重质浇注料和轻质浇注料双层浇注设计，该设计存在的主要问题是对回转窑的清洁生产达不到要求，具体表现在炉衬耐火浇注料，特别是烧成段工作衬浇注料容易在运行后出现剥落和掉块、保温衬轻质浇注料在运行后出现开裂、粉化，使用寿命较低，一般在3-8个月，就已影响生产。若对回转窑采用整体浇注的炉衬设计则对回转窑正常运行后的检修维护不利，检修时对浇注料的解体，会受到回转窑场地的制约，导致解体困难，检修时间不确定，最终也直接影响到回转窑生产任务的完成。

发明内容

本发明旨在解决上述缺陷，提供一种沥青焦回转窑炉衬用系列耐火浇注料及预制块。本发明能延长回转窑耐材的使用寿命，保证化工类企业的正常生产，同时最大限度地减少检修工作时间、降低检修成本。

为解决上述问题，一种沥青焦回转窑炉衬用系列耐火浇注料，所述回转窑炉衬为烧成段工作衬和预热段工作衬，所述耐火浇注料为重质浇注料，它包括：

2-8%的纯铝酸钙水泥；

2-8%的硅微粉；

2-8%的氧化铝微粉；

余量为耐火骨料，它包括电熔或烧结莫来石、电熔或烧结刚玉、矾土、红柱石、硅线石中的一种或几种。

所述沥青焦回转窑炉衬用系列耐火浇注料，所述烧成段工作衬的浇注料包含下列含量的组分：

2-6%的纯铝酸钙水泥；

2-8%的硅微粉；

2-8%的氧化铝微粉；

余量为耐火骨料，包括选自Al₂O₃≥55%的电熔或烧结莫来石、Al₂O₃≥98%的电熔或烧结刚玉、Al₂O₃≥85%的特级矾土中的一种或几种。

所述沥青焦回转窑炉衬用系列耐火浇注料，所述预热段工作衬的浇注料包含量的下列含量组分：

4-8%的纯铝酸钙水泥；

2-8%的硅微粉；

2-8%的氧化铝微粉；

余量为耐火骨料，包括选自Al₂O₃≥55%的电熔或烧结莫来石、Al₂O₃≥98%的电熔或烧结刚玉、Al₂O₃≥80%的矾土中的一种或几种。

一种沥青焦回转窑炉衬用系列耐火浇注料，所述回转窑炉衬为保温段衬，浇注料为轻质浇注料，并含下列含量的组分：

10-20%的纯铝酸钙水泥；

2-8%的硅微粉；

20-50%的复相空心球；

余量为耐火骨料，包括选自耐火骨料为Al₂O₃≥55%的电熔或烧结莫来石、Al₂O₃≥50%的蓝晶石、Al₂O₃≥35%的耐火粘土的一种或几种。

一种由所述沥青焦回转窑炉衬用耐火浇注料制作而成的复合预制块系由所述重质浇注料的浇注块与轻质浇注料的浇注块叠合在一起并由溶胶粘合而成，两者接触面间设有金属锚固件。

所述的由所述沥青焦回转窑炉衬用耐火浇注料制作而成的复合预制块，所述金属锚固件为一两端带有分叉的金属细杆。

一种所述的复合预制块的制备方法，它包括一个预制块模具，并包括下列步骤：

步骤一，在模具中浇注重质浇注料；

步骤二，在重质浇注料中插入金属锚固件；

步骤三，在模具中的重质浇注料上浇注轻质浇注料；

步骤四，养护24小时，待模具中的浇注料硬化后形成预制块胚，脱模，并自然养护24小时；

步骤五，将经步骤四，自然养护后的预制块胚进窑烘烤，在300-600℃下烘烤24小时，取出冷却即得所述复合预制块。

复合预制块内部设置金属锚固件，保证复合预制块整体结构稳定。

所述的复合预制块的制备方法，所述步骤二当中的金属锚固件在插入前进行防高温氧化及防高温膨胀处理。

本发明提供了沥青焦回转窑烧成段、预热段工作衬用浇注料和保温衬用高强轻质浇注料等三种浇注料或由其制作的(复合)预制块，其既可以单独现场直接使用，也可以做成预制块现场安装，其中预制块既可以是一种浇注料制成，也可以是二种浇注料(重质和轻质)复合制成。用本发明的工作衬浇注料和保温衬浇注料制作的复合预制块安全可靠、安装快捷方便，同时可实现局部挖修，进而可减少检修工作、降低维修成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为所述复合预制块示意图。

具体实施方式

本发明提供了沥青焦回转窑烧成段、预热段工作衬用浇注料和保温衬用高强轻质浇注料等三种浇注料或由其制作的复合预制块，其既可以单独现场直接使用，也可以做成预制块现场安装。

一种沥青焦回转窑炉衬用系列耐火浇注料，所述回转窑炉衬为烧成段工作衬和预热段工作衬，所述耐火浇注料为重质浇注料，它包括：

2-8%的纯铝酸钙水泥；

2-8%的硅微粉；

2-8%的氧化铝微粉；

余量为耐火骨料，它包括电熔或烧结莫来石、电熔或烧结刚玉、矾土、红柱石、硅线石中的一种或几种。

一、烧成段、预热段工作衬浇注料：

所述烧成段工作衬的浇注料包含下列含量的组分：

2-6%的纯铝酸钙水泥；

2-8%的硅微粉；

2-8%的氧化铝微粉；

余量为耐火骨料，包括选自Al₂O₃≥55%的电熔或烧结莫来石、Al₂O₃≥98%的电熔或烧结刚玉、Al₂O₃≥85%的特级矾土中的一种或几种。

所述沥青焦回转窑炉衬用系列耐火浇注料，所述预热段工作衬的浇注料包含量的下列含量组分：

4-8%的纯铝酸钙水泥；

2-8%的硅微粉；

2-8%的氧化铝微粉；

余量为耐火骨料，包括选自Al₂O₃≥55%的电熔或烧结莫来石、Al₂O₃≥98%的电熔或烧结刚玉、Al₂O₃≥80%的矾土中的一种或几种。

众所周知，水泥作为一种胶凝材料是低水泥或超低水泥浇注料得以产生强度的主要原因。水泥加入量低于2%或4%，强度太低，耐磨性不好；加入量高于6%或8%，水泥带入的CaO过多，使用过程中容易形成较多低熔点的灰长石（2CaO∙ Al₂O₃ ∙SiO₂）,黄长石（CaO∙ Al₂O₃ ∙2SiO₂）,因此本发明的水泥含量为2-6%或4-8%。

当有减水剂时，硅微粉、氧化铝微粉等超微粉的存在可使浇注料获得低水分下的高流动性，对浇注料的强度、耐磨性影响很大；硅微粉、氧化铝微粉加入量分别低于2%，耐磨性不好；高于8%，对提高浇注料的流动性、强度并无实际意义。因此，本发明的硅微粉、氧化铝微粉各自含有2-8%。

莫来石是一种优良的耐火原料，其膨胀性低、热导性也较低，加入莫来石有利于改善材料的热震稳定性和降低材料的导热性能；刚玉、矾土也是优良的耐火原料，其硬度高，高温性能好，但膨胀性高、热导性好，加入刚玉、矾土后浇注料的强度、耐磨性可以得到提高，但其会降低材料的热震稳定性和提高材料的导热性能。

因此，本发明中的烧成段、预热段工作衬浇注料中的耐火骨料采用电熔或烧结莫来石、电熔或烧结刚玉、矾土、红柱石、硅线石等耐火原料中的一种或几种，以保证浇注料在提高了浇注料的强度、耐磨性的同时有效地保证了材料的热震稳定性能和高温体积稳定性。

与一般浇注料相同，制作时也可加入少量有机纤维、金属铝粉等，以提高浇注料在烘烤过程中的抗爆裂性。

二、保温衬高强轻质浇注料：浇注料为轻质浇注料，并含下列含量的组分：

10-20%的纯铝酸钙水泥；

2-8%的硅微粉；

20-50%的复相空心球；

余量为耐火骨料，包括选自耐火骨料为Al₂O₃≥55%的电熔或烧结莫来石、Al₂O₃≥50%的蓝晶石、Al₂O₃≥35%的耐火粘土的一种或几种。

众所周知，水泥作为一种胶凝材料是轻质浇注料得以产生强度的主要原因。由于轻质浇注料成型时加水量较大，水泥加入量低于10%，强度太低；加入量高于20%，水泥带入的CaO过多，使用过程中容易形成较多低熔点的灰长石（2CaO∙ Al₂O₃ ∙SiO₂）,黄长石（CaO∙ Al₂O₃ ∙2SiO₂）,因此本发明的水泥含量为10-20%。

传统轻质浇注料加水量较大，强度不高，特别是轻质浇注料中温烧后强度较低，而我们知道，当有减水剂时，硅微粉的存在可使浇注料加水量降低，强度增加，特别是其可大幅提高浇注料的中温烧后强度，本发明将硅微粉引入轻质浇注料的制作，目的就是为了提高轻质浇注料的强度；硅微粉加入量低于2%，强度不好；高于8%，对提高轻质浇注料的强度无实际意义。因此，本发明的硅微粉的含量为2-8%。

传统轻质浇注料采用的耐火原料一般为轻质骨料或轻质废砖，热导性较低，但其吸水率较大，强度较低，本发明引入的复相空心球，是一种优良的轻质耐火原料，其强度高、热膨胀性低、热导性低，但价格昂贵。加入复相空心球后轻质浇注料的强度得到进一步提高，并且有利于改善材料的高温体积稳定性；加入量低于20%,轻质浇注料的导热率太高；高于50%，经济上不合理，因此，本发明的复相空心球含量为20-50%。

轻质浇注料中的其它耐火骨料为电熔或烧结莫来石、蓝晶石、耐火粘土中的一种或几种，其中电熔或烧结莫来石、蓝晶石都是优良的耐火原料，其强度高，高温性能好，蓝晶石还具有高温膨胀性能，因此加入电熔或烧结莫来石、蓝晶石后轻质浇注料的强度提高，中温烧后材料收缩降低，体积稳定性增加。

复合预制块

由于沥青焦回转窑炉衬拟采用复合预制块结构，即将工作衬浇注料1和保温衬浇注料2直接浇注在一起，这样可以最大限度地保证二种浇注料的结合。

拟采用的复合预制块的结构为：工作衬浇注料1＋保温衬浇注料2，二种浇注料之间采用金属锚固件3连接，复合预制块的总厚度按260mm考虑，复合预制块的结构图示如下：

复合预制块的制作及结构特点：

(1) 采用一次成型技术浇注二种浇注料，二种浇注料结合面使用高粘结性溶胶，保证二种浇注料结合紧密；

(2) 复合预制块内部设置金属锚固件，保证复合预制块整体结构稳定。

(3) 金属锚固件预先采用防高温氧化和防高温膨胀处理，以保证金属锚固件在高温使用状态下不会对预制块产生不好的影响。

(4) 将所述二种浇注料浇注成型后养护约24h，硬化后脱模，再自然养护约24h，进窑烘烤至300-600℃即可制得 。

复合预制块试的制作：

制作复合预制块的尺寸为220*180*260mm，在其260mm厚度方向，工作衬的厚度~190mm，保温衬的厚度~70mm，生产好的预制块模拟实际生产烘烤温度经过350℃热处理(预制块实际生产时的烘烤温度)后，预制块外形规正，工作衬、保温衬浇注料结构完整，二种浇注料结合紧密，二者的结合面没有裂纹产生，同时预制块内设置的金属锚固件在350℃热处理条件下也没有对复合预制块产生破坏作用。

根据整个复合预制块制作情况看，复合预制块结构设置合理，二种浇注料的材质选择和连结也达到预想的要求。

对预制块进行各项指标检测结果如下：

Claims (8)

1.一种沥青焦回转窑炉衬用系列耐火浇注料，其特征在于，所述回转窑炉衬为烧成段工作衬和预热段工作衬，所述耐火浇注料为重质浇注料，它包括：

2-8%的纯铝酸钙水泥；

2-8%的硅微粉；

2-8%的氧化铝微粉；

余量为耐火骨料，它包括电熔或烧结莫来石、电熔或烧结刚玉、矾土、红柱石、硅线石中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述沥青焦回转窑炉衬用系列耐火浇注料，其特征在于，所述烧成段工作衬的浇注料包含下列含量的组分：

2-6%的纯铝酸钙水泥；

2-8%的硅微粉；

2-8%的氧化铝微粉；

余量为耐火骨料，包括选自Al₂O₃≥55%的电熔或烧结莫来石、Al₂O₃≥98%的电熔或烧结刚玉、Al₂O₃≥85%的特级矾土中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述沥青焦回转窑炉衬用系列耐火浇注料，其特征在于，所述预热段工作衬的浇注料包含量的下列含量组分：

4-8%的纯铝酸钙水泥；

2-8%的硅微粉；

2-8%的氧化铝微粉；

余量为耐火骨料，包括选自Al₂O₃≥55%的电熔或烧结莫来石、Al₂O₃≥98%的电熔或烧结刚玉、Al₂O₃≥80%的矾土中的一种或几种。

4.一种沥青焦回转窑炉衬用系列耐火浇注料，其特征在于，所述回转窑炉衬为保温段衬，浇注料为轻质浇注料，并含下列含量的组分：

10-20%的纯铝酸钙水泥；

2-8%的硅微粉；

20-50%的复相空心球；

余量为耐火骨料，包括选自耐火骨料为Al₂O₃≥55%的电熔或烧结莫来石、Al₂O₃≥50%的蓝晶石、Al₂O₃≥35%的耐火粘土的一种或几种。

5.一种由所述沥青焦回转窑炉衬用耐火浇注料制作而成的复合预制块，其特征在于，所述复合预制块系由所述重质浇注料的浇注块与轻质浇注料的浇注块叠合在一起并由溶胶粘合而成，两者接触面间设有金属锚固件。

6.根据权利要求5所述的由所述沥青焦回转窑炉衬用耐火浇注料制作而成的复合预制块，其特征在于，所述金属锚固件为一两端带有分叉的金属细杆。

7.一种根据权利要求5或6所述的复合预制块的制备方法，其特征在于，它包括一个预制块模具，并包括下列步骤：

步骤一，在模具中浇注重质浇注料；

步骤二，在重质浇注料中插入金属锚固件；

步骤三，在模具中的重质浇注料上浇注轻质浇注料；

步骤四，养护24小时，待模具中的浇注料硬化后形成预制块胚，脱模，并自然养护24小时；

步骤五，将经步骤四，自然养护后的预制块胚进窑烘烤，在300-600℃下烘烤24小时，取出冷却即得所述复合预制块。

8.根据权利要求7所述的复合预制块的制备方法，其特征在于，所述步骤二当中的金属锚固件在插入前进行防高温氧化及防高温膨胀处理。

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