CN103044039B

CN103044039B - 碳素焙烧炉用耐火材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103044039B
Application number: CN201210540005.4A
Authority: CN
Inventors: 赵永安; 周宁生; 毕玉保; 张晓雷; 李明欢
Original assignee: WUNAI SCI-TECH DEVELOPMENT Co Ltd GONGYI
Current assignee: Gongyi No.5 refractory Co., Ltd
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: CN103044039A

Abstract

本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种碳素焙烧炉用耐火材料及其制备方法。本发明碳素焙烧炉用耐火材料包括焦宝石50%-70%，高铝矾土10%-30%，碳化硅5%-18%，氧化铝5%-15%，结合粘土5%-10%，另外还包括上述组分总重量3%-7%的结合剂，结合剂为比重1.4-1.5g/cm³的磷酸或磷酸盐溶液，经配料、混碾、困料、成型、500-600℃焙烧等步骤即得本发明碳素焙烧炉用耐火材料。本发明耐火材料具有耐压强度高、荷重软化温度高、抗蠕变性能好、气孔率低、抗热震稳定性良好、线膨胀系数小、抗CO性能好等优点，大大提高了碳素焙烧炉的使用寿命，尤其是不需高温烧成，达到了节能减排的目的。

Description

碳素焙烧炉用耐火材料及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种碳素焙烧炉用耐火材料及其制备方法。

背景技术

目前，碳素行业36室、42室甚至54室碳素焙烧炉在我国不断推广和应用，对耐火材料的需求也提出了越来越高的要求。然而，焙烧炉横墙砖和火道墙砖下沉和断裂成为影响焙烧炉寿命的致命要害。市场上的低蠕变粘土砖，其标准最早来源于国外，如果想要达到真正的低蠕变要求，其价格应该在4000元/吨左右，但市场上，业主不可能会出如此高的价格，因此低蠕变砖的使用效果与一般粘土砖的差别也都不是很明显。还有二级高铝砖，其耐压强度及荷重软化温度等指标虽比粘土砖要高，但重烧线变化率较大，在高温使用过程中易使炉墙出现下沉断裂等现象，从而降低焙烧炉的使用寿命。

因此，如何提高焙烧炉耐火材料在使用过程中的抗蠕变能力、抵销制品在使用过程中的线收缩率、提高制品的高温使用性能、提高制品的强度和抗热震稳定性成为克服焙烧炉使用寿命的关键。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种碳素焙烧炉用耐火材料，所述碳素焙烧炉用耐火材料具有耐压强度高、荷重软化温度高、抗蠕变性能好、气孔率低、抗热震稳定性良好、线膨胀系数小、抗CO性能好等优点，大大提高了碳素焙烧炉的使用寿命；本发明还提供了所述碳素焙烧炉用耐火材料的制备方法，不需高温烧成，达到了节能减排的目的。

本发明采用的技术方案是：

一种碳素焙烧炉用耐火材料，包括以下重量份数的原料：焦宝石50%-70%，高铝矾土10%-30%，碳化硅5%-18%，氧化铝5%-15%，结合粘土5%-10%，另外还包括上述组分总重量3%-7%的结合剂，结合剂为比重1.4-1.5g/cm³的磷酸或磷酸盐溶液。

根据上述的碳素焙烧炉用耐火材料，所述焦宝石含Al₂O₃≥42%，所述高铝矾土含Al₂O₃≥70%，所述碳化硅含SiC≥90%，所述氧化铝含Al₂O₃≥98%，结合粘土含Al₂O₃≥33%。

根据上述的碳素焙烧炉用耐火材料，所述焦宝石粒度为3-0.1mm，其中3-1mm的占70%-85%，1-0.1mm的占15%-30%；所述碳化硅粒度为-200目，所述氧化铝粒度为-325目，所述高铝矾土粒度为-200目，所述结合粘土粒度为-200目。

根据上述的碳素焙烧炉用耐火材料，所述磷酸盐为磷酸铝、磷酸氢铝或磷酸二氢铝。

本发明采用的技术方案还包括：

一种上述碳素焙烧炉用耐火材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按权利要求1所述组分配备原料并除铁；

（2）在焦宝石中加入磷酸或磷酸盐结合剂并混合均匀，再将高铝矾土、碳化硅、氧化铝和结合粘土四组分混合均匀，混合上述两部分料后进行混碾；

（3）混碾均匀后，困料24-48小时；

（4）压制成型；

（6）在500-600℃下焙烧12-48小时后，冷却至室温，即得。

根据上述碳素焙烧炉用耐火材料的制备方法，在配备之前先将所述原料加工为权利要求3所述粒度。

本发明的积极有益效果：

（1）本发明在原料选择、级配、添加物选择、配料、工艺等方面做了大量研究并结合大量试验，改变了过去传统的烧成工艺，从而获得了具有耐压强度高、荷重软化温度高、抗蠕变性能良好、气孔率低、抗热震稳定性良好、线膨胀系数小、抗CO性能好等优点的特种耐火材料（以耐火砖为例，见表1），因而其在碳素行业中的使用也大大提高了碳素焙烧炉的使用寿命。

（2）本发明初次在碳素焙烧炉用耐火材料中使用磷酸盐结合剂，并严格控制其加入量，降低了制品的显气孔率，提高了制品荷重软化温度，提高了制品的强度，避免了成型时出现的层裂等生产困难；而且，由于磷酸盐结合剂的加入，促进了制品在较低温度下的良好烧结，达到了节能减排的目的，本发明制备方法的处理温度500℃-600℃和处理时间12小时至48小时，保证制品的良好使用性能。

（3）本发明原材料易得、价格便宜、搭配合理：选择了杂质低、体积密度高、吸水率小的优质焦宝石，保证了制品的低气孔率和良好的高温使用性能；SiC具有强度高、硬度大、导热性好、高温使用性能好的特点，在制品中的引用可大大提高制品的使用性能。

表1本发明碳素焙烧炉用耐火材料理化指标

项目	单位	本发明耐火砖	一般粘土砖
				Al₂O₃ ≥	%	42	42
显气孔率 ≤	%	17	22
				常温耐压强度 ≥	Mpa	45	35
蠕变率1280℃×25h ≤	%	0.4	0.8
				0.2 Mpa荷重软化温度 ≥	℃	1500	1400
重烧线变化率1400℃×2h		0~+0.2	+0.1~-0.4
				耐火度 ≥	℃	1790	1750
热震稳定性1100℃水冷≥	次	25	6
				CO侵蚀		无开裂	开裂

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例，以下实施例中所用原料均为市售。

实施例1

一种碳素焙烧炉用耐火材料，由以下重量份数的原料组成：焦宝石50%，高铝矾土25%，碳化硅5%%，氧化铝15%，结合粘土5%，另外还包括上述组分总重量3%的结合剂，结合剂为比重1.4g/cm³的磷酸溶液；所述焦宝石粒度为3-0.1mm，其中3-1mm的占70%，1-0.1mm的占30%；所述碳化硅粒度为-200目，所述氧化铝粒度为-325目，所述高铝矾土粒度为-200目，所述结合粘土粒度为-200目。

上述碳素焙烧炉用耐火材料的制备方法，由以下步骤组成：

（1）按上述组分配备原料并除铁；

（2）在焦宝石中加入结合剂并混合均匀，再将高铝矾土、碳化硅、氧化铝和结合粘土四组分混合均匀，混合上述两部分料后进行混碾；

（3）混碾均匀后，困料24小时；

（4）压制成型；

（6）在500-520℃下焙烧12小时后，冷却至室温，即得。

实施例2

一种碳素焙烧炉用耐火材料，由以下重量份数的原料组成：焦宝石60%，高铝矾土15%，碳化硅10%%，氧化铝10%，结合粘土5%，另外还包括上述组分总重量5%的结合剂，结合剂为比重1.45g/cm³的磷酸氢铝溶液；所述焦宝石粒度为3-0.1mm，其中3-1mm的占75%，1-0.1mm的占25%；所述碳化硅粒度为-200目，所述氧化铝粒度为-325目，所述高铝矾土粒度为-200目，所述结合粘土粒度为-200目。

上述碳素焙烧炉用耐火材料的制备方法，由以下步骤组成：

（1）按上述组分配备原料并除铁；

（3）混碾均匀后，困料32小时；

（4）压制成型；

（6）在520-540℃下焙烧24小时后，冷却至室温，即得。

实施例3

一种碳素焙烧炉用耐火材料，由以下重量份数的原料组成：焦宝石70%，高铝矾土10%，碳化硅8%%，氧化铝5%，结合粘土7%，另外还包括上述组分总重量7%的结合剂，结合剂为比重1.5g/cm³的磷酸二氢铝溶液；所述焦宝石粒度为3-0.1mm，其中3-1mm的占80%，1-0.1mm的占20%；所述碳化硅粒度为-200目，所述氧化铝粒度为-325目，所述高铝矾土粒度为-200目，所述结合粘土粒度为-200目。

上述碳素焙烧炉用耐火材料的制备方法，由以下步骤组成：

（1）按上述组分配备原料并除铁；

（3）混碾均匀后，困料48小时；

（4）压制成型；

（6）在540-560℃下焙烧32小时后，冷却至室温，即得。

实施例4

一种碳素焙烧炉用耐火材料，由以下重量份数的原料组成：焦宝石55%，高铝矾土20%，碳化硅5%%，氧化铝15%，结合粘土5%，另外还包括上述组分总重量3%的结合剂，结合剂为比重1.45g/cm³的磷酸溶液；所述焦宝石含Al₂O₃≥42%，所述高铝矾土含Al₂O₃≥70%，所述碳化硅含SiC≥90%，所述氧化铝含Al₂O₃≥98%，结合粘土含Al₂O₃≥33%；所述焦宝石粒度为3-0.1mm，其中3-1mm的占85%，1-0.1mm的占15%；所述碳化硅粒度为-200目，所述氧化铝粒度为-325目，所述高铝矾土粒度为-200目，所述结合粘土粒度为-200目。

上述碳素焙烧炉用耐火材料的制备方法，由以下步骤组成：

（1）将上述原料分别加工并除铁，再按上述组分配备；

（3）混碾均匀后，困料24小时；

（4）压制成型；

（6）在560-580℃下焙烧48小时后，冷却至室温，即得。

实施例5

一种碳素焙烧炉用耐火材料，由以下重量份数的原料组成：焦宝石65%，高铝矾土10%，碳化硅10%%，氧化铝10%，结合粘土5%，另外还包括上述组分总重量4%的结合剂，结合剂为比重1.5g/cm³的磷酸氢铝溶液；所述焦宝石含Al₂O₃≥42%，所述高铝矾土含Al₂O₃≥70%，所述碳化硅含SiC≥90%，所述氧化铝含Al₂O₃≥98%，结合粘土含Al₂O₃≥33%；所述焦宝石粒度为3-0.1mm，其中3-1mm的占78%，1-0.1mm的占22%；所述碳化硅粒度为-200目，所述氧化铝粒度为-325目，所述高铝矾土粒度为-200目，所述结合粘土粒度为-200目。

上述碳素焙烧炉用耐火材料的制备方法，由以下步骤组成：

（1）将上述原料分别加工并除铁，再按上述组分配备；

（3）混碾均匀后，困料16小时；

（4）压制成型；

（6）在580-600℃下焙烧28小时后，冷却至室温，即得。

实施例6

一种碳素焙烧炉用耐火材料，由以下重量份数的原料组成：焦宝石58%，高铝矾土10%，碳化硅18%，氧化铝5%，结合粘土9%，另外还包括上述组分总重量6%的结合剂，结合剂为比重1.4g/cm³的磷酸二氢铝溶液；所述焦宝石含Al₂O₃≥42%，所述高铝矾土含Al₂O₃≥70%，所述碳化硅含SiC≥90%，所述氧化铝含Al₂O₃≥98%，结合粘土含Al₂O₃≥33%；所述焦宝石粒度为3-0.1mm，其中3-1mm的占82%，1-0.1mm的占18%；所述碳化硅粒度为-200目，所述氧化铝粒度为-325目，所述高铝矾土粒度为-200目，所述结合粘土粒度为-200目。

上述碳素焙烧炉用耐火材料的制备方法，由以下步骤组成：

（1）将上述原料分别加工并除铁，再按上述组分配备；

（3）混碾均匀后，困料20小时；

（4）压制成型；

（6）在550-600℃下焙烧36小时后，冷却至室温，即得。

本发明并不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims

1.一种碳素焙烧炉用耐火材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：焦宝石50%-70%，高铝矾土10%-30%，碳化硅5%-18%，氧化铝5%-15%，结合粘土5%-10%，另外还包括上述组分总重量3%-7%的结合剂，结合剂为比重1.4-1.5g/cm³的磷酸或磷酸盐溶液；

所述焦宝石粒度为3-0.1mm，其中3-1mm的占70%-85%，1-0.1mm的占15%-30%；所述碳化硅粒度为-200目，所述氧化铝粒度为-325目，所述高铝矾土粒度为-200目，所述结合粘土粒度为-200目；

上述碳素焙烧炉用耐火材料的制备方法包括以下步骤：

（1）按上述组分配备原料并除铁；

（3）混碾均匀后，困料24-48小时；

（4）压制成型；

（5）在500-600℃下焙烧12-48小时后，冷却至室温，即得。

2.根据权利要求1所述的碳素焙烧炉用耐火材料，其特征在于：所述焦宝石含Al₂O₃≥42%，所述高铝矾土含Al₂O₃≥70%，所述碳化硅含SiC≥90%，所述氧化铝含Al₂O₃≥98%，结合粘土含Al₂O₃≥33%。

3.根据权利要求1所述的碳素焙烧炉用耐火材料，其特征在于：所述磷酸盐为磷酸铝、磷酸氢铝或磷酸二氢铝。

4.根据权利要求1所述的碳素焙烧炉用耐火材料，其特征在于：在配备之前先将所述原料加工为权利要求1所述粒度。