CN103058688A - 回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖及其制备方法，通过在制备回转窑用高密度镁铁铝砖的基材中引入轻质骨料降低产品密度，经过了拌料、成型、干燥及烧成等工艺。本发明所制备的中密度镁铁铝尖晶石砖与回转窑用高密度镁铁铝砖相比，具有导热系数低，重量轻等优点，使用过程中能够降低散热损失，减少能源和设备动力消耗，起到改善工作环境和节能减排的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种中密度镁铁铝尖晶石砖及其制备方法，属于耐火材料技术领域。
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、倒焰窑，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，并推出了一些重质和轻质相结合的复合砖，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。以目前已有的回转窑为例，前过渡带使用镁铁铝砖、烧成带使用镁铬砖，由于镁铁铝砖和烧成带使用的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。筒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。使用重质轻质层状复合砖虽然能够明显降低散热损失，但重质层和轻质层之间的结合强度和性能匹配性对制备工艺要求非常高，本发明通过在高密度镁铁铝尖晶石砖中引入轻质骨料来降低产品密度，则能够避免此问题产生，降低生产技术工艺要求，并且能够达到同样的节能效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种中密度镁铁铝尖晶石砖及其制备方法，具有导热系数低，抗热震性能优异，重量轻等优点。
本发明所采用的技术方案是：回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖，按重量份计，其组分包括有基材51~102份、轻质骨料10~30份以及结合剂4~8份。
所述的回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的密度为2.0~2.5 g/cm3。
所述轻质骨料为氧化镁空心球、镁铝空心球、镁铬空心球、镁钙空心球、镁钛空心球中的至少一种。
所述轻质骨料的粒度规格为0~1mm、0~3mm、0~5mm中的至少一种。
所述结合剂为工业木质磺酸盐溶液、甲基纤维素溶液、黄糊精熔液中的一种。
按重量份计，所述基材包括：0~5mm镁铁砂25~55份、不大于200目镁铁粉12~25份、不大于200目镁铝尖晶石粉14~22份。
按重量份计，所述基材包括：0~5mm镁砂25~55份、不大于200目的镁粉20~35份、0~3mm铁铝尖晶石6~12份。
本发明的回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖具有的优点是：导热系数低、抗热震性能好、重量轻。本发明的回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖在常用的高密度镁铁铝尖晶石砖组分中增加轻质骨料降低了产品密度。同时，由于轻质骨料的导热系数较低，则使该回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖具有较低的导热系数。而轻质骨料能够和其他组分较好的结合，从而该回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的抗热震性能较好。经测试，该回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的密度为2.0~2.5g/cm3、350℃导热系数为2.6~3.8W/m.k，均低于普通镁铁铝尖晶石砖的平均密度和导热系数。而该回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的不低于40MPa，能够满足实际使用的需要。即：该回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖使用过程中能够降低散热损失，减少能源和设备动力消耗，起到改善工作环境和节能减排的作用。
本发明的回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的制备方法，依次包括以下步骤：
A、配料：将各组分按比例混合均匀形成均匀料；
B、成型：将步骤A形成的均匀料加入模具中，机压成型；
C、干燥及烧成：将步骤B形成的坯体经80～150oC烘干后，装窑于1550～1720oC保温6～12h形成成品。
所述步骤B中机压成型时轻质骨料的破损率不大于15%。
该方法较好的保证了该回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的质量参数，且生产工艺参数、方法、设备均无特别要求，易于实现。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
以下实施例中：所述结合剂为工业木质磺酸盐溶液、甲基纤维素溶液、黄糊精熔液中的一种。轻质骨料为氧化镁空心球、镁铝空心球、镁铬空心球、镁钙空心球、镁钛空心球中的至少一种。所谓基材，指的是制备回转窑用高密度镁铁铝尖晶石砖的基本组分。通过在基材中添加轻质骨料及机压成型使该回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的密度为：2.0~2.5 g/cm3。
以下实施例1~6中，基材包括：0~5mm镁铁砂、不大于200目镁铁粉、不大于200目镁铝尖晶石粉。
实施例1
本实施例中采用的原料及重量份为：
0～5mm的镁铁砂55份、不大于200目的镁铁粉25份、不大于200目镁铝尖晶石粉14份、0~3mm氧化镁空心球10份、外加结合剂工业木质磺酸盐溶液4份 。
回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的制备方法，依次包括以下步骤：
A、配料：将各组分按比例混合均匀形成均匀料；
B、成型：将步骤A形成的均匀料加入模具中，在震动压机上震动成型为坯体，震动压力为30吨，产品密度为2.5g/cm3，空心球破碎率13%；
C、干燥及烧成：将步骤B形成的坯体经80oC烘干后，装窑于1550oC保温12h形成成品回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖。
本实施例中，氧化镁空心球的粒度亦可为0~1mm或0~5mm。
实施例2
本实施例中采用的原料及重量份为：
0～5mm的镁铁砂25份、不大于200目的镁铁粉25份、不大于200目镁铝尖晶石粉20份、0～1mm镁铝空心球22份、0～1mm镁铬空心球8份、外加结合剂甲基纤维素溶液6份 。
回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的制备方法，依次包括以下步骤：
A、配料：将各组分按比例混合均匀形成均匀料；
B、成型：将步骤A形成的均匀料加入模具中，采用300吨压机冲压成型，控制行程，保持产品尺寸固定，产品达到密度为2.0g/cm3，轻质骨料破碎率为10%；
C、干燥及烧成：将步骤B形成的坯体经150oC烘干后，装窑于1720oC保温6h形成成品回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖。
本实施例中，镁铝空心球、镁铬空心球的粒度亦可为0~1mm或0~5mm，或采取任意比例的0~1mm、0~3mm、0~5mm的混合物。
实施例3
本实施例中采用的原料及重量份为：
0～5mm的镁铁砂45份、不大于200目的镁铁粉12份、不大于200目镁铝尖晶石粉22份、0～5mm镁钙空心球22份、外加结合剂黄糊精熔液8份。
回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的制备方法，依次包括以下步骤：
A、配料：将各组分按比例混合均匀形成均匀料；
B、成型：将步骤A形成的均匀料加入尺寸固定的模具中，在震动压机上震动成型为坯体，震动压力为30吨，产品密度为2.2g/cm3，轻质骨料破碎率为8%；
C、干燥及烧成：将步骤B形成的坯体经100oC烘干后，装窑于1600oC保温8h形成成品回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖。
本实施例中，镁钙空心球的粒度亦可为0~1mm或0~3mm，或采取任意比例的0~1mm、0~3mm、0~5mm的混合物。
实施例4
本实施例中采用的原料及重量份为：
0～5mm的镁铁砂50份、不大于200目的镁铁粉23份、不大于200目镁铝尖晶石粉14份、0~1mm镁钙空心球10份、0~1mm镁钛空心球8份、外加结合剂甲基纤维素溶液5份。
回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的制备方法，依次包括以下步骤：
A、配料：将各组分按比例混合均匀形成均匀料；
B、成型：将步骤A形成的均匀料加入模具中，采用150吨压机油压成型，控制行程，保持产品尺寸固定，产品密度为2.3 g/cm3，轻质骨料破碎率为15%；
C、干燥及烧成：将步骤B形成的坯体经110oC烘干后，装窑于1650oC保温10h形成成品回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖。
本实施例中，镁钙空心球、镁钛空心球的粒度亦可为0~3mm或0~5mm，或采取任意比例的0~1mm、0~3mm、0~5mm的混合物。
实施例5
与实施例1的区别仅在于：0~5mm镁铁砂为25份、不大于200目镁铁粉为12份。
实施例6
与实施例2的区别仅在于：0~5mm镁铁砂为55份、不大于200目镁铝尖晶石为22份。
以下实施例7~12中，基材包括：0~5mm镁砂、不大于200目的镁粉2、0~3mm铁铝尖晶石。
实施例7
本实施例中采用的原料及重量份为：
0～5mm的镁砂55份、0～3mm的铁铝尖晶石6份、不大于200目的镁粉29份、0~3mm氧化镁空心球10份、外加结合剂工业木质磺酸盐溶液4份 。
回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的制备方法，依次包括以下步骤：
A、配料：将各组分按比例混合均匀形成均匀料；
B、成型：将步骤A形成的均匀料加入模具中，在震动压机上震动成型为坯体，震动压力为30吨，产品密度为2.5g/cm3，空心球破碎率13%；
C、干燥及烧成：将步骤B形成的坯体经80oC烘干后，装窑于1550oC保温12h形成成品。
本实施例中，氧化镁空心球的粒度亦可为0~1mm或0~5mm，或采取任意比例的0~1mm、0~3mm、0~5mm的混合物。
实施例8
本实施例中采用的原料及重量份为：
0～5mm的镁砂25份、0～3mm的铁铝尖晶石12份、不大于200目的镁粉33份、0～1mm镁铝空心球22份、0～1mm镁铬空心球8份、外加结合剂甲基纤维素溶液5份 。
回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的制备方法，依次包括以下步骤：
A、配料：将各组分按比例混合均匀形成均匀料；
B、成型：将步骤A形成的均匀料加入模具中，采用300吨压机冲压成型，控制行程，保持产品尺寸固定，产品达到密度为2.0g/cm3，轻质骨料破碎率为8%；
C、干燥及烧成：将步骤B形成的坯体经150oC烘干后，装窑于1720oC保温6h形成成品。
本实施例中，镁铝空心球、镁铬空心球的粒度亦可为0~3mm或0~5mm，或采取任意比例的0~1mm、0~3mm、0~5mm的混合物。
实施例9
本实施例中采用的原料及重量份为：
0～5mm的镁砂55份、0～3mm的铁铝尖晶石10份、不大于200目的镁粉20份、0～5mm镁铝空心球15份、外加结合剂黄糊精熔液8份。
回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的制备方法，依次包括以下步骤：
A、配料：将各组分按比例混合均匀形成均匀料；
B、成型：将步骤A形成的均匀料加入尺寸固定的模具中，在震动压机上震动成型为坯体，震动压力为30吨，产品密度为2.4g/cm3，轻质骨料破碎率为15%；
C、干燥及烧成：将步骤B形成的坯体经100oC烘干后，装窑于1650oC保温8h形成成品。
本实施例中，镁铝空心球的粒度亦可为0~1mm或0~3mm，或采取任意比例的0~1mm、0~3mm、0~5mm的混合物。
实施例10
本实施例中采用的原料及重量份为：
0～5mm的镁砂40份、0～3mm的铁铝尖晶石8份、不大于200目的镁粉35份、0~1mm镁钙空心球10份、0~1mm镁钛空心球7份、外加结合剂甲基纤维素溶液6份。
回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的制备方法，依次包括以下步骤：
A、配料：将各组分按比例混合均匀形成均匀料；
B、成型：将步骤A形成的均匀料加入模具中，采用150吨压机油压成型，控制行程，保持产品尺寸固定，产品密度为2.1 g/cm3，轻质骨料破碎率为10%；
C、干燥及烧成：将步骤B形成的坯体经110oC烘干后，装窑于1600oC保温9h形成成品。
本实施例中，镁钙空心球、镁钛空心球的粒度亦可为0~3mm或0~5mm，或采取任意比例的0~1mm、0~3mm、0~5mm的混合物。
实施例11
与实施例7的区别仅在于：0~5mm镁砂为25份、不大于200目的镁粉为20份、0~3mm铁铝尖晶石为6份。
实施例12
与实施例8的区别仅在于：0~5mm镁砂为55份、不大于200目的镁粉为35份、0~3mm铁铝尖晶石为12份。
取以上实施例所得成品进行常规实验分析，各成品的性能参数和高密度耐碱砖的参数对比见下表：
附表：本发明中所制备的中密度镁铁铝尖晶石砖与常用的高密度镁铁铝尖晶石砖的性能对比
| 高密镁铁铝尖晶石砖 | 本中密度镁铁铝尖晶石砖 | |
| 体积密度（g/cm3） | ≥2.9 | 2.0~2.5 |
| 耐压强度（MPa） | ≥65 | ≥40 |
| 350℃导热系数（W/m.k） | 4.8~5.4 | 2.6~3.8 |
| 1100℃水冷(次) | ≥6 | ≥10 |
| 最高使用温度（℃） | 1600 | 1600 |
由上表可知，本发明所制备的回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖相对于常用的高密度镁铁铝尖晶石砖而言，在密度、350℃导热系数、耐受1100℃水冷次数等方面具有一定的优势。在耐压强度和最高使用温度上达到了使用要求。
Claims (9)
1.回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖，按重量份计，其组分包括有基材51~102份、轻质骨料10~30份以及结合剂4~8份。
2.根据权利要求1所述的回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖，其特征在于：所述的回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的密度为2.0~2.5 g/cm3。
3.根据权利要求2所述的回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖，其特征在于：所述轻质骨料为氧化镁空心球、镁铝空心球、镁铬空心球、镁钙空心球、镁钛空心球中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖，其特征在于：所述轻质骨料的粒度规格为0~1mm、0~3mm、0~5mm中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖，其特征在于：所述结合剂为工业木质磺酸盐溶液、甲基纤维素溶液、黄糊精熔液中的一种。
6.根据权利要求5所述的回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖，其特征在于：按重量份计，所述基材包括：0~5mm镁铁砂25~55份、不大于200目镁铁粉12~25份、不大于200目镁铝尖晶石粉14~22份。
7.根据权利要求5所述的回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖，其特征在于：按重量份计，所述基材包括：0~5mm镁砂25~55份、不大于200目的镁粉20~35份、0~3mm铁铝尖晶石6~12份。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的制备方法，依次包括以下步骤：
A、配料：将各组分按比例混合均匀形成均匀料；
B、成型：将步骤A形成的均匀料加入模具中，机压成型；
C、干燥及烧成：将步骤B形成的坯体经80～150oC烘干后，装窑于1550～1720oC保温6～12h形成成品。
9.根据权利要求8所述的回转窑用中密度镁铁铝尖晶石砖的制备方法，其特征在于：所述步骤B中机压成型时轻质骨料的破损率不大于15%。
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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: 20130424 |