CN103242052A

CN103242052A - 一种无铬抗碱碱回收炉炉衬材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103242052A
Application number: CN2013102089886A
Authority: CN
Inventors: 顾华志; 段辉; 谢静; 李洪明; 邵志君; 孙光思; 李霞
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2013-08-14

Abstract

本发明具体涉及一种无铬抗碱碱回收炉炉衬材料及其制备方法。其技术方案是：先将50~80wt%的富铝镁铝尖晶石骨料和20~50wt%的富铝镁铝尖晶石细粉混合为混合料，外加上述混合料4~6wt%的纸浆废液，再进行混练、困料和成型，然后在110℃条件下干燥24h，在1500~1800℃条件下保温3~6h，制得无铬抗碱碱回收炉炉衬材料。其主要物理性能是：体积密度为2.75~3.10g/cm³；耐压强度为30~60MPa；线变化率为－0.58~－0.22%。本发明制备的无铬抗碱碱回收炉炉衬材料具有优良的抗碱性和耐高温性，无铬环保，广泛适用于造纸等行业的碱回收炉内衬。

Description

一种无铬抗碱碱回收炉炉衬材料及其制备方法

技术领域

本发明属于碱回收炉炉衬材料技术领域，具体涉及一种无铬抗碱碱回收炉炉衬材料及其制备方法。

背景技术

造纸业作为我国重要的基础原材料工业，在国民经济中占据着重要的地位，近年来我国造纸工业的发展也进入快速增长期。造纸业在蓬勃发展的同时，对环境所造成的污染也日益严重，尤其是对水环境的污染，已成为工业污染防治的焦点、热点和难点。碱法制浆的造纸行业产生大量的制浆黑液，严重污染环境，必须采用碱回收炉对黑液进行处理，并同时对黑液中的固形物进行回收和综合利用。

碱回收炉炉衬在炉内的工作条件非常恶劣，除在高温下受到黑液燃烧过程中产生的碱性熔融物和各种碱性、酸性气体介质侵蚀外，还受到频繁的温度剧变作用、以及黑液喷射和烟气粉尘的高速冲刷。因此，碱回收炉炉衬材料必须具备耐高温、耐腐蚀、耐冲刷和耐温度剧变的材料，目前，普遍采用铬质耐火材料。但是Cr₂O₃与铬矿在氧化气氛下易与碱金属氧化物（K₂O、Na₂O）反应生成低熔点的六价铬酸盐，一方面不仅破坏了Cr₂O₃与铬矿的结构，而且形成的低熔物还会渗入砖内；另一方面铬酸盐R₂CrO₄是一种弱氧化性化合物，化学稳定性较高，六价铬是有毒的并能致癌，大量研究表明：人类的一些皮肤溃疡和呼吸道疾病均与Cr⁶⁺有关。Cr⁶⁺化合物在许多场合将稳定存在于自然界，对环境造成长期的污染，这种危害是持续性的和非常严重的。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种耐高温、耐碱腐蚀的无铬抗碱碱回收炉炉衬材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：先将50~80wt%的富铝镁铝尖晶石骨料和20~50wt%的富铝镁铝尖晶石细粉混合为混合料，外加上述混合料4~6wt%的纸浆废液，再进行混练、困料和成型，然后在110℃条件下干燥24h，在1500~1800℃条件下保温3~6h，制得无铬抗碱碱回收炉炉衬材料。

所述富铝镁铝尖晶石骨料为富铝90镁铝尖晶石骨料、富铝85镁铝尖晶石骨料和富铝78镁铝尖晶石骨料中的一种，富铝镁铝尖晶石骨料的Al₂O₃含量为72~95wt%；富铝镁铝尖晶石骨料的颗粒级配是：5~3mm为10~35wt%，3~1mm为15~45wt%，1~0.088mm为20~50wt%。

所述富铝镁铝尖晶石细粉为富铝90镁铝尖晶石细粉、富铝85镁铝尖晶石细粉和富铝78镁铝尖晶石细粉中的一种，富铝镁铝尖晶石细粉的Al₂O₃含量为72~95wt%；富铝镁铝尖晶石细粉的粒度为0.088mm以下。

所述成型为机压成型，成型压力为100~200MPa。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下经济效果：

本发明以富铝镁铝尖晶石为主要原料制备无铬抗碱碱回收炉炉衬材料，采用无铬的富铝镁铝尖晶石为原料，避免了Cr⁶⁺对人类和环境的危害；利用富铝尖晶石固溶Al₂O₃，发生3Mg²⁺—2Al³⁺置换，离子半径较小的Al³⁺替换离子半径较大的Mg²⁺，导致晶面间距减小，晶格常数减小，体积密度变大，耐压强度也就变大，而且体积密度变大，材料就致密，能有效地减少碱液以及碱蒸气对材料的侵蚀，具有优良的抗碱性；同时尖晶石愈富铝，缺陷愈多，热膨胀率也更低，高温下体积稳定，而且尖晶石的熔点高，线膨胀系数小，具有良好的耐高温性能。本发明制备的无铬抗碱碱回收炉炉衬材料的主要物理性能是：体积密度为2.75~3.10g/cm³；耐压强度为30~60MPa；线变化率为－0.58~－0.22%。

因此，本发明制备的无铬抗碱碱回收炉炉衬材料具有优良的抗碱性和耐高温性的特点，广泛适用于造纸等行业的碱回收炉内衬。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，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中的原料和成型的技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：

富铝90镁铝尖晶石骨料、富铝85镁铝尖晶石骨料和富铝78镁铝尖晶石骨料的Al₂O₃含量均为72~95wt%；富铝90镁铝尖晶石骨料、富铝85镁铝尖晶石骨料和富铝78镁铝尖晶石骨料的颗粒级配均是：5~3mm为10~35wt%，3~1mm为15~45wt%，1~0.088mm为20~50wt%。

富铝90镁铝尖晶石细粉、富铝85镁铝尖晶石细粉和富铝78镁铝尖晶石细粉的Al₂O₃含量均为72~95wt%；富铝90镁铝尖晶石细粉、富铝85镁铝尖晶石细粉和富铝78镁铝尖晶石细粉的粒度均为0.088mm以下。

成型为机压成型，成型压力为100~200MPa。

实施例1

一种无铬抗碱碱回收炉炉衬材料及其制备方法：先将50~60wt%的富铝78镁铝尖晶石骨料和40~50wt%的富铝78镁铝尖晶石细粉混合为混合料，外加上述混合料4~5wt%的纸浆废液，再进行混练、困料和成型，然后在110℃条件下干燥24h，在1500~1600℃条件下保温3~6h，制得无铬抗碱碱回收炉炉衬材料。

实施例2

一种无铬抗碱碱回收炉炉衬材料及其制备方法：先将50~60wt%的富铝85镁铝尖晶石骨料和40~50wt%的富铝85镁铝尖晶石细粉混合为混合料，外加上述混合料4~5wt%的纸浆废液，再进行混练、困料和成型，然后在110℃条件下干燥24h，在1600~1700℃条件下保温3~6h，制得无铬抗碱碱回收炉炉衬材料。

实施例3

一种无铬抗碱碱回收炉炉衬材料及其制备方法：先将50~60wt%的富铝90镁铝尖晶石骨料和40~50wt%的富铝90镁铝尖晶石细粉混合为混合料，外加上述混合料4~5wt%的纸浆废液，再进行混练、困料和成型，然后在110℃条件下干燥24h，在1700~1800℃条件下保温3~6h，制得无铬抗碱碱回收炉炉衬材料。

实施例4

一种无铬抗碱碱回收炉炉衬材料及其制备方法：先将60~70wt%的富铝78镁铝尖晶石骨料和30~40wt%的富铝90镁铝尖晶石细粉混合为混合料，外加上述混合料4.5~5.5wt%的纸浆废液，再进行混练、困料和成型，然后在110℃条件下干燥24h，在1500~1600℃条件下保温3~6h，制得无铬抗碱碱回收炉炉衬材料。

实施例5

一种无铬抗碱碱回收炉炉衬材料及其制备方法：先将60~70wt%的富铝85镁铝尖晶石骨料和30~40wt%的富铝78镁铝尖晶石细粉混合为混合料，外加上述混合料4.5~5.5wt%的纸浆废液，再进行混练、困料和成型，然后在110℃条件下干燥24h，在1600~1700℃条件下保温3~6h，制得无铬抗碱碱回收炉炉衬材料。

实施例6

一种无铬抗碱碱回收炉炉衬材料及其制备方法：先将60~70wt%的富铝90镁铝尖晶石骨料和30~40wt%的富铝85镁铝尖晶石细粉混合为混合料，外加上述混合料4.5~5.5wt%的纸浆废液，再进行混练、困料和成型，然后在110℃条件下干燥24h，在1700~1800℃条件下保温3~6h，制得无铬抗碱碱回收炉炉衬材料。

实施例7

一种无铬抗碱碱回收炉炉衬材料及其制备方法：先将70~80wt%的富铝78镁铝尖晶石骨料和20~30wt%的富铝85镁铝尖晶石细粉混合为混合料，外加上述混合料5~6wt%的纸浆废液，再进行混练、困料和成型，然后在110℃条件下干燥24h，在1500~1600℃条件下保温3~6h，制得无铬抗碱碱回收炉炉衬材料。

实施例8

一种无铬抗碱碱回收炉炉衬材料及其制备方法：先将70~80wt%的富铝85镁铝尖晶石骨料和20~30wt%的富铝90镁铝尖晶石细粉混合为混合料，外加上述混合料5~6wt%的纸浆废液，再进行混练、困料和成型，然后在110℃条件下干燥24h，在1600~1700℃条件下保温3~6h，制得无铬抗碱碱回收炉炉衬材料。

实施例9

一种无铬抗碱碱回收炉炉衬材料及其制备方法：先将70~80wt%的富铝90镁铝尖晶石骨料和20~30wt%的富铝78镁铝尖晶石细粉混合为混合料，外加上述混合料5~6wt%的纸浆废液，再进行混练、困料和成型，然后在110℃条件下干燥24h，在1700~1800℃条件下保温3~6h，制得无铬抗碱碱回收炉炉衬材料。

本具体实施方式与现有技术相比，具有如下经济效果：

本具体实施方式以富铝镁铝尖晶石为主要原料制备无铬抗碱碱回收炉炉衬材料，采用无铬的富铝镁铝尖晶石为原料，避免了Cr⁶⁺对人类和环境的危害；利用富铝尖晶石固溶Al₂O₃，发生3Mg²⁺—2Al³⁺置换，离子半径较小的Al³⁺替换离子半径较大的Mg²⁺，导致晶面间距减小，晶格常数减小，体积密度变大，耐压强度也就变大，而且体积密度变大，材料就致密，能有效地减少碱液以及碱蒸气对材料的侵蚀，具有优良的抗碱性；同时尖晶石愈富铝，缺陷愈多，热膨胀率也更低，高温下体积稳定，而且尖晶石的熔点高，线膨胀系数小，具有有良好的耐高温性能。本具体实施方式所制备的无铬抗碱碱回收炉炉衬材料的主要物理性能是：体积密度为2.75~3.10g/cm³；耐压强度为30~60MPa；线变化率为－0.58~－0.22%。

因此，本具体实施方式制备的无铬抗碱碱回收炉炉衬材料具有优良的抗碱性和耐高温性的特点，广泛适用于造纸等行业的碱回收炉内衬。

Claims

1.一种无铬抗碱碱回收炉炉衬材料的制备方法，其特征在于：先将50~80wt%的富铝镁铝尖晶石骨料和20~50wt%的富铝镁铝尖晶石细粉混合为混合料，外加上述混合料4~6wt%的纸浆废液，再进行混练、困料和成型，然后在110℃条件下干燥24h，在1500~1800℃条件下保温3~6h，制得无铬抗碱碱回收炉炉衬材料。

2.根据权利要求1所述的无铬抗碱碱回收炉炉衬材料的制备方法，其特征在于所述富铝镁铝尖晶石骨料为富铝90镁铝尖晶石骨料、富铝85镁铝尖晶石骨料和富铝78镁铝尖晶石骨料中的一种；富铝镁铝尖晶石骨料的Al₂O₃含量为72~95wt%，富铝镁铝尖晶石骨料的颗粒级配是：5~3mm为10~35wt%，3~1mm为15~45wt%，1~0.088mm为20~50wt%。

3.根据权利要求1所述的无铬抗碱碱回收炉炉衬材料的制备方法，其特征在于所述富铝镁铝尖晶石细粉为富铝90镁铝尖晶石细粉、富铝85镁铝尖晶石细粉和富铝78镁铝尖晶石细粉中的一种；富铝镁铝尖晶石细粉的Al₂O₃含量为72~95wt%，富铝镁铝尖晶石细粉的粒度为0.088mm以下。

4. 根据权利要求1所述的无铬抗碱碱回收炉炉衬材料的制备方法，其特征在于所述成型为机压成型，成型压力为100~200MPa。

5. 一种无铬抗碱碱回收炉炉衬材料，其特征在于所述炉衬材料是根据权利要求1~4项中任一项所述的无铬抗碱碱回收炉炉衬材料的制备方法制备无铬抗碱碱回收炉炉衬材料。