CN103387400B - 一种水煤浆加压气化炉用背衬砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种水煤浆加压气化炉用背衬砖及其制备方法，由铬刚玉材料、α-Al₂O₃微粉、硅质材料、氧化铬绿和结合剂制成，在制备时，先将α-Al₂O₃微粉、硅质材料和氧化铬绿混合，然后将铬刚玉材料和结合剂混合后在将两者混合均匀、成型、烘干并烧制即制得产品。本发明采用铬刚玉渣和硅质材料在一定的条件下制备背衬砖，使铬刚玉渣中的氧化钙与氧化硅以低熔物的形式存在，并在烧结温度达到一定值时形成较为剧烈的迁移效应，填充于砖的气孔内及迁移到砖表面，使骨料与粉料间形成较强的作用力，大幅提高材料的强度及抗热震性能，从而大幅度延长了背衬砖的使用寿命。

Description

一种水煤浆加压气化炉用背衬砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及到耐火材料领域的耐火砖，具体的说是一种水煤浆加压气化炉用背衬砖及其制备方法。

背景技术

水煤浆加压气化炉筒体内衬包含有三层耐火材料，最内的向火面砖层、中间的背衬砖层以及靠近钢壳的保温隔热砖层。作为水煤浆加压气化炉内衬的重要组成部分，背衬砖层起到结构支撑，保温隔热以及防止窜气等重要作用，同时，该层砖使用寿命长，一般砌筑完成后，在气化炉寿命期内不需更换，因此对该层砖要求有很好的常温强度、高温强度及热震稳定性。

目前，水煤浆加压气化炉背衬砖层普遍使用的是铬刚玉砖，它有较好的常温强度，但热震稳定性较差，多次使用后强度损失较大，接近60%，长期使用时存在较大的安全隐患，因此使用一定年限（10-15年）后必须更换，在气化炉寿命期内需要更换4-5次。更换背衬砖时需要拆除气化炉内全部的耐火衬里，因此更换需时较长，对煤化工企业的生产影响较大。

同时，随着煤化工水煤浆加压气化技术的进步，气化炉体积越来越大、操作压力越来越高、日投煤量越来越大，以中国拥有自主知识产权的四喷嘴对置式水煤浆加压气化技术为例，气化炉直径达到了3.88mm，日投煤量达到2000吨/天，操作压力最高达到了8.9MPa，因此对背衬砖提出了更高的要求，尤其是对多次使用后背衬砖的残余强度要求更高。

随着煤化工行业的发展，水煤浆加压气化炉的数量呈指数态势增长，高操作压力、大投煤量的气化炉越来越多，因更换耐火衬里而对煤化工企业生产及社会资源损耗的影响也将越来越大，因此，客观上需要更高强度、更好抗热震性能及更长使用寿命的背衬砖出现。

发明内容

为解决现有技术的背衬砖抗热震性能差导致的使用寿命低的问题，本发明提供了一种水煤浆加压气化炉用背衬砖及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种水煤浆加压气化炉用背衬砖，由物料和物料重量2-4.5%的结合剂组成，所述物料由粒径小于5mm的铬刚玉材料、粒径小于240目的α-Al₂O₃微粉、粒度小于180目的硅质材料和氧化铬绿混合而成，且物料中铬刚玉材料的量为80-90%，α-Al₂O₃微粉的量为8-12%，硅质材料的量为1-5%，氧化铬绿的量为1-3%；

所述铬刚玉材料为生产金属铬产生的铬刚玉渣。

所述结合剂为糊精、磷酸、磷酸盐或纸浆废液中的一种或几种组合。

所述硅质材料为石英砂、粘土、焦宝石或莫来石中的一种或几种组合。

制备上述的水煤浆加压气化炉用背衬砖的方法，包括以下步骤：

1）按照上述要求分别选取并称量结合剂、铬刚玉材料、α-Al₂O₃微粉、硅质材料和氧化铬绿，然后将称量好的α-Al₂O₃微粉、硅质材料和氧化铬绿混合30-60min，备用；

2）将称量好的铬刚玉材料和结合剂混合均匀后向其中加入步骤1）混合好的α-Al₂O₃微粉、硅质材料和氧化铬绿混合物，搅拌均匀后成型制得生坯；

3）将成型后的生坯先在110～150℃的温度下干燥12～48小时，然后在1550～1700℃的温度下烧制8～10小时后自然冷却至常温即制得产品。

本发明中加入硅质材料的目的是为提高材料的强度及抗热震性能，其机理在于铬刚玉渣中所含的氧化钙与加入的硅质材料中的氧化硅摩尔比低于2时，氧化钙与氧化硅会以低熔物的形式存在，并在烧结温度达到一定值时形成较为剧烈的迁移效应，填充于砖的气孔内及迁移到砖表面，使骨料与粉料间形成较强的作用力，大幅提高材料的强度及抗热震性能。

有益效果：本发明采用铬刚玉渣和硅质材料在一定的条件下制备背衬砖，使铬刚玉渣中的氧化钙与氧化硅以低熔物的形式存在，并在烧结温度达到一定值时形成较为剧烈的迁移效应，填充于砖的气孔内及迁移到砖表面，使骨料与粉料间形成较强的作用力，大幅提高材料的强度及抗热震性能，从而大幅度延长了背衬砖的使用寿命。

附图说明

图1为本发明与现有产品的性能对照表。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述，下列实施例中所用的铬刚玉材料为生产金属铬产生的铬刚玉渣，并将其粒径粉碎至5mm以下，所用的α-Al₂O₃微粉粒径小于240目，所用硅质材料的粒径小于180目，选用石英砂、粘土、焦宝石或莫来石中的一种或几种组合（主要是利用其中的氧化硅，为了便于实验操作，因此在以下实施例的描述中仅选用一种而不是几种的混合），所用结合剂为糊精、磷酸、磷酸盐或纸浆废液中的一种或几种组合（同理，结合剂的目的主要是使物料粘合，为了便于实验操作，因此在以下实施例的描述中仅选用一种而不是几种的混合）。

实施例1

一种水煤浆加压气化炉用背衬砖，由物料和物料重量2%的结合剂组成，所述物料由粒径小于5mm的铬刚玉材料、粒径小于240目的α-Al₂O₃微粉、粒度小于180目的硅质材料和氧化铬绿混合而成，且物料中铬刚玉材料的量为80%，α-Al₂O₃微粉的量为12%，硅质材料的量为5%，氧化铬绿的量为3%。

该水煤浆加压气化炉用背衬砖的制备方法为：

1）按照上述要求分别选取并称量结合剂、铬刚玉材料、α-Al₂O₃微粉、硅质材料和氧化铬绿，然后将称量好的α-Al₂O₃微粉、硅质材料和氧化铬绿混合30min，备用；

2）将称量好的铬刚玉材料和结合剂混合均匀后向其中加入步骤1）混合好的α-Al₂O₃微粉、硅质材料和氧化铬绿混合物，搅拌均匀后成型制得生坯；

3）将成型后的生坯先在110℃的温度下干燥12小时，然后在1550℃的温度下烧制10小时后自然冷却至常温即制得产品。

实施例2

一种水煤浆加压气化炉用背衬砖，由物料和物料重量4.5%的结合剂组成，所述物料由粒径小于5mm的铬刚玉材料、粒径小于240目的α-Al₂O₃微粉、粒度小于180目的硅质材料和氧化铬绿混合而成，且物料中铬刚玉材料的量为90%，α-Al₂O₃微粉的量为8%，硅质材料的量为1%，氧化铬绿的量为1%。

该水煤浆加压气化炉用背衬砖的制备方法为：

1）按照上述要求分别选取并称量结合剂、铬刚玉材料、α-Al₂O₃微粉、硅质材料和氧化铬绿，然后将称量好的α-Al₂O₃微粉、硅质材料和氧化铬绿混合60min，备用；

2）将称量好的铬刚玉材料和结合剂混合均匀后向其中加入步骤1）混合好的α-Al₂O₃微粉、硅质材料和氧化铬绿混合物，搅拌均匀后成型制得生坯；

3）将成型后的生坯先在150℃的温度下干燥48小时，然后在1700℃的温度下烧制8小时后自然冷却至常温即制得产品。

实施例3

一种水煤浆加压气化炉用背衬砖，由物料和物料重量3%的结合剂组成，所述物料由粒径小于5mm的铬刚玉材料、粒径小于240目的α-Al₂O₃微粉、粒度小于180目的硅质材料和氧化铬绿混合而成，且物料中铬刚玉材料的量为85%，α-Al₂O₃微粉的量为10%，硅质材料的量为3%，氧化铬绿的量为2%。

该水煤浆加压气化炉用背衬砖的制备方法为：

1）按照上述要求分别选取并称量结合剂、铬刚玉材料、α-Al₂O₃微粉、硅质材料和氧化铬绿，然后将称量好的α-Al₂O₃微粉、硅质材料和氧化铬绿混合45min，备用；

2）将称量好的铬刚玉材料和结合剂混合均匀后向其中加入步骤1）混合好的α-Al₂O₃微粉、硅质材料和氧化铬绿混合物，搅拌均匀后成型制得生坯；

3）将成型后的生坯先在130℃的温度下干燥30小时，然后在1600℃的温度下烧制9小时后自然冷却至常温即制得产品。

Claims (4)

1.一种水煤浆加压气化炉用背衬砖，其特征在于：由物料和物料重量2-4.5%的结合剂组成，所述物料由粒径小于5mm的铬刚玉材料、粒径小于240目的α-Al₂O₃微粉、粒度小于180目的硅质材料和氧化铬绿混合而成，且物料中铬刚玉材料的量为80-90%，α-Al₂O₃微粉的量为8-12%，硅质材料的量为1-5%，氧化铬绿的量为1-3%；

所述铬刚玉材料为生产金属铬产生的铬刚玉渣，且铬刚玉渣中所含的氧化钙与加入的硅质材料中的氧化硅摩尔比低于2。

2.如权利要求1所述的一种水煤浆加压气化炉用背衬砖，其特征在于：所述结合剂为糊精、磷酸、磷酸盐或纸浆废液中的一种或几种组合。

3.如权利要求1所述的一种水煤浆加压气化炉用背衬砖，其特征在于：所述硅质材料为石英砂、粘土、焦宝石或莫来石中的一种或几种组合。

4.制备如权利要求1所述的一种水煤浆加压气化炉用背衬砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按照权利要求1的要求分别选取并称量结合剂、铬刚玉材料、α-Al₂O₃微粉、硅质材料和氧化铬绿，然后将称量好的α-Al₂O₃微粉、硅质材料和氧化铬绿混合30-60min，备用；

2）将称量好的铬刚玉材料和结合剂混合均匀后向其中加入步骤1）混合好的α-Al₂O₃微粉、硅质材料和氧化铬绿混合物，搅拌均匀后成型制得生坯；

3）将成型后的生坯先在110～150℃的温度下干燥12～48小时，然后在1550～1700℃的温度下烧制8～10小时后自然冷却至常温即制得产品。