CN103693973B - 一种干熄焦炉用耐火砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种干熄焦炉用耐火砖，其原料及wt%：粒度在3～1mm的红柱石：10～35%，粒度在5～1mm的莫来石：30～60%；粒度≤0.088mm红柱石粉：0～20%，粒度≤0.088mm莫来石粉：15～30%，粒度≤55μm的高岭土微粉：2～6%，粒度不大于1mm的碳化硅：3～15%，粒度≤0.074mm的氧化镁粉：0～3%，木质素磺酸盐：0.1～5%；另外按照组成原料总重量的0.5～3%加入硅溶胶；制备步骤：先将红柱石、莫来石、红柱石粉、莫来石粉、高岭土微粉、碳化硅、氧化镁粉混合均匀；加入硅溶胶并搅拌均匀；静置；将木质素磺酸盐加入并成型；烘干待用。本发明能减少炉窑内红焦的冲击、磨损，提高炉衬的使用寿命至少1.5年，经110℃干燥24h，强度不低于75MPa，气孔率不大于15%，磨损量不大于20cm³/h。

Description

一种干熄焦炉用耐火砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐火砖及制备方法，具体地属于一种主要用于焦化行业的干熄焦炉冷却段的干熄焦炉用耐火砖及其制备方法。

背景技术

目前，干熄焦炉冷却段使用B级莫来石砖的居多。根据分析，莫来石砖其磨损量可达到32~38 cm³/h，其存在磨损大，使用周期短的不足；目前焦炉趋向大规格发展，如武钢干熄焦处理能力为140t/h，首钢京唐已经建成干熄焦处理能力为260t/h；随着7.63m焦炉的投产，生产的焦炭强度提高，硬度增大，磨损也随之增加，导致有些干熄焦炉使用不到1.5年就要维修，磨损速率已达到50~70mm/年，使其使用周期大大缩短，增加了检修维护量与成本、炉衬更换量随之增大；由于维护期间使用湿熄焦，不利于炼铁稳定运行。

对于干熄焦炉用耐火材料，国内也有大量的研究，如经检索：

中国专利申请号为CN201210520207.2的文献，公开了一种复合抗热震高铝耐火砖，其特征在于，由基料和稳定性结合剂制成，稳定性结合剂的添加量为基料总重量的2-15%；所述基料的原料重量份为：均化料20~60份、硅线石10~25份、红柱石15~45份、α氧化铝10~25份、氧化锆5~15份、软质粘土粉10~35份；所述稳定性结合剂的原料重量百分比为：氧化锆15%~45%、α氧化铝3%~15%、软质粘土粉10%~20%，余量为水。这样的配比成本高，由于氧化锆接近10万/吨，加入最少的5%价格即接近5000元/吨，而现用莫来石砖售价也只有6300元/吨左右，根据实验结果分析，加入氧化锆对于耐磨损性能有所提高，但幅度不大，因此性价比低。

中国专利申请号为CN201210520207.2的文献，公开了一种堇青石-莫来石-红柱石抗热震砖，其特征在于基本由以下组分的基料在1400℃烧结16小时制备而成，所述的基料为电熔莫来石：15-42％、棕刚玉：5-18％、板状刚玉：10-32％、红柱石：5-20％、高岭土微粉：3-10％、堇青石：5-12％、粘土：3-6％；抗热震砖成品中Al₂O₃≥60％、Fe₂O₃≤0.4％、K₂O+Na₂O≤0.3％；根据实验结果分析，加入堇青石对于耐磨损性能没有提高，耐用性能差。

中国专利申请号为CN200510107317.6的文献，公开了一种泥浆结合的抗热震耐火砖，其特征在于，是由重量计的：莫来石45-75％、α-Al₂O₃微粉5-10％、红柱石5-10％、堇青石粉5-15％和白泥8-15％构成基料，与基料总重量3-15％的泥浆结合剂构成，所说的泥浆结合剂由重量计：耐火矿石粉10-40％、粘土粉20-40％和水30-50％构成。申请号为CN200510107319.5的专利公开了一种泥浆结合成型的抗热震耐火砖，其特征在于是，由重量计的：莫来石35-65％、硅线石粉5-10％、高铝粉5-10％、红柱石5-15％、堇青石粉 5-15％和白泥8-15％构成基料，与基料总重量3-15％的泥浆结合剂制成。这两个专利就是在莫来石中分别引入红柱石、硅线石，利于提高抗热破坏性能，但对于耐磨损性能没有改善。

中国专利申请号为CN201110395095.8的文献，公开了一种用于干熄焦炉上的莫来石砖，其特征在于，它由以下重量份数的原料制成：粒度为5-3mm的电熔莫来石25-35，粒度为3-0mm的天然莫来石25-35，粒度为250-300目的刚玉10-15，粒度为5-6微米的Al2O3微粉3-6，粒度为180-200目红柱石精矿8-15，粒度为180-200目的粘土结合剂3-8；耐磨损性能没有改善。

中国专利申请号为CN201010140787.3的文献，公开了一种抗侵蚀莫来石砖制备原料，其特征在于：该制备原料为10～17％六铝酸钙，12～20％红柱石，4～10％硅线石，3～8％氧化铝，8～16％堇青石，20～30％叶腊石，10～15％高岭土，3～10％耐火氧化物，1～3％发泡剂，1～4％结合剂；此为轻质砖，对于承重结构的干熄焦炉，根本难以使用，耐磨损性能差。

中国专利申请号为CN201210266706.3的文献，公开了一种高强高热震低铝莫来石砖，其特征在于：以重量百分含量表示，所述高强高热震低铝莫来石砖由原料烧结莫来石15～50%，电熔莫来石5～15%，特级焦宝石10～40%，硅线石10～30%，红柱石10～30%，活性氧化铝2～10%，锆英石2～15%，硅石2～12%和结合粘土3～10%组成。刘守宽等（耐火材料：1994，(4)：218～221）介绍了以硅线石，红柱石和烧结莫来石为主要原料，加入部分超微粉和结合剂，采用高压或震动加压成型，以合理的烧成温度，可以生产出低气孔率，高强度，抗热震稳定性良好的高炉硅线石砖。这类在莫来石中分别引入红柱石、硅线石、焦宝石的技术，虽然利于提高抗热破坏性能，但对于耐磨损性能、提高寿命没有改善。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种能减少炉窑内红焦的冲击、磨损，提高炉衬的使用寿命至少1.5年，经110℃干燥24小时后，强度不低于75MPa，气孔率不低于8.5%，磨损量不超过20cm³/h的干熄焦炉用耐火砖及其制备方法。

实现上述目的的措施：

一种干熄焦炉用耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度在3～1mm的红柱石：10～35%，粒度在5～1mm的莫来石：30～60%；粒度≤0.088mm红柱石粉：0～20%，粒度≤0.088mm莫来石粉：15～30%，粒度≤55μm的高岭土微粉：2～6%，粒度不大于1mm的碳化硅：3～15%，粒度≤0.074mm的氧化镁粉：0～3%，木质素磺酸盐：0.1～5%；另外按照上述组成原料总重量的0.5～3%加入硅溶胶；耐火砖的性能：经110℃干燥24h后，强度不低于75MPa，气孔率不大于15%，磨损量不大于20cm³/h。

制备一种干熄焦炉用耐火砖的方法，其步骤：

1）先将粒度在3～1mm的红柱石：10～35%，粒度在5～1mm的莫来石：30～60%；粒度≤0.088mm红柱石粉：0～20%，粒度≤0.088mm莫来石粉：15～30%，粒度≤55μm的高岭土微粉：2～6%，粒度不大于1mm的碳化硅：3～15%，粒度≤0.074mm的氧化镁粉：0～3%混合均匀；

2）按照上述混匀料总重量0.5～3%加入硅溶胶并搅拌均匀；

3）静置0.5～3h；

4）将0.1～5%的木质素磺酸盐加入并压制成型；

5）在温度为100～120℃下烘干，干燥时间不低于20h，1400～1500℃烧成后待用。

本发明中各原料及主要工序的作用：

粒度在3～1mm的红柱石：提供一定颗粒的红柱石骨料，保证烧成砖的骨架结构与热稳定性能。

粒度在5～1mm的莫来石：提供一定颗粒的莫来石骨料，保证烧成砖的骨架结构与热稳定性能。

粒度≤0.088mm红柱石粉：促进砖的基质烧结，高温下转化为莫来石的反应过程产生膨胀，抵消砖的收缩。

粒度≤0.088mm莫来石粉：基质成分，比较稳定。

粒度≤55μm的高岭土微粉：促进砖的烧结，高温下莫来石化反应产生低气孔致密结构。

粒度不大于1mm的碳化硅：增加砖的耐磨损性能。

粒度≤0.074mm的氧化镁粉：界面处理剂，促进刚玉相的表面反应，降低烧结的温度。

木质素磺酸盐：结合剂，增加砖的干燥强度。

硅溶胶：辅助界面结合剂，促进砖的高温烧后强度，提高耐磨损性能。

之所以另外外加入0.5-3%加入硅溶胶，后静置0.5～3h，目的使为了让液体的硅溶胶能够渗透到骨料和细粉的表面，利于以后的高温反应，提高强度。

本发明与现有技术相比，能减少炉窑内红焦的冲击、磨损，提高炉衬的使用寿命至少1.5年，经110℃干燥24h后，强度不低于75MPa，气孔率不大于15%，磨损量不大于20cm³/h。还能显著降低维护工作量及炉衬的更换。

附图说明

图1为现用莫来石砖的使用情况；

图2为现用莫来石砖的磨损实验后表面形貌；

图3为本发明磨损实验后表面形貌；

说明：本发明与现用莫来石砖的试验条件：磨损介质采用80目左右的碳化硅，喷砂量1Kg，恒定喷砂速度；实验温度450℃；恒定喷吹压力，压缩空气0.44～0.45MPa；喷砂15min。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

实施例1

一种干熄焦炉用耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度在3～1mm的红柱石：35%，粒度在5～1mm的莫来石：30%；粒度≤0.088mm红柱石粉：5%，粒度≤0.088mm莫来石粉25%，粒度≤55μm的高岭土微粉1.5%，粒度不大于1mm的碳化硅：3%，木质素磺酸盐0.5%；

制备步骤：

1）先将粒度在3～1mm的红柱石：35%，粒度在5～1mm的莫来石：30%；粒度≤0.088mm红柱石粉：5%，粒度≤0.088mm莫来石粉25%，粒度≤55μm的高岭土微粉0.5%，粒度不大于1mm的碳化硅3%混合均匀；

2）按照上述混匀料总重量外加入3%加入硅溶胶并搅拌均匀；

3）静置2h；

4）将木质素磺酸盐0.5%加入混合均匀并压制成型；

5）在温度为110℃下烘干20.5h，1400℃烧成后待用。

所制备的耐火砖经110℃干燥24h后，其强度达到82.5MPa，气孔率12.5%，磨损量17.2cm³/h。

实施例2

一种干熄焦炉用耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度在3～1mm的红柱石：10%，粒度在5～1mm的莫来石：59%；粒度≤0.088mm红柱石粉：3%，粒度≤0.088mm莫来石粉15%，粒度≤55μm的高岭土微粉6%，粒度不大于1mm的碳化硅：5%，粒度≤0.074mm的氧化镁粉：1.9%，木质素磺酸盐0.1%；

制备步骤：

1）先将粒度在3～1mm的红柱石：10%，粒度在5～1mm的莫来石：59%；粒度≤0.088mm红柱石粉：3%，粒度≤0.088mm莫来石粉15%，粒度≤55μm的高岭土微粉6%，粒度不大于1mm的碳化硅：5%，粒度≤0.074mm的氧化镁粉：1.9%混合均匀；

2）按照上述混匀料总重量外加入2%的硅溶胶并搅拌均匀；

3）静置1.5个小时；

4）将木质素磺酸盐0.1%加入并压制成型；

5）在温度为115℃下烘干22h，1450℃烧成后待用。

所制备的耐火砖经110℃干燥24h后，其强度达到171.3MPa，气孔率13.4%，磨损量5.90cm³/h。

实施例3

一种干熄焦炉用耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度在3～1mm的红柱石：18%，粒度在5～1mm的莫来石：36.4%；粒度≤0.088mm红柱石粉：20%，粒度≤0.088mm莫来石粉15%，粒度≤55μm的高岭土微粉2%，粒度不大于1mm的碳化硅：4.5%，粒度≤0.074mm的氧化镁粉：3%，木质素磺酸盐1.1%；

制备步骤：

1）先将粒度在3～1mm的红柱石：18%，粒度在5～1mm的莫来石：36.4%；粒度≤0.088mm红柱石粉：20%，粒度≤0.088mm莫来石粉15%，粒度≤55μm的高岭土微粉2%，粒度不大于1mm的碳化硅：4.5%，粒度≤0.074mm的氧化镁粉3%混合均匀；

2）按照上述混匀料总重量的外加入2%加入硅溶胶并搅拌均匀；

3）静置1.8h；

4）将木质素磺酸盐1.1%加入并压制成型；

5）在温度为120℃下烘干25h，1500℃烧成后待用。

所制备的耐火砖经110℃干燥24h后，其强度达到127.8MPa，气孔率10.8%，磨损量15.9cm³/h。

实施例4

一种干熄焦炉用耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度在3～1mm的红柱石：20%，粒度在5～1mm的莫来石：40%；粒度≤0.088mm红柱石粉：4.6%，粒度≤0.088mm莫来石粉15%，粒度≤55μm的高岭土微粉4.9%，粒度不大于1mm的碳化硅：15%，木质素磺酸盐0.5%；

制备步骤：

1）先将粒度在3～1mm的红柱石：20%，粒度在5～1mm的莫来石：40%；粒度≤0.088mm红柱石粉：4.6%，粒度≤0.088mm莫来石粉15%，粒度≤55μm的高岭土微粉4.9%，粒度不大于1mm的碳化硅15%混合均匀；

2）按照上述混匀料总重量的外加入3%加入硅溶胶并搅拌均匀；

3）静置0.5h；

4）将木质素磺酸盐0.5%加入并压制成型；

5）在温度为115℃下烘干22h，1460℃烧成后待用。

所制备的耐火砖经110℃干燥24h后，其强度达到132.7MPa，气孔率15.3%，磨损量12.1cm³/h。

实施例5

一种干熄焦炉用耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度在3～1mm的红柱石：25%，粒度在5～1mm的莫来石：35.5%；粒度≤0.088mm莫来石粉20%，粒度≤55μm的高岭土微粉4%，粒度不大于1mm的碳化硅：11%，粒度≤0.074mm的氧化镁粉：3%，木质素磺酸盐1.5%；

制备步骤：

1）先将粒度在3～1mm的红柱石：25%，粒度在5～1mm的莫来石：35.5%；粒度≤0.088mm莫来石粉20%，粒度≤55μm的高岭土微粉4%，粒度不大于1mm的碳化硅：11%，粒度≤0.074mm的氧化镁粉3%混合均匀；

2）按照上述混匀料总重量的外加入1.5%加入硅溶胶并搅拌均匀；

3）静置2h；

4）将木质素磺酸盐1.5%加入并压制成型；

5）在温度为110℃下烘干40h，1480℃烧成后待用。

所制备的耐火砖经110℃干燥24h后，其强度达到125.1MPa，气孔率14.7%，磨损量14.7cm³/h。

本发明在相同试验条件下，对现用的莫来石砖及本发明的砖进行性能试验；试验条件：

磨损介质采用80目左右的碳化硅，喷砂量1Kg，恒定喷砂速度；实验温度450℃；恒定喷吹压力，压缩空气0.44～0.45MPa；喷砂15min。其磨损量是根据失重除以密度得到体积损失量得值，其结果见下表。

干熄焦炉用莫来石砖与本发明砖的实验结果列表

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (2)

1.一种干熄焦炉用耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度在3～1mm的红柱石：18～35%，粒度在5～1mm的莫来石：35.5～59%；粒度≤0.088mm红柱石粉：0～5%或20%，粒度≤0.088mm莫来石粉：15～30%，粒度≤55μm的高岭土微粉：2～6%，粒度不大于1mm的碳化硅：3～15%，粒度≤0.074mm的氧化镁粉：0～3%，木质素磺酸盐：0.1～5%；另外按照上述组成原料总重量的0.5～3%加入硅溶胶；耐火砖的性能：经110℃干燥24h后，强度不低于75MPa，气孔率不大于15%，磨损量不大于20cm³/h。

2.制备权利要求1所述的一种干熄焦炉用耐火砖的方法，其步骤：

1）先将粒度在3～1mm的红柱石：18～35%，粒度在5～1mm的莫来石：35.5～59%；粒度≤0.088mm红柱石粉：0～5%或20%，粒度≤0.088mm莫来石粉：15～30%，粒度≤55μm的高岭土微粉：2～6%，粒度不大于1mm的碳化硅：3～15%，粒度≤0.074mm的氧化镁粉：0～3%混合均匀；

2）按照上述混匀料总重量0.5～3%加入硅溶胶并搅拌均匀；

3）静置0.5～3h；

4）将0.1～5%的木质素磺酸盐加入并压制成型；

5）在温度为100～120℃下烘干，干燥时间不低于20h，1400～1500℃烧成后待用。