CN103708841A - 高强度、高热震氧化铝空心球砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度、高热震氧化铝空心球砖。由以下重量份数的原料组成：氧化铝空心球40-60份；刚玉砂10-30份；碳化硅6-15份；氧化铝微粉7-14份；红柱石微粉2-4份；硅线石微粉2-4份；粘土3-5份；结合剂10-14份。本发明具有高强度、热震稳定性好等特性，同时具有常规氧化铝空心球砖、耐高温、节约能源的优势，特别适合现代高温辊棒烧结窑炉及类似工况窑炉使用，生产工艺科学合理，绿色环保，工艺简单易于实现，具有广泛的使用价值和推广价值。

Description

高强度、高热震氧化铝空心球砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种轻质耐火砖，尤其是一种高强度、高热震氧化铝空心球砖及其制备方法。
背景材料
高温辊棒烧结窑炉的炉型有井式窑和梭式窑两种。无论哪种炉型的窑炉，其特点均为体积大尤其是高度高，升降温频繁，烧成温度高。这种窑炉使用温度在1500℃-1600℃，每2-3天为一个烧成周期。因此要求内衬材料具有耐高温、高强度、热震稳定性好、节约燃耗等性能。常规氧化铝空心球砖具有良好的耐火性能和优良的隔热性能，常用作这种高温窑炉的工作衬，可以减少热量损失、加快升温速度从而降低能源消耗，节约生产成本。但常规氧化铝空心球砖在使用时，由于其强度低、热震稳定性差，使用时产生裂纹、剥落等缺陷，影响使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服常规氧化铝空心球砖技术之不足，提供一种高强度、高热震氧化铝空心球砖及其制备方法，该产品具有耐高温、高强度、热震稳定性好、节约燃耗等特性，特别适合高温辊棒烧结窑炉及类似工况窑炉使用。
本发明高强度、高热震氧化铝空心球砖，由以下重量份数的原料组成：
结合剂优选硫酸铝或纸浆中的一种或两种。
刚玉砂的颗粒度为≤150目。
氧化铝微粉的颗粒度为≤500目。
红柱石微粉的颗粒度≤500目。
硅线石微粉的颗粒度≤500目。
粘土的颗粒度≤200目。
所述的颗粒度即粉料细度。
氧化铝空心球粒度为≤3mm。
碳化硅粒度为≤60目。
高强度、高热震氧化铝空心球砖的制备方法，步骤如下：
将刚玉砂、氧化铝微粉、红柱石微粉、硅线石微粉和粘土混合均匀，制成混合粉，将氧化铝空心球、碳化硅粒度料混合均匀，混合时间为2-3分钟，然后加结合剂再混5-7分钟，在混合均匀后形成泥料，泥料经成型、烘烤、焙烧得产品。
混合粉和颗粒料混合时间为2-3分钟，加入结合剂后再混5-7分钟，总混合时间8-10分钟。
成型采用振动成型方法。
烘烤温度为80～110℃，烘烤时间为24～48小时。
焙烧温度为1550～1650℃，焙烧时间为6-10小时。
本发明的氧化铝空心球砖引入低膨胀的SIC原料改善制品热震性能。由于SIC热膨胀系数小，引入SIC使得制品具有更好的热震稳定性。在25～1400℃平均热膨胀系数为4.5×10-6/℃，明显低于氧化铝热膨胀系数。
本发明的氧化铝空心球砖引用碳化硅和刚玉等多种颗粒料，不同原料的膨胀系数不同使制品在使用时产生微裂纹，微裂纹的产生可以缓冲制品因急冷急热而产生的内部裂纹，进一步提高制品的热震性能。
本发明的氧化铝空心球砖引入红柱石、硅线石微粉、及碳化硅。红柱石、硅线石分解形成的SIO2及SIC氧化生成的的SIO2与刚玉砂细粉、氧化铝微粉中的AL2O3通过反应烧结形成莫来石网络穿插于氧化铝空心球骨料之间，提高了制品热震性和强度。
氧化铝微粉及红柱石微粉的引入使莫来石化温度提前至小于1000℃，这样制品同时具有较强的中高温强度。
微粉技术应用于氧化铝空心球砖后，进一步促进烧结，是制品形成高强度的另一重要原因。因为粒度越小,比表面积越大,表面能越高,烧结温度越低。红柱石微粉的比表面积较大,可以在较低温度下开始烧结。
本发明原料理化指标：
粘土的化学组分质量分数为：Al2O3≥36%，Fe2O3≤1.0%，可塑性≥3.5。
红柱石的化学组分质量分数为：Al2O3≥55%；SiO2≤40%；Fe2O3≤1.0%。
刚玉砂的化学组分质量分数为：Al2O3≥99%。
硅线石的化学组分质量分数为：Al2O3≥55%，SiO2≥42%。
本发明原料均为市售。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果
本发明具有高强度、热震稳定性好等特性，同时具有常规氧化铝空心球砖、耐高温、节约能源的优势，特别适合现代高温辊棒烧结窑炉及类似工况窑炉使用，生产工艺科学合理，绿色环保，工艺简单易于实现，具有广泛的使用价值和推广价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
本发明实施例中原料化学成分如下：
红柱石优选的化学组分质量分数为：Al2O3：57.1%；SiO2：36.2%；Fe2O3≤1.0%。
硅线石优选的化学组分质量分数为：Al2O3：59.5%，SiO2：39%。
粘土的化学组分质量分数为：Al2O3：37.22，Fe2O3：0.51%，SiO2：45.01%，可塑性≥3.5。
刚玉砂的化学组分质量分数为：Al2O3：99.17%。
实施例1
将30份刚玉砂、9份氧化铝微粉、2份红柱石微粉、4份硅线石微粉，5份粘土经螺旋搅拌机制成混合粉，再将40份氧化铝空心球、10份碳化硅和混合粉在行星搅拌机搅拌均匀，混合时间为2分钟，外加10份结合剂硫酸铝再混合7分钟，进一步混炼均匀后振动成型，砖坯体密在1.7-1.8g/cm3，经110℃烘干24小时。隧道窑1600℃下焙烧，焙烧时间为8小时得所需产品氧化铝空心球砖。
实施例2
将24份刚玉砂、14份氧化铝微粉、4份红柱石微粉、2份硅线石微粉，4份粘土经螺旋搅拌机制成混合粉，再将46份氧化铝空心球，6份碳化硅和混合粉在行星搅拌机搅拌均匀，混合时间为2.5分钟，外加6份硫酸铝，6份纸浆结合剂再混合6分钟，进一步混炼均匀后振动成型，砖坯体密在1.6-1.7g/cm3，经80℃烘烤48小时。隧道窑1650℃下焙烧，焙烧时间为10小时得所需产品氧化铝空心球砖。
实施例3
10份刚玉砂、7份氧化铝微粉、2.5份红柱石微粉、2.5份硅线石微粉，3份粘土经螺旋搅拌机制成混合粉，再将60份氧化铝空心球、15份碳化硅和混合粉在行星搅拌机搅拌均匀，混合时间为3分钟，外加14份纸浆结合剂再混合5分钟，进一步混炼均匀后振动成型，砖坯体密在1.4-1.6g/cm3，经100℃烘烤30小时。隧道窑1550℃下焙烧，焙烧时间为6小时得所需产品氧化铝空心球砖。
将实施例1-3的氧化铝空心球砖进行理化性能检测，结果如表1。
常规氧化铝空心与本发明氧化铝空心球砖的性能对比如表2。
表1实施例1-3的氧化铝空心球砖进行理化性能检测结果
Figure BDA0000430722320000041
表2常规氧化铝空心与本发明氧化铝空心球砖的性能对比

Claims (7)

1.一种高强度、高热震氧化铝空心球砖，其特征在于，由以下重量份数的原料组成： 
Figure FDA0000430722310000011
2.根据权利要求1所述的高强度、高热震氧化铝空心球砖，其特征在于，结合剂为硫酸铝或纸浆中的一种或两种。 
3.根据权利要求1所述的高强度、高热震氧化铝空心球砖，其特征在于，刚玉砂的颗粒度为≤150目；氧化铝微粉的颗粒度为≤500目；红柱石微粉的颗粒度≤500目；粘土的颗粒度≤200目；碳化硅粒度为≤60目。 
4.根据权利要求1所述的高强度、高热震氧化铝空心球砖，其特征在于，氧化铝空心球粒度为≤3mm。 
5.一种权利要求1所述的高强度、高热震氧化铝空心球砖的制备方法，其特征在于，步骤如下： 
将刚玉砂、氧化铝微粉、红柱石微粉、硅线石微粉和粘土混合均匀，制成混合粉，将氧化铝空心球、碳化硅粒度料混合均匀，混合时间为2-3分钟，然后加结合剂再混5-7分钟，在混合均匀后形成泥料，泥料经成型、烘烤、焙烧得产品。 
6.根据权利要求5所述的高强度、高热震氧化铝空心球砖的制备方法，其特征在于，烘烤温度为80～110℃，烘烤时间为24～48小时。 
7.根据权利要求5所述的高强度、高热震氧化铝空心球砖的制备方法，其特征在于，焙烧温度为1550～1650℃，焙烧时间为6-10小时。 
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