CN104291847A - 一种高强度硅莫砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度硅莫砖及其制备方法，属于耐火材料制备领域。本发明的一种高强度硅莫砖及其制备方法，各组分按如下质量份组成：高铝矾土熟料65～78份，碳化硅10～15份，金属硅粉7～12份，金属铝粉7～12份，刚玉12～16份，氧化硅微粉5～19份，耐火粘土17～23份，工业铝渣废料8～23份，珍珠岩3～5份，水玻璃干料2～3份，纸浆废液2～6份；高铝矾土熟料的颗粒级配如下：4mm＜粒径≤5mm的占12％，2mm＜粒度≤4mm的占38％，1mm＜粒度≤2mm的占35％，粒度≤1mm的占15％；制备方法步骤为：混料，揉搓捶打、压制成型，干燥，烧制，冷却。本发明获得的硅莫砖内部结构致密，抗渣性、对急冷急热的抵抗性，以及耐压强度性能优良。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料制备技术领域，更具体地说，涉及一种高强度硅莫砖及其制备方法。
背景技术
随着水泥行业的迅猛发展和新型干法窑外分解技术的成功应用，为水泥行业注入了巨大活力。目前，水泥窑单机孰料生产能力已从过去的4000吨/天、5000吨/天发展到最高达10000吨/天规模，水泥行业的快速发展为耐火材料工业提供了巨大机遇和挑战。水泥回转窑中，与烧成带相比，过渡带由于没有窑皮保护，容易受到还原气氛和热负荷等的影响，其使用寿命一直是水泥回转窑的瓶颈问题，因此一些水泥厂在过渡带采用镁铝尖晶石砖，镁铝尖晶石砖多依赖进口，大大增加了干法水泥生产线回转窑的制造成本；且根据对5000t/d大型水泥回转窑过渡带用镁铝尖晶石砖的研究得出：前过渡带用镁铝尖晶石砖基本无侵蚀，可是由于碱沉积在开口气孔中，使结构致密化，造成同一块砖形成不同段带，而使砖热面剥落和产生裂隙，造成内衬损毁。而硅莫砖由于本身结构致密，且热震稳定性好，因此水泥回转窑用硅莫砖不剥落、不断裂，能显著提高使用寿命。
经专利检索，已有用于水泥干法窑衬耐火砖的硅莫砖的制备方法。如：中国专利号ZL200910095683.2，申请日：2009年01月15日，发明创造名称为：高强致密硅莫砖及其制作方法，该专利原料包括:d>3mm的高铝矾土熟料18-28％；1mm<d≦3mm的高铝矾土熟料30-32％；0.1mm<d≦1mm的高铝矾土熟料9-10％；d<0.1mm的高铝矾土熟料10-12％；d<5m的a-A12032-4％；d<lmm的氧化硅微粉4-6％；水玻璃干料2-4％；0.074mm<d≦lmm的碳化硅9-10％；d<0.1mm的硅石粉5-6％。其制作方法包括以下步骤：a混练；b成型；c干燥；d烧成。该发明采用上述技术方案，可以得到高强致密硅莫砖代替镁铝尖晶石。但是该方案中的原料组分情况碳化硅可能会氧化过量，将使氧化层加厚，内部结构变得疏松，且耐压强度有待进一步提高。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中硅莫砖耐压强度不够的不足，提供了一种高强度硅莫砖及其制备方法。采用本发明的技术方案，使得碳化硅不易过量氧化，制得的硅莫砖表面氧化层厚度适宜，内部结构致密，耐压强度高，坯体性能优良。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种高强度硅莫砖，各组分按如下质量份组成：
更进一步地，所述的高铝矾土熟料的颗粒级配如下：4mm＜粒径≤5mm的占12％；2mm＜粒度≤4mm的占38％；1mm＜粒度≤2mm的占35％；粒度≤1mm的占15。
更进一步地，所述的碳化硅、氧化硅微粉、水玻璃干料粒度≤1mm；所述的刚玉、耐火粘土、金属硅粉、金属铝粉的粒度在400目以细；所述的珍珠岩、工业铝渣废料粒度≤2mm。
更进一步地，所述的纸浆废液浓度为1.2g/cm3。
更进一步地，各组分按如下质量份组成：
本发明的一种高强度硅莫砖的制备方法，其步骤为：
(1)按质量比称取高铝矾土熟料65～78份，碳化硅10～15份，金属硅粉7～12份，金属铝粉7～12份，刚玉12～16份，氧化硅微粉5～19份，耐火粘土17～23份，工业铝渣废料8～23份，珍珠岩3～5份，水玻璃干料2～3份，加入搅拌机中混合搅拌3分钟，同时按质量比称取纸浆废液2～6份，随后加入搅拌机混合搅拌10分钟，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物；
(2)将步骤(1)中得到的混合物进行揉搓捶打，放入压力机模腔内压制成型为砖坯；
(3)将步骤(2)中得到的砖坯在干燥其中进行干燥；
(4)将步骤(3)中得到的干燥后的砖坯送入隧道窑中烧制，窑内温度以12℃/h的速度缓慢上升，其中，升温至1000℃及1250℃时保温2小时，最终烧成温度控制在1400℃，保温3小时；
(5)取出窑内硅莫砖，冷却至室温，即得高强度硅莫砖。
更进一步地，所述的高铝矾土熟料的颗粒级配如下：4mm＜粒径≤5mm的占12％，2mm＜粒度≤4mm的占38％，1mm＜粒度≤2mm的占35％，粒度≤1mm的占15％。
更进一步地，所述的碳化硅、氧化硅微粉、水玻璃干料粒度≤1mm；所述的刚玉、耐火粘土、金属硅粉、金属铝粉的粒度在400目以细；所述的珍珠岩、工业铝渣废料粒度≤2mm；所述的纸浆废液浓度为1.2g/cm3。
更进一步地，步骤(1)中个原料组分称取量为高铝矾土熟料72份，碳化硅13份，金属硅粉10份，金属铝粉10份，刚玉14份，氧化硅微粉12份，耐火粘土21份，工业铝渣废料17份，珍珠岩4份，水玻璃干料2份，纸浆废液3份。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种高强度硅莫砖，为防止碳化硅氧化过量，同时加入金属硅粉和金属铝粉，在保证碳化硅氧化为适量的氧化硅和氧化铝的同时，避免碳化硅氧化过量在莫来石结晶表面及砖表面形成厚氧化层从而使硅莫砖内部结构疏松，且金属硅粉和金属铝粉可以共熔产生液相，有利于物质扩散，使获得的硅莫砖内部结构致密，耐压强度性能优良，且硅莫砖的配方中适量加入耐火粘土，不使用其为主要生产原料，减轻坏境重负，同时在一定程度上改变硅莫砖的特性，提升硅莫砖的抗渣性、对急冷急热的抵抗性，以及更进一步增强耐压强度。
(2)本发明的一种高强度硅莫砖的制备方法，工艺过程中使用工业铝渣废料作为配料以及纸浆废液作为结合剂，一方面使得废弃物得以回收利用，减轻环境负担，降低生产成本，另一方面工业铝渣废料内仍含有一定的铝，作为生成莫来石的一部分来源，且窑内温度在1000℃及1250℃时保温2小时，最后温度控制在1400℃，保温2.5小时，根据反应过程所需温度将窑内温度分段保温，节省能源。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的一种高强度硅莫砖，其组分和含量如下：高铝矾土熟料65kg，碳化硅10kg，金属硅粉7kg，金属铝粉7kg，刚玉12kg，氧化硅微粉5kg，耐火粘土17kg，工业铝渣废料8kg，珍珠岩3kg，水玻璃干料2kg，纸浆废液2kg。值得说明的是，所述的高铝矾土熟料的颗粒级配如下：4mm＜粒径≤5mm的占12％；2mm＜粒度≤4mm的占38％；1mm＜粒度≤2mm的占35％；粒度≤1mm的占15％。所述的碳化硅、氧化硅微粉、水玻璃干料粒度≤1mm；所述的刚玉、耐火粘土、金属硅粉、金属铝粉的粒度在400目以细；所述的珍珠岩、工业铝渣废料粒度≤2mm，所述的纸浆废液浓度为1.2g/cm3。其中所述的水玻璃采购自淮南市宏瑞建材科技有限公司，所述的纸浆废液采购自广西武宣武广贸易有限公司，其他原材料均为常见易获得的材料，在此不作赘述。
本实施例的一种高强度硅莫砖的制备方法，其步骤如下：
(1)称取高铝矾土熟料65kg，碳化硅10kg，金属硅粉7kg，金属铝粉7kg，刚玉12kg，氧化硅微粉5kg，耐火粘土17kg，工业铝渣废料8kg，珍珠岩3kg，水玻璃干料2kg，在搅拌机中混合搅拌3分钟，再加入纸浆废液2kg混合搅拌10分钟，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物；
(2)将步骤(1)中得到的混合物进行揉搓捶打，放入压力机模腔内压制成型为砖坯；
(3)将步骤(2)中得到的砖坯在干燥其中进行干燥；
(4)将步骤(3)中得到的干燥后的砖坯送入隧道窑中烧制，窑内温度以12℃/h的速度缓慢上升，其中，升温至1000℃及1250℃时保温2小时，最终烧成温度控制在1400℃，保温3小时；
(5)取出窑内硅莫砖，冷却至室温，即得高强度硅莫砖。
采用如上步骤，窑内温度在1000℃及1250℃时保温2小时，最后温度控制在1400℃，保温2.5小时，在1000℃时，大量氧化铝生成，1250℃时，大量氧化硅生成，1400℃时，氧化铝及氧化硅开始反应形成莫来石，根据反应过程所需温度将窑内温度分段保温，节省能源。
实施例2
本实施例的一种高强度硅莫砖，其组分和含量如下：高铝矾土熟料78kg，碳化硅15kg，金属硅粉12kg，金属铝粉12kg，刚玉16kg，氧化硅微粉19kg，耐火粘土23kg，工业铝渣废料23kg，珍珠岩5kg，水玻璃干料3kg，纸浆废液6kg。值得说明的是，所述的高铝矾土熟料的颗粒级配如下：4mm＜粒径≤5mm的占12％；2mm＜粒度≤4mm的占38％；1mm＜粒度≤2mm的占35％；粒度≤1mm的占15％。所述的碳化硅、氧化硅微粉、水玻璃干料粒度≤1mm；所述的刚玉、耐火粘土、金属硅粉、金属铝粉的粒度在400目以细；所述的珍珠岩、工业铝渣废料粒度≤2mm，所述的纸浆废液浓度为1.2g/cm3。
本实施例的一种高强度硅莫砖的制备方法，其步骤如下：
(1)称取高铝矾土熟料78kg，碳化硅15kg，金属硅粉12kg，金属铝粉12kg，刚玉16kg，氧化硅微粉19kg，耐火粘土23kg，工业铝渣废料23kg，珍珠岩5kg，水玻璃干料3kg，在搅拌机中混合搅拌3分钟，再加入纸浆废液6kg混合搅拌10分钟，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物；
(2)将步骤(1)中得到的混合物进行揉搓捶打，放入压力机模腔内压制成型为砖坯；
(3)将步骤(2)中得到的砖坯在干燥其中进行干燥；
(4)将步骤(3)中得到的干燥后的砖坯送入隧道窑中烧制，窑内温度以12℃/h的速度缓慢上升，其中，升温至1000℃及1250℃时保温2小时，最终烧成温度控制在1400℃，保温3小时；
(5)取出窑内硅莫砖，冷却至室温，即得高强度硅莫砖。
实施例3
本实施例的一种高强度硅莫砖，其组分和含量如下：高铝矾土熟料72kg，碳化硅13kg，金属硅粉10kg，金属铝粉10kg，刚玉14kg，氧化硅微粉12kg，耐火粘土21kg，工业铝渣废料17kg，珍珠岩4kg，水玻璃干料2kg，纸浆废液3kg。值得说明的是，所述的高铝矾土熟料的颗粒级配如下：4mm＜粒径≤5mm的占12％；2mm＜粒度≤4mm的占38％；1mm＜粒度≤2mm的占35％；粒度≤1mm的占15％。所述的碳化硅、氧化硅微粉、水玻璃干料粒度≤1mm；所述的刚玉、耐火粘土、金属硅粉、金属铝粉的粒度在400目以细；所述的珍珠岩、工业铝渣废料粒度≤2mm，所述的水玻璃采购自淮南市宏瑞建材科技有限公司，所述的纸浆废液浓度为1.2g/cm3。
本实施例的一种高强度硅莫砖的制备方法，其步骤如下：
(1)称取高铝矾土熟料72kg，碳化硅13kg，金属硅粉10kg，金属铝粉10kg，刚玉14kg，氧化硅微粉12kg，耐火粘土21kg，工业铝渣废料17kg，珍珠岩4kg，水玻璃干料2kg，在搅拌机中混合搅拌3分钟，再加入纸浆废液3kg混合搅拌10分钟，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物；
(2)将步骤(1)中得到的混合物进行揉搓捶打，放入压力机模腔内压制成型为砖坯；
(3)将步骤(2)中得到的砖坯在干燥其中进行干燥；
(4)将步骤(3)中得到的干燥后的砖坯送入隧道窑中烧制，窑内温度以12℃/h的速度缓慢上升，其中，其中，升温至1000℃及1250℃时保温2小时，最终烧成温度控制在1400℃，保温3小时；
(5)取出窑内硅莫砖，冷却至室温，即得高强度硅莫砖。
实施例1～3中的一种高强度硅莫砖及其制备方法，为了节省资源，耐火粘土不做为主要原料，适量加入耐火粘土，在一定程度上改变硅莫砖的特性，提升硅莫砖的抗渣性、对急冷急热的抵抗性，以及增强耐压强度且同时加入金属硅粉和金属铝粉防止碳化硅氧化过量，在保证碳化硅氧化为适量的氧化硅和氧化铝的同时，避免碳化硅氧化过量在莫来石结晶表面及砖表面形成厚氧化层从而使硅莫砖内部结构疏松，且金属硅粉和金属铝粉可以共熔产生液相，有利于物质扩散，使获得的硅莫砖内部结构致密，耐压强度性能优良。表1为实施例1～3的高强度硅莫砖的测试结果。
表1实施例1～3的一种高强度硅莫砖的测试结果
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 常用硅莫砖 |
| 体积密度g/cm3 | 2.87 | 2.84 | 2.90 | 2.59 |
| 耐压强度MPa | 154.9 | 132 | 164 | 83 |
本发明的一种高强度硅莫砖及其制备方法，制备出的内部结构致密，耐压强度性能优良，且抗渣性、对急冷急热的抵抗性较高，制备过程采用了工业铝渣废料，废物利用，且升温过程根据温度分段保温，节省能源。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，所示的配方配比及生产方法在一定范围内不仅限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高强度硅莫砖，其特征在于：各组分按如下质量份组成：
2.根据权利要求1所述的一种高强度硅莫砖，其特征在于：所述的高铝矾土熟料的颗粒级配如下：4mm＜粒径≤5mm的占12％；2mm＜粒度≤4mm的占38％；1mm＜粒度≤2mm的占35％；粒度≤1mm的占15％。
3.根据权利要求1所述的一种高强度硅莫砖，其特征在于：所述的碳化硅、氧化硅微粉、水玻璃干料粒度≤1mm；所述的刚玉、耐火粘土、金属硅粉、金属铝粉的粒度在400目以细；所述的珍珠岩、工业铝渣废料粒度≤2mm。
4.根据权利要求2所述的一种高强度硅莫砖，其特征在于：所述的纸浆废液浓度为1.2g/cm3。
5.根据权利要求3或4所述的一种高强度硅莫砖，其特征在于：各组分按如下质量份组成：
6.一种高强度硅莫砖的制备方法，其特征在于：其步骤为：
(1)按质量比称取高铝矾土熟料65～78份，碳化硅10～15份，金属硅粉7～12份，金属铝粉7～12份，刚玉12～16份，氧化硅微粉5～19份，耐火粘土17～23份，工业铝渣废料8～23份，珍珠岩3～5份，水玻璃干料2～3份，加入搅拌机中混合搅拌3分钟，同时按质量比称取纸浆废液2～6份，随后加入搅拌机混合搅拌10分钟，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物；
(2)将步骤(1)中得到的混合物进行揉搓捶打，放入压力机模腔内压制成型为砖坯；
(3)将步骤(2)中得到的砖坯在干燥其中进行干燥；
(4)将步骤(3)中得到的干燥后的砖坯送入隧道窑中烧制，窑内温度以12℃/h的速度缓慢上升，其中，升温至1000℃及1250℃时保温2小时，最终烧成温度控制在1400℃，保温3小时；
(5)取出窑内硅莫砖，冷却至室温，即得高强度硅莫砖。
7.根据权利要求6所述的一种高强度硅莫砖的制备方法，其特征在于：所述的高铝矾土熟料的颗粒级配如下：4mm＜粒径≤5mm的占12％，2mm＜粒度≤4mm的占38％，1mm＜粒度≤2mm的占35％，粒度≤1mm的占15％。
8.根据权利要求7所述的一种高强度硅莫砖的制备方法，其特征在于：所述的碳化硅、氧化硅微粉、水玻璃干料粒度≤1mm；所述的刚玉、耐火粘土、金属硅粉、金属铝粉的粒度在400目以细；所述的珍珠岩、工业铝渣废料粒度≤2mm；所述的纸浆废液浓度为1.2g/cm3。
9.根据权利要求7或8所述的一种高强度硅莫砖的制备方法，其特征在于：步骤(1)中各个原料组分按质量份称取量为高铝矾土熟料72份，碳化硅13份，金属硅粉10份，金属铝粉10份，刚玉14份，氧化硅微粉12份，耐火粘土21份，工业铝渣废料17份，珍珠岩4份，水玻璃干料2份，纸浆废液3份。
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| CN104291847B (zh) | 2016-08-31 |
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