CN105152661B - 一种热风炉用硅砖 - Google Patents
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Abstract
本发明介绍了一种热风炉用硅砖，重量百分数为：粒度为2.18mm的硅石20~35%，粒度为1.65mm的硅石40~50%，粒度<0.1mm硅石10~20%，废二氧化硅熟料10~20%，纸浆0.5~1.5%、复合添加剂6~8%和专用加入物2.5~5%。复合添加剂为石灰、铁鳞和水的混合物，质量成分为：CaO：24.0~28.0%，铁鳞的含量3.5~6.0%；专用加入物为膨润土、Ca（OH）2粉、粘土、长石的混合物。本发明通过调整原料配方减少了加入物的种类，简化了生产过程，减少了生产过程误差几率；废二氧化硅熟料的加入能有效降低石英晶型转化的体积膨胀，减少硅砖裂纹，提高成品率，节约能源；复合添加剂和专用加入物提高了泥料的粘结性能，利于成型，有助于烧成时稳定硅石的晶型转化。
Description
技术领域
本发明涉及一种热风炉用耐火材料技术，具体是一种热风炉用硅砖。
背景技术
目前，热风炉用硅砖的生产传统原料配方为一定量的硅石颗粒料、一定量的硅石细粉，再加上外加剂诸如长石、萤石、粘土之类，再加入纸浆、石灰乳、铁鳞粉等。原料配方中过多种类的物质称量配比等导致生产过程的繁琐，稍有环节不慎，会带来生产误差，影响产品质量，而且原料配方中的萤石地下储量有限，市场价格高，且在使用过程中有较强的腐蚀性，不利于保护环境。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种热风炉用硅砖，克服目前热风炉硅砖生产中加入物种类繁多，生产过程繁琐，且原料配方中含有萤石等问题，达到不仅减少了加入物的种类，简化生产过程，减少生产过程误差几率的技术效果，而且找到合适的原料替代萤石，提高产品的性能。
为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：
一种热风炉用硅砖，所含组分的质量百分数组成为：粒度为2.18mm的硅石20~35%，粒度为1.65mm的硅石40~50%，粒度<0.1mm硅石10~20%，废二氧化硅熟料10~20%，纸浆0.5~1.5%、复合添加剂6~8%和专用加入物2.5~5%。
更具体的，一种热风炉用硅砖，为下述质量百分数组分的组分的均匀混合烧结物：粒度为2.18mm的硅石20~35%，粒度为1.65mm的硅石40~50%，粒度<0.1mm硅石10~20%，废二氧化硅熟料10~20%，纸浆0.5~1.5%、复合添加剂6~8%和专用加入物2.5~5%。
所述硅石的技术指标为：硅石中化学成分质量含量为：SiO2≥98%，Fe2O3≤0.50%，Al2O3≤0.5%。
所述粒度为2.18mm的硅石，是指以筛径2.18mm筛网的对辊破碎机破碎后的硅石的筛下料，但是不能通过筛径1.65mm筛网的部分。
所述粒度为1.65mm的硅石，是指以筛径1.65mm筛网的对辊破碎机破碎后的硅石的筛下料，但是不能通过筛径0.1mm筛网的部分。
所述粒度为0.1mm的硅石，是指以筛径0.1mm筛网的对辊破碎机破碎后的硅石的筛下料。
所述废二氧化硅熟料，是指破碎后的废硅砖熟料以筛径2.18mm筛网的对辊破碎机破碎后的筛下料， 其质量SiO2含量≥94.5%。废二氧化硅熟料的加入能有效降低石英晶型转化的体积膨胀，减少硅砖裂纹，提高成品率，节约能源。
所述废二氧化硅熟料，也可以是下述质量份的组分的硅砖的筛下料：粒度为2.18mm的硅石20~35份，粒度为1.65mm的硅石40~50份，粒度<0.1mm硅石10~20份，纸浆0.5~1.5份、复合添加剂6~8%和专用加入物2.5~5份；其SiO2含量≥94.5%。该硅砖除了不含热风炉用硅砖的废二氧化硅熟料外，烧制方法、纸浆、复合添加剂和专用加入物均与热风炉用硅砖相同，制备工艺一致。
进一步具体的，高温隧道窑烧成的温度为：1420~1460℃。
所述复合添加剂为石灰、铁鳞和水的混合物。这种复合添加剂有助于提高泥料的粘结性能，利于成型和烧成。更具体的，复合添加剂的质量成分为： CaO：24.0~28.0%，铁鳞的含量3.5~6.0%。
所述纸浆的作用为有机结合剂，其中K2O+ Na2O≤1.2%，比重1.15~1.28，PH值5.0~6.5。
所述专用加入物为膨润土、Ca（OH）2粉、粘土、长石的混合物，各组分所占的质量百分含量为：膨润土：20~55%，氢氧化钙粉20~55%，粘土：10~40%，长石粉：5~30%。专用加入物有助于烧成时稳定硅石的晶型转化，起到抑制砖坯烧成时因膨胀产生的应力，防止制品疏松或开裂。
作为上述方案的优选，所述膨润土的化学成分含量为：SiO2：55%~80%，Al2O3：5%~25%， Fe2O3：0.5%~2.5%，K2O+ Na2O≤3.5%。
作为上述方案的优选，所述氢氧化钙粉的规格为：氢氧化钙粉的组成质量百分含量为：Ca（OH）2≥90%，粒度（180目）≥90%；
作为上述方案的优选，所述长石粉的组成质量百分含量为：K2O：8~20%，Na2O≤8%，粒度小于0.088mm≥90%。
作为上述方案的优选，所述粘土粉的组成质量百分含量为：K2O≤4% ，Na2O≤1.5%,Al2O3：20%~50%,粒度小于0.088mm≥90%，灼减≤20%。所述的灼减指粘土粉经过加热后，其中的水分及有机物等挥发出去，为加热前后损失量。
作为上述方案的优选，所述铁鳞的组成质量百分含量为：F2O3+FeO≥80%，粒度小于0.088mm≥85%。本专利所述的铁鳞指轧钢的氧化皮经过细粉碎后的产物。
作为上述方案的优选，所述石灰的组成质量百分含量为：CaO≥80%，MgO≤10%，块度10~70mm，灼减≤20%。
本发明还提供了一种热风炉用硅砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）按上述权利要求的组成配比称取硅石、废砖熟料、专用加入物，在湿碾机干混均匀后成混合料A，按上述权利要求的组成配比称取一定量的复合添加剂在一定量的水中预分散成浆体B，按上述权利要求的组成配比称取一定量的纸浆C；
（2）将A、B、C在湿碾机中碾压混合20分钟成泥料D；
（3）将D在 400吨公称压力下压制成型；
（4）将步骤（3）成型的砖坯干燥至残余水分不大于1.0%后，在高温隧道窑内保温26~30小时烧成。
进一步具体的，砖坯干燥的方式为：不超过130℃温度干燥。
进一步具体的，高温隧道窑烧成的温度为：1420~1460℃。
本专利所述的各种含量，如无特殊说明，均为质量含量。
这些技术方案，包括改进的技术方案以及进一步改进的技术方案也可以互相组合或者结合，从而达到更好的技术效果。
本发明硅砖由硅石、废硅砖熟料、复合添加剂和专用加入物组成，配比上符合最紧密堆积原理，经配料、混练、成型、干燥工序，再经烧成后，具有优异的高温性能，是一种适合热风炉使用的硅砖。
使用本发明所述配方及制备方法所制得的热风炉用硅砖的理化性能指标与标准YB/T133-2005比较见下表1和表2：
表1。
表2本发明和未加废二氧化硅熟料的热风炉硅砖结果对比。
| 项目 | 未加废二氧化硅熟料的热风炉硅砖平均实测值 | 本发明平均实测值 |
| 裂纹率 | 5% | 2% |
| 成品率 | 87.5% | 95.5% |
| 石英晶型转化的鳞石英含量 | 55% | 68% |
综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下突出优点及有益效果：
1、本发明通过调整原料配方减少了加入物的种类，简化了生产过程，减少了生产过程误差几率。
2、本发明原料配方使用Ca（OH）2粉代替萤石，具有以下优势：①石灰地下储量相比萤石地下储量要丰富，开采起来比较方便；②Ca（OH）2粉市场价格更便宜，能降低生产成本；③Ca（OH）2粉使用过程中对人与环境相比萤石要好得多。
3、本发明中废二氧化硅熟料的加入能有效降低石英晶型转化的体积膨胀，减少硅砖裂纹，提高成品率，节约能源。
4、本发明中复合添加剂和专用加入物的加入，有助于提高泥料的粘结性能，利于成型，还有助于助于烧成时稳定硅石的晶型转化，起到抑制砖坯烧成时因膨胀产生的应力，防止制品疏松或开裂。
具体实施方式
下面结合实施例对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。
本专利的原料纸浆，其K2O+ Na2O为0.9%，比重1.18，PH值5. 5。
实施例1
热风炉用硅砖，所含组分的重量百分数为：粒度为2.18mm的硅石28%，粒度为1.65mm的硅石41%，粒度<0.1mm硅石10%，10%的废硅砖熟料，纸浆0.8%、复合添加剂6.5%和专用加入物3.7%。其中硅石中SiO2含量≥98%，Fe2O3含量≤0.50%，Al2O3含量≤0.5%。废砖熟料为SiO2含量不低于94.5%的废二氧化硅熟料。复合添加剂加入量6.5%，为石灰、铁鳞和水的混合物，复合添加剂中CaO：25%，铁鳞的含量5%；专用加入物加入量3.7%，各组分所占的质量百分含量为：膨润土：25%，氢氧化钙粉30%，粘土：20%，长石粉：10%。纸浆的加入量为0.8%。
烧制工艺为：
（1）按上述权利要求的组成配比称取硅石、废砖熟料、专用加入物，在湿碾机干混均匀后成混合料A，按上述权利要求的组成配比称取一定量的复合添加剂在一定量的水中预分散成浆体B，按上述权利要求的组成配比称取一定量的纸浆C；
（2）将A、B、C在湿碾机中碾压混合20分钟成泥料D；
（3）将D在 400吨公称压力下压制成型；
（4）将步骤（3）成型的砖坯不超过120℃温度干燥至残余水分不大于1.0%后，在高温隧道窑内1420℃保温30小时烧成。
制备得到的热风炉用硅砖，石英晶型转化的鳞石英含量为65%，硅砖裂纹率为2.2%，。成品率95.0%。
实施例2
热风炉用硅砖，所含组分的质量份为：粒度为2.18mm的硅石30份，粒度为1.65mm的硅石28份，粒度<0.1mm硅石18份， 20份的废硅砖熟料，纸浆1份、复合添加剂7.0份和专用加入物4.5份。其中硅石中SiO2含量≥98%，Fe2O3含量≤0.50%，Al2O3含量≤0.5%。废砖熟料为SiO2含量不低于94.5%的废二氧化硅熟料。复合添加剂加入量7.0%，为石灰、铁鳞和水的混合物，复合添加剂中CaO：27%，铁鳞的含量4%；专用加入物4.5%，各组分所占的质量百分含量为：膨润土：35%，氢氧化钙粉35%，粘土：25%，长石粉：20%。纸浆的加入量为1.2%。使用氢氧化钙粉粉代替萤石，成本低，无毒副作用，且制备工艺简单，产品性能优良，适合批量化生产。
烧制工艺为：
（1）按上述权利要求的组成配比称取硅石、废砖熟料、专用加入物，在湿碾机干混均匀后成混合料A，按上述权利要求的组成配比称取一定量的复合添加剂在一定量的水中预分散成浆体B，按上述权利要求的组成配比称取一定量的纸浆C；
（2）将A、B、C在湿碾机中碾压混合20分钟成泥料D；
（3）将D在 400吨公称压力下压制成型；
（4）将步骤（3）成型的砖坯不超过130℃温度干燥至残余水分不大于1.0%后，在高温隧道窑内1450℃保温26小时烧成。
制备得到的热风炉用硅砖，石英晶型转化的鳞石英含量为70%，硅砖裂纹率为1.8%，。成品率96.1%。
对比例1
热风炉用硅砖，所含组分的重量百分数为：粒度为2.18mm的硅石30%，粒度为1.65mm的硅石41.3%，粒度<0.1mm硅石20%，纸浆1.0%、粘土：1.2%，长石粉：1.0%，萤石粉：1.5%，石灰2.0%，铁鳞1.0%：水1.0%：其中硅石中SiO2含量≥98%，Fe2O3含量≤0.50%，Al2O3含量≤0.5%。
制备方法与实施例2相同。
制备得到的热风炉用硅砖，石英晶型转化的鳞石英含量为53%，硅砖裂纹率为5.2%，。成品率86.8%。
对比例2
热风炉用硅砖，所含组分的重量百分数为：粒度为2.18mm的硅石26%，粒度为1.65mm的硅石40%，粒度<0.1mm硅石25%，纸浆0.5%、粘土：1.0%，长石粉：1.5%，萤石粉：1.8%，石灰2.5%，铁鳞0.5%：水1.2%：其中硅石中SiO2含量≥98%，Fe2O3含量≤0.50%，Al2O3含量≤0.5%。
制备方法与实施例1相同。
制备得到的热风炉用硅砖，石英晶型转化的鳞石英含量为59%，硅砖裂纹率为5.0%，成品率87.8%。
对比例3
热风炉用硅砖，所含组分的重量百分数为：粒度为2.18mm的硅石26%，粒度为1.65mm的硅石35.5%，粒度<0.1mm硅石25%，纸浆0.5%、粘土：1.0%，长石粉：1.5%，萤石粉：1.8%，石灰2.5%，铁鳞0.5%：水1.2%：其中硅石中SiO2含量≥98%，Fe2O3含量≤0.50%，Al2O3含量≤0.5%。专用加入物加入量3.7%，各组分所占的质量百分含量为：膨润土：25%，氢氧化钙粉30%，粘土：20%，长石粉：10%。纸浆的加入量为0.8%。
制备方法与实施例1相同。
制备得到的热风炉用硅砖，石英晶型转化的鳞石英含量为61%，硅砖裂纹率为4.2%，成品率89.8%。
对比例4
热风炉用硅砖，所含组分的重量百分数为：粒度为2.18mm的硅石30%，粒度为1.65mm的硅石45.6%，粒度<0.1mm硅石20%，纸浆1.0%、粘土：1.2%，长石粉：1.0%，萤石粉：1.5%，石灰2.0%，铁鳞1.0%：水1.0%：其中硅石中SiO2含量≥98%，Fe2O3含量≤0.50%，Al2O3含量≤0.5%。专用加入物4.5%，各组分所占的质量百分含量为：膨润土：35%，氢氧化钙粉35%，粘土：25%，长石粉：20%。纸浆的加入量为1.2%。
制备方法与实施例2相同。
制备得到的热风炉用硅砖，石英晶型转化的鳞石英含量为56%，硅砖裂纹率为4.5%，成品率88.6%。
Claims (7)
1.一种热风炉用硅砖，其特征是：所含组分的重量百分数为：粒度为2.18mm的硅石20~35%，粒度为1.65mm的硅石40~50%，粒度<0.1mm硅石10~20%，废二氧化硅熟料10~20%，纸浆0.5~1.5%、复合添加剂6~8%和专用加入物2.5~5%，以上组分的总量为100%；复合添加剂为石灰、铁鳞和水的混合物，质量成分为：CaO：24.0~28.0%，铁鳞的含量3.5~6.0%；专用加入物为膨润土、Ca（OH）2粉、粘土、长石的混合物，各组分所占的质量百分含量为：膨润土：20~55%，氢氧化钙粉20~55%，粘土：10~40%，长石粉：5~30%；所述的粒度为2.18mm的硅石，是指以筛径2.18mm筛网的对辊破碎机破碎后的硅石的筛下料，但是不能通过筛径1.65mm筛网的部分；粒度为1.65mm的硅石，是指以筛径1.65mm筛网的对辊破碎机破碎后的硅石的筛下料，但是不能通过筛径0.1mm筛网的部分；粒度为0.1mm的硅石，是指以筛径0.1mm筛网的对辊破碎机破碎后的硅石的筛下料。
2.一种热风炉用硅砖，其特征是：热风炉用硅砖为下述质量百分数组分的均匀混合烧结物：粒度为2.18mm的硅石20~35%，粒度为1.65mm的硅石40~50%，粒度<0.1mm硅石10~20%，废二氧化硅熟料10~20%，纸浆0.5~1.5%、复合添加剂6~8%和专用加入物2.5~5%，以上组分的总量为100%；复合添加剂为石灰、铁鳞和水的混合物，质量成分为： CaO：24.0~28.0%，铁磷的含量3.5~6.0%；专用加入物为膨润土、Ca（OH）2粉、粘土、长石的混合物，各组分所占的质量百分含量为：膨润土：20~55%，氢氧化钙粉20~55%，粘土：10~40%，长石粉：5~30%；所述的粒度为2.18mm的硅石，是指以筛径2.18mm筛网的对辊破碎机破碎后的硅石的筛下料，但是不能通过筛径1.65mm筛网的部分；粒度为1.65mm的硅石，是指以筛径1.65mm筛网的对辊破碎机破碎后的硅石的筛下料，但是不能通过筛径0.1mm筛网的部分；粒度为0.1mm的硅石，是指以筛径0.1mm筛网的对辊破碎机破碎后的硅石的筛下料。
3.根据权利要求1或2任一项所述热风炉用硅砖，其特征是：所述的硅石的技术指标为：硅石中各化学成分质量含量为：SiO2≥98%，Fe2O3≤0.50%，Al2O3≤0.5%。
4.根据权利要求1或2任一项所述热风炉用硅砖，其特征是：所述的废二氧化硅熟料，是指破碎后的废硅砖熟料以筛径2.18mm筛网的对辊破碎机破碎后的硅砖的筛下料， 其SiO2质量含量≥94.5%。
5.根据权利要求1或2任一项所述热风炉用硅砖，其特征是：所述的废二氧化硅熟料是下述质量份的组分的硅砖的筛下料：粒度为2.18mm的硅石20~35份，粒度为1.65mm的硅石40~50份，粒度<0.1mm硅石10~20份，纸浆0.5~1.5份、复合添加剂6~8%和专用加入物2.5~5份；其SiO2质量含量≥94.5%。
6.根据权利要求1或2任一项所述热风炉用硅砖，其特征是：所述的长石粉的组成质量百分含量为：K2O：8~20%，Na2O≤8%，粒度小于0.088mm≥90%；粘土粉的组成质量百分含量为：K2O≤4% ，Na2O≤1.5%, Al2O3：20%~50%，粒度小于0.088mm≥90%，灼减≤20%。
7.根据权利要求1或2任一项所述热风炉用硅砖，其特征是：所述的铁鳞的组成质量百分含量为：Fe2O3+FeO≥80%，粒度小于0.088mm≥85%。
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Address after: 471000 No. 1, Xiyuan Road, Jianxi District, Henan, Luoyang Patentee after: Sinosteel luonai New Material Technology Co., Ltd Address before: 471000 No. 1, Xiyuan Road, Jianxi District, Henan, Luoyang Patentee before: SiNOSTEEL Refractory Co., Ltd. |
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