CN105461336A - 耐火砖的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐火砖的制备方法，包括：钒铁渣经预处理、粉碎得到粗骨料、中骨料和细骨料；将原料与磷酸铝溶液混合、搅拌、捆料、成型、烧结得到耐火砖；所述原料包括13wt％～17wt％的粗骨料，23wt％～27wt％的中骨料，13wt％～17wt％的细骨料，白泥细粉2wt％～4wt％，40wt％～44wt％辅料。本发明提供的耐火砖的制备方法由铝热法生产的高钒铁、验高温电熔后的钒铁渣制备耐火砖，不仅能够废物利用，而且相对于刚玉材料成本低；同时，本发明由特定比例的粗骨料、中骨料、细骨料、白泥细粉和辅料与磷酸铝溶液作为结合剂制备得到，能达到耐火砖的质量需求，耐火性能好。

Description

耐火砖的制备方法
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，尤其是涉及耐火砖的制备方法。
背景技术
刚玉砖由于其具有优异的抗侵蚀性能、耐火、耐磨、耐压等热力学性能，被广泛用作有色冶炼炉、煤气化炉、碳黑反应炉等。其中可以根据适用不同炉的性能分为青刚玉砖、铬刚玉砖和棕刚玉砖。其中青刚玉砖的主要组分为氧化铝、氧化铁、氧化镁和氧化钙；铬刚玉砖的主要组分为氧化铝、氧化铬和氧化铁；棕刚玉砖的主要组分为氧化铝和氧化铁。
现有技术制备上述刚玉砖主要由刚玉材料与粘土结合剂制备，不仅原料成本较高，并且使用粘土结合，因粘土中的氧化硅含量高与渣块中的氧化镁和氧化钙产生化学反应而失去耐火功能。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种耐火砖的制备方法，本发明提供的耐火砖的制备方法制备得到的耐火砖成本低并且耐火性能好。
本发明提供了一种耐火砖的制备方法，包括：
钒铁渣经预处理、粉碎得到粗骨料、中骨料和细骨料；
将原料与磷酸铝溶液混合、搅拌、捆料、成型、烧结得到耐火砖；所述原料包括13wt％～17wt％的粗骨料，23wt％～27wt％的中骨料，13wt％～17wt％的细骨料，白泥细粉2wt％～4wt％，40wt％～44wt％辅料。
优选的，所述粗骨料粒度为5～8mm，中骨料粒度为3～5mm，细骨料粒度为0～3mm。
优选的，所述辅料选自钒铁渣细粉、白刚玉粉和铬铁渣粉中的一种或几种。
优选的，所述辅料的粒度为200～300目。
优选的，所述白泥细粉的粒度为200～300目。
优选的，所述磷酸铝溶液的浓度为60wt％～65wt％。
优选的，所述原料与磷酸铝溶液混合、搅拌、捆料具体为：将原料与的磷酸铝溶液混合，搅拌、第一次捆料；将第一次捆料得到的产物与的磷酸铝溶液混合、搅拌、第二次捆料；将第二次捆料得到的产物与的磷酸铝溶液混合、搅拌、第三次捆料。
优选的，所述捆料的温度为20～40℃，所述捆料的时间为20～30h。
优选的，所述成型的压力为400t～500t。
优选的，所述烧结的温度为1350～1480℃。
与现有技术相比，本发明提供了一种耐火砖的制备方法，包括：钒铁渣经预处理、粉碎得到粗骨料、中骨料和细骨料；将原料与磷酸铝溶液混合、搅拌、捆料、成型、烧结得到耐火砖；所述原料包括13wt％～17wt％的粗骨料，23wt％～27wt％的中骨料，13wt％～17wt％的细骨料，白泥细粉2wt％～4wt％，40wt％～44wt％辅料。本发明提供的耐火砖的制备方法由铝热法生产的高钒铁、验高温电熔后的钒铁渣制备耐火砖，不仅能够废物利用，而且相对于刚玉材料成本低；同时，本发明由特定比例的粗骨料、中骨料、细骨料、白泥细粉和辅料与磷酸铝溶液作为结合剂制备得到，能达到耐火砖的质量需求，耐火性能好。
具体实施方式
本发明提供了一种耐火砖的制备方法，包括：
钒铁渣经预处理、粉碎得到粗骨料、中骨料和细骨料；
将原料与磷酸铝溶液混合、搅拌、捆料、成型、烧结得到耐火砖；所述原料包括13wt％～17wt％的粗骨料，23wt％～27wt％的中骨料，13wt％～17wt％的细骨料，白泥细粉2wt％～4wt％，40wt％～44wt％辅料。
本发明所述钒铁渣为铝热法生产的高钒铁，石灰作为造渣剂，镁砂捣打炉衬，验高温电熔后的渣块。
本发明对于所述钒铁渣的来源不进行限定，可以为市售，优选为如下表所示的钒铁渣：
本发明首先对所述钒铁渣进行预处理，本发明所述预处理包括过筛、除杂、冲刷和烘干。
本发明所述过筛具体为过筛去除灰渣、粉尘，本发明人对于所述具体的过筛方式不进行限定，本领域技术人员熟知的方式即可。
本发明所述除杂优选为人工检选去除杂质，除去结硫部分。
本发明所述冲刷优选为过水冲刷去除表面残留杂质。
本发明所述烘干为低温烘干去除内在水分，所述烘干的温度优选为50℃～100℃。
在本发明中，将钒铁渣预处理后粉碎得到粗骨料、中骨料和细骨料。
在本发明中，所述粗骨料粒度优选为5～8mm，中骨料粒度优选为3～5mm，细骨料粒度优选为0～3mm，且不为0，更优选为0～2mm，且不为0，最优选为0.01～1mm。
本发明所述粉碎优选具体为：粗破、粉碎、过筛。
在本发明中，将所述钒铁渣粗破加工成10～20mm的粗颗粒骨料；得到粗颗粒骨料后，优选进一步用粉碎机加工成0～8mm的颗粒，而后过筛分级，得到粗骨料、中骨料和细骨料。
同时，加工成粒度为200～300目的细粉，本发明对于所述细粉的加工方式不进行限定，本领域技术人员熟知即可，优选可以为用雷蒙机加工。
得到上述骨料后，将原料与磷酸铝溶液混合、搅拌、捆料、成型、烧结得到耐火砖；所述原料包括13wt％～17wt％的粗骨料，23wt％～27wt％的中骨料，13wt％～17wt％的细骨料，白泥细粉2wt％～4wt％，40wt％～44wt％辅料。
在本发明中，所述捆料优选为3次；所述将原料与磷酸铝溶液混合、搅拌、捆料优选具体为：将原料与磷酸铝溶液混合，搅拌、第一次捆料；将第一次捆料得到的产物与磷酸铝溶液混合、搅拌、第二次捆料；将第二次捆料得到的产物与磷酸铝溶液混合、搅拌、第三次捆料。
更优选具体为：将原料与磷酸铝溶液混合，搅拌、第一次捆料，所述磷酸铝溶液占所述原料的质量百分比为3％～5％；将第一次捆料得到的产物与磷酸铝溶液混合、搅拌、第二次捆料，所述磷酸铝溶液占所述第一次捆料得到的产物的质量百分比为1％～2％；将第二次捆料得到的产物与磷酸铝溶液混合、搅拌、第三次捆料，所述磷酸铝溶液占所述第二次捆料得到的产物的质量百分比为1％～2％。
在本发明中，所述原料优选包括13wt％～17wt％的粗骨料，23wt％～27wt％的中骨料，13wt％～17wt％的细骨料，白泥细粉2wt％～4wt％，40wt％～44wt％辅料，更优选包括14wt％～16wt％的粗骨料，24wt％～26wt％的中骨料，14wt％～16wt％的细骨料，白泥细粉2wt％～3wt％，41wt％～43wt％辅料。
在本发明中，所述白泥细粉优选为广西白泥细粉，所述白泥细粉的粒度优选为200～300目。
在本发明中，所述辅料优选选自钒铁渣细粉、白刚玉粉和铬铁渣粉中的一种或几种。
本发明对于所述白泥细粉、白刚玉粉和铬铁渣粉的来源不进行限定，可以为市售。
在本发明中，所述辅料的粒度优选为200～300目。
在本发明中，所述磷酸铝溶液为磷酸铝水溶液，所述磷酸铝溶液的浓度优选为60wt％～65wt％。
在本发明中，所述捆料的温度优选为20～40℃，所述捆料的时间优选为20～30h，更优选为22～28h。
本发明对于所述混合搅拌的方式不进行限定，本领域技术人员熟知的混合搅拌的方式即可。本发明所述捆料优选为在捆料仓库捆料。
在本发明中，若辅料为钒铁渣细粉，制备得到的耐火砖为青刚玉砖；若辅料为白刚玉粉，制备得到的耐火砖为棕刚玉砖；若辅料为铬铁渣粉，制备得到的耐火砖为铬刚玉砖。
在本发明中，捆料后成型、烧结得到耐火砖。
本发明所述成型压力为400t～500t。
成型后、烧结前优选为烘干。在本发明中，所述烘干优选为风干后烘干。
本发明所述风干温度优选为20～40℃，所述烘干时间优选为20～28h。
风干至水分含量小于2％后进行烘干。本发明所述烘干优选在烘干道进行。
本发明所述烘干温度优选为50～100℃。
烘干后优选为烧结，本发明所述烧结温度优选为1350～1480℃，更优选为1400～1450℃；所述烧结时间优选为6～8h，更优选为6.5～7.5h。
所述烧结后为保温，所述保温温度优选为1200～1400℃，更优选为1250～1350℃；所述保温时间优选为6～8h，更优选为6.5～7.5h。
本发明所述烧结、保温优选在隧道窑中进行。
所述保温后冷却，所述冷却优选为自然冷却，所述冷却时间为10～14h。
冷却后优选经过成品检验，包装入库。
本发明提供了一种耐火砖的制备方法，包括：钒铁渣经预处理、粉碎得到粗骨料、中骨料和细骨料；将原料与磷酸铝溶液混合、搅拌、捆料、成型、烧结得到耐火砖；所述原料包括13wt％～17wt％的粗骨料，23wt％～27wt％的中骨料，13wt％～17wt％的细骨料，白泥细粉2wt％～4wt％，40wt％～44wt％辅料。本发明提供的耐火砖的制备方法由铝热法生产的高钒铁、验高温电熔后的钒铁渣制备耐火砖，不仅能够废物利用，而且相对于刚玉材料成本低；同时，本发明由特定比例的粗骨料、中骨料、细骨料、白泥细粉和辅料与磷酸铝溶液作为结合剂制备得到，能达到耐火砖的质量需求，耐火性能好。
本发明优选采用以下方式对制备得到的耐火砖进行性能测定：
耐火度：利用耐火度实验炉，按GB7322-87《耐火材料耐火度试验方法》进行测定；
荷软开始温度：利用示差高温荷软蠕变测定仪，按YB370-75《荷重软化开始温度检验方法》进行测定；
耐压强度：利用电动抗折仪，按GB/T5072.2的规定进行测定；
重烧线变化：利用节能高温重烧试验炉，按GB5988-86《致密定型耐火制品重烧线变化试验方法》进行测定；
气孔率：利用显气孔体密测定仪，按GB/T2997的规定进行测定；
体积密度：利用显气孔体密测定仪，GB/T2997的规定进行测定；
化学分析：按GB/T6900的规定进行测定。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的耐火砖的制备方法进行详细描述。
实施例1
钒铁渣经预处理、粉碎得到粗骨料、中骨料和细骨料；将13Kg的粗骨料，27Kg的中骨料，13Kg的细骨料，白泥细粉2Kg，40Kg的200目的钒铁渣细粉与浓度为4Kg60％的磷酸铝水溶液混合、搅拌均匀后堆放至捆料仓库进行第一次捆料，30℃捆料24h后，原料初步结为块状，再次投入搅拌机搅拌后加入2Kg60％的磷酸铝搅拌，再次放到捆料仓库进行第二次捆料，30℃捆料24h后，再次投入搅拌机搅拌后加入2Kg60％的磷酸铝搅拌，再次放到捆料仓库进行第三次捆料。将已捆好的料放入400吨的压力机压制成型，自然风干24h，而后50℃低温烘干，而后在隧道窑内1450℃，6h烧结，1400℃7h保温，出窑后自然冷却12h，得到青刚玉砖。
按照本发明所述的测定方法对所述青刚玉砖进行性能测定，结果为：耐火度1790℃，荷软开始温度1608℃，耐压强度77.1Mpa，体积密度2.92g/cm3，气孔率21％。
实施例2
钒铁渣经预处理、粉碎得到粗骨料、中骨料和细骨料；将15Kg的粗骨料，25Kg的中骨料，15Kg的细骨料，白泥细粉2Kg，42Kg的200目的白刚玉细粉与浓度为5Kg63％的磷酸铝水溶液混合、搅拌均匀后堆放至捆料仓库进行第一次捆料，30℃捆料24h后，原料初步结为块状，再次投入搅拌机搅拌后加入2Kg63％的磷酸铝搅拌，再次放到捆料仓库进行第二次捆料，30℃捆料24h后，再次投入搅拌机搅拌后加入1Kg63％的磷酸铝搅拌，再次放到捆料仓库进行第三次捆料。将已捆好的料放入400吨的压力机压制成型，自然风干24h，而后80℃低温烘干，而后在隧道窑内1400℃，7h烧结，1400℃7h保温，出窑后自然冷却12h，得到棕刚玉砖。
按照本发明所述的测定方法对所述棕刚玉砖进行性能测定，结果为：耐火度1790℃，荷软开始温度1580.4℃，耐压强度153.8Mpa，体积密度3.1g/cm3，气孔率13.9％。
实施例3
钒铁渣经预处理、粉碎得到粗骨料、中骨料和细骨料；将17Kg的粗骨料，23Kg的中骨料，13Kg的细骨料，白泥细粉2Kg，40Kg的200目的铬铁渣粉与浓度为4Kg60％的磷酸铝水溶液混合、搅拌均匀后堆放至捆料仓库进行第一次捆料，30℃捆料24h后，原料初步结为块状，再次投入搅拌机搅拌后加入2Kg60％的磷酸铝搅拌，再次放到捆料仓库进行第二次捆料，30℃捆料24h后，再次投入搅拌机搅拌后加入2Kg60％的磷酸铝搅拌，再次放到捆料仓库进行第三次捆料。将已捆好的料放入400吨的压力机压制成型，自然风干24h，而后100℃低温烘干，而后在隧道窑内1450℃，8h烧结，1400℃6h保温，出窑后自然冷却12h，得到铬刚玉砖。
按照本发明所述的测定方法对所述铬刚玉砖进行性能测定，结果为：耐火度1790℃，荷软开始温度1610.1℃，耐压强度85Mpa，体积密度3.1g/cm3，气孔率19％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐火砖的制备方法，包括：
钒铁渣经预处理、粉碎得到粗骨料、中骨料和细骨料；
将原料与磷酸铝溶液混合、搅拌、捆料、成型、烧结得到耐火砖；所述原料包括13wt％～17wt％的粗骨料，23wt％～27wt％的中骨料，13wt％～17wt％的细骨料，白泥细粉2wt％～4wt％，40wt％～44wt％辅料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粗骨料粒度为5～8mm，中骨料粒度为3～5mm，细骨料粒度为0～3mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述辅料选自钒铁渣细粉、白刚玉粉和铬铁渣粉中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述辅料的粒度为200～300目。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述白泥细粉的粒度为200～300目。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸铝溶液的浓度为60wt％～65wt％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原料与磷酸铝溶液混合、搅拌、捆料具体为：将原料与磷酸铝溶液混合，搅拌、第一次捆料；将第一次捆料得到的产物与磷酸铝溶液混合、搅拌、第二次捆料；将第二次捆料得到的产物与磷酸铝溶液混合、搅拌、第三次捆料。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述捆料的温度为20～40℃，所述捆料的时间为20～30h。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述成型的压力为400t～500t。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为1350～1480℃。
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