CN105924193B - 一种低导热直镁砖及其制备方法 - Google Patents

一种低导热直镁砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种低导热直镁砖及其制备方法，包括工作层和保温层，工作层与保温层通过压制连接在一起，工作层采用微气孔高纯镁砂为主，加入部分铬矿；保温层使用以废旧碱性砖为主的保温材质。工作层和保温层分开湿碾，工作层和保温层共同压制成型得砖坯，砖坯经干燥、烘干后，再经1300℃～1560℃保温5～15h烧成，自然冷却后，即得产品。该产品采取复合结构，具有耐火、隔热双重功能，其导热系数低于同类产品，经测试，本发明的低导热直镁砖使用在水泥窑烧成带时能降低筒体表面温度，相对于市场上同类产品低20~40℃。本发明依靠微孔高纯镁砂的高温稳定性及铬矿的抗侵蚀性，可大幅延长产品在运动式热工设备上的使用寿命，同时复合结构带来的节能降耗效果明显。

Description

一种低导热直镁砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火环保材料技术领域，具体涉及一种低导热直镁砖及其制备方法。
背景技术
新型干法水泥回转窑的烧成带温度往往高达1400℃，此部位的耐火材料常使用碱性耐火制品，碱性耐火制品的导热系数较高，同时受水泥熟料化学侵蚀作用，砖的厚度降低较快，筒体表面温度经常超温，一方面使窑筒体散热增加，加大熟料热耗，引起熟料单位成本增加；另一方面极易使筒体受热膨胀。筒体温度超温，有时不得不使用喷淋水进行降温，同时也增加了机械设备的损坏几率，加速了筒体变形，对水泥窑的安全生产造成的较大影响。因此，若能在此部分使用耐火、隔热双重功能的复合砖不仅可以降低烧成带的温度，减少散热损失，而且有利用设备维护，提高设备运转率。
发明内容
本发明为了解决现有技术的不足之处，提供了一种低导热直镁砖及其制备方法，具有耐火、隔热、导热系数低等优点。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种低导热直镁砖，包括工作层和保温层，工作层与保温层通过压制连接在一起，所述工作层包括骨料、粉料和结合剂，以质量份配比计，工作层的制备原料如下：骨料：粒度0-1mm的微孔高纯镁砂10-15份，粒度1-3mm的铬矿10-20份，粒度1-3mm的微孔高纯镁砂10-20份，粒度3-5mm的微孔高纯镁砂15-20份；粉料：粒度＜0.074mm的微孔高纯镁砂20-25份，粒度＜0.074mm的铬矿细粉10-15份；结合剂：低钠硅溶胶3-5份；
所述保温层包括骨料、粉料、复合有机造孔剂和结合剂，以质量份配比计，保温层的制备原料如下：骨料：粒度0-5mm的废旧碱性砖颗粒50-60份，粒度0-3mm的微孔高纯镁砂5-15份；粉料：粒度＜0.074mm的微孔高纯镁砂细粉5-10份，粒度＜0.074mm的废旧直镁砖细粉20-30份；复合有机造孔剂5-10份；结合剂：低钠硅溶胶3-5份。
保温层中粒度0-5mm的废旧碱性砖颗粒为粒度0-5mm的废旧直镁砖颗粒与粒度为0-5mm的废旧镁铁铝砖颗粒按(0.5-1) :(0.5-1)质量比混合。
复合有机造孔剂为稻壳灰和无烟煤粉按(1-3):(1-2)质量比混合，稻壳灰和无烟煤粉混合后的混合物的平均粒度＜0.05mm。
低导热直镁砖的制备方法，其特征在于:包括以下步骤：
（1）配料：
A、工作层：将工作层所需的骨料倒入混碾机内，接着加入结合剂，先混碾5min，然后加入工作层所需的粉料，再混碾10min，形成工作层泥料，备用；
B、保温层：将保温层所需的骨料倒入混碾机内，接着加入结合剂，先混碾5min，然后加入保温层所需的粉料和复合有机造孔剂，再混碾10min，形成保温层泥料，备用；
（2）用隔板将预设在630T摩擦压力机上的模具内的腔内分隔为工作层隔室和保温层隔室，工作层隔室和保温层隔室的长度尺寸比为(1-3):(1-2)，接着将步骤（1）中的工作层泥料和保温层泥料分别加入工作层隔室内和保温层隔室内，然后抽出隔板，操作630T摩擦压力机对模具进行冲压成型作业，制成砖坯；
（3）将步骤（2）制成的砖坯自然干燥24h，然后在110℃温度下烘干，烘干时间≥12h；
（4）将烘干后的砖坯装入窑内，砖坯在窑内保温5～15h，保温的温度为1300℃～1560℃，自然冷却后，即得产品。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明主要以高纯镁砂、铬矿和废旧碱性砖为主要原料，其中，铬矿具有强度高、耐磨、耐高温、耐氧化等优点；废旧碱性砖具有抗碱性侵蚀能力；本发明的结合剂为低钠硅溶胶，提高半成品的塑性。
本发明的产品有工作层和保温层复合结构，具有耐火、隔热双重功能；本发明产品加入复合有机造孔剂，降低保温层的体积密度，增大气孔率，导热系数降低，从而工作层和保温层的整体导热系数降低，经测试，本发明的低导热直镁砖使用在水泥窑烧成带时能降低筒体表面温度，相对于市场上同类产品低20~40℃。本发明保温层中的骨料采用了废旧碱性砖，降低了成本，实现了废旧资源的重复利用，减少了固体废弃物的排放。本发明的工作层和保温层均使用纸浆废液，提高了半成品的塑性。本发明保温层添加了复合有机造孔剂，提高了该结构层的保温效果。
附图说明
图1为本发明实施方式的结构示意图。
图2为图1的剖面图。
图中附图标记：1为工作层，2为保温层。
具体实施方式。
下面结合实验数据和具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1：
如图1和图2所示，一种低导热直镁砖，包括工作层1和保温层2，工作层1与保温层2通过压制连接在一起，所述工作层1包括骨料、粉料和结合剂，以质量份配比计，工作层的制备原料如下：骨料：粒度0-1mm 的微孔高纯镁砂10份，粒度1-3mm的微孔高纯镁砂20份，粒度1-3mm的铬矿10份，粒度3-5mm的微孔高纯镁砂15份；粉料：粒度＜0.074mm的微孔高纯镁砂25份，粒度＜0.074mm的铬矿15份；结合剂：低钠硅溶胶4份；
保温层2包括骨料、粉料、复合有机造孔剂和结合剂，以质量份配比计，保温层的制备原料如下：粒度0-5mm的废旧碱性砖颗粒50份，粒度0-3mm的微孔高纯镁砂10份；粉料：粒度＜0.074mm的微孔高纯镁砂细粉10份，粒度＜0.074mm的废旧直镁砖细粉25份；复合有机造孔剂5份；结合剂：低钠硅溶胶4份；
其中，粒度0-5mm的废旧碱性砖颗粒为粒度0-5mm的废旧直镁砖颗粒与粒度为0-5mm的废旧镁铁铝砖颗粒按1:1质量比混合；复合有机造孔剂为稻壳灰和无烟煤粉按1:1质量比混合，稻壳灰和无烟煤粉混合后的混合物的平均粒度＜0.05mm。
本实施例的制备方法，包括以下步骤：
（1）配料：
A、工作层：将工作层所需的骨料倒入混碾机内，接着加入结合剂，先混碾5min，然后加入工作层所需的粉料，再混碾10min，形成工作层泥料，备用；
B、保温层：将保温层所需的骨料倒入混碾机内，接着加入结合剂，先混碾5min，然后加入保温层所需的粉料和复合有机造孔剂，再混碾10min，形成保温层泥料，备用；
（2）用隔板将预设在630T摩擦压力机上的模具内的腔内分隔为工作层隔室和保温层隔室，工作层隔室和保温层隔室的长度尺寸比为7:3，接着将步骤（1）中的工作层泥料和保温层泥料分别加入工作层隔室内和保温层隔室内，然后抽出隔板，操作630T摩擦压力机对模具进行冲压成型作业，制成砖坯；
（3）将步骤（2）制成的砖坯自然干燥24h，然后在110℃温度下烘干24h；
（4）将烘干后的砖坯装入窑内，砖坯在窑内保温7h，保温的温度为1320℃，自然冷却后，即得产品。
实施例2：
如图1和图2所示，一种低导热直镁砖，包括工作层1和保温层2，工作层1与保温层2通过压制连接在一起，所述工作层1包括骨料、粉料和结合剂，以质量份配比计，工作层的制备原料如下：骨料：粒度0-1mm 的微孔高纯镁砂10份，粒度1-3mm的微孔高纯镁砂20份，粒度1-3mm的铬矿10份，粒度3-5mm的微孔高纯镁砂15份；粉料：粒度＜0.074mm的微孔高纯镁砂25份，粒度＜0.074mm的铬矿15份；结合剂：低钠硅溶胶4份；
保温层2包括骨料、粉料、复合有机造孔剂和结合剂，以质量份配比计，保温层的制备原料如下：粒度0-5mm的废旧碱性砖颗粒55份，粒度0-3mm的微孔高纯镁砂5份；粉料：粒度＜0.074mm的微孔高纯镁砂细粉10份，粒度＜0.074mm的废旧直镁砖细粉20份；复合有机造孔剂10份；结合剂：低钠硅溶胶4份；
其中，粒度0-5mm的废旧碱性砖颗粒为粒度0-5mm的废旧直镁砖颗粒与粒度为0-5mm的废旧镁铁铝砖颗粒按1:2质量比混合；复合有机造孔剂为稻壳灰和无烟煤粉按1:2质量比混合，稻壳灰和无烟煤粉混合后的混合物的平均粒度＜0.05mm。
本实施例的制备方法，包括以下步骤：
（1）配料：
A、工作层：将工作层所需的骨料倒入混碾机内，接着加入结合剂，先混碾5min，然后加入工作层所需的粉料，再混碾10min，形成工作层泥料，备用；
B、保温层：将保温层所需的骨料倒入混碾机内，接着加入结合剂，先混碾5min，然后加入保温层所需的粉料和复合有机造孔剂，再混碾10min，形成保温层泥料，备用；
（2）用隔板将预设在630T摩擦压力机上的模具内的腔内分隔为工作层隔室和保温层隔室，工作层隔室和保温层隔室的长度尺寸比为7:3，接着将步骤（1）中的工作层泥料和保温层泥料分别加入工作层隔室内和保温层隔室内，然后抽出隔板，操作630T摩擦压力机对模具进行冲压成型作业，制成砖坯；
（3）将步骤（2）制成的砖坯自然干燥24h，然后在110℃温度下烘干24h；
（4）将烘干后的砖坯装入窑内，砖坯在窑内保温7h，保温的温度为1320℃，自然冷却后，即得产品。
将实施例1-2与常见直镁砖进行性能测试，实验结果见表1。
表1 实施例1-2、常见直镁砖的性能测试参数
从表1可以看出，实施例1和实施例2的体积密度均小于常见的直镁砖，可以降低热工设备的自重，从而降低了设备电机运转时的负荷、运行时的电流、吨产品的电耗，同时提高了电机运行的稳定性，减少了维护次数，为设备长期稳定运行提供了保障。实施例1和实施例2的导热系数较低，减少热量损失；实施例1和实施例2的抗热震次数均大于直镁砖，较高的荷重软化温度和热震稳定性保证了产品使用的安全性及较长的使用寿命。本发明的低导热直镁砖用来代替现有常见直镁砖，能够延长使用寿命，同时节能降耗效果显著。
以上所述仅为本发明的两种具体实施例，但本发明的实施例并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种低导热直镁砖，包括工作层和保温层，工作层与保温层通过压制连接在一起，其特征在于：所述工作层包括骨料、粉料和结合剂，以质量份配比计，工作层的制备原料如下：骨料：粒度0-1mm的微孔高纯镁砂10-15份，粒度1-3mm的铬矿10-20份，粒度1-3mm的微孔高纯镁砂10-20份，粒度3-5mm的微孔高纯镁砂15-20份；粉料：粒度＜0.074mm的微孔高纯镁砂20-25份，粒度＜0.074mm的铬矿细粉10-15份；结合剂：低钠硅溶胶3-5份；
所述保温层包括骨料、粉料、复合有机造孔剂和结合剂，以质量份配比计，保温层的制备原料如下：骨料：粒度0-5mm的废旧碱性砖颗粒50-60份，粒度0-3mm的微孔高纯镁砂5-15份；粉料：粒度＜0.074mm的微孔高纯镁砂细粉5-10份，粒度＜0.074mm的废旧直镁砖细粉20-30份；复合有机造孔剂5-10份；结合剂：低钠硅溶胶3-5份；
保温层中粒度0-5mm的废旧碱性砖颗粒为粒度0-5mm的废旧直镁砖颗粒与粒度为0-5mm的废旧镁铁铝砖颗粒按(0.5-1) :(0.5-1)质量比混合。
2.根据权利要求1所述的低导热直镁砖，其特征在于：复合有机造孔剂为稻壳灰和无烟煤粉按(1-3):(1-2)质量比混合，稻壳灰和无烟煤粉混合后的混合物的平均粒度＜0.05mm。
3.一种制备如权利要求 2 所述的低导热直镁砖的方法，其特征在于:包括以下步骤：
（1）配料：
A、工作层：将工作层所需的骨料倒入混碾机内，接着加入结合剂，先混碾5min，然后加入工作层所需的粉料，再混碾10min，形成工作层泥料，备用；
B、保温层：将保温层所需的骨料倒入混碾机内，接着加入结合剂，先混碾5min，然后加入保温层所需的粉料和复合有机造孔剂，再混碾10min，形成保温层泥料，备用；
（2）用隔板将预设在630T摩擦压力机上的模具内的腔内分隔为工作层隔室和保温层隔室，工作层隔室和保温层隔室的长度尺寸比为(1-3):(1-2)，接着将步骤（1）中的工作层泥料和保温层泥料分别加入工作层隔室内和保温层隔室内，然后抽出隔板，操作630T摩擦压力机对模具进行冲压成型作业，制成砖坯；
（3）将步骤（2）制成的砖坯自然干燥24h，然后在110℃温度下烘干，烘干时间≥12h；
（4）将烘干后的砖坯装入窑内，砖坯在窑内保温5～15h，保温的温度为1300℃～1560℃，自然冷却后，即得产品。
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