CN106187235A - 一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖及制备方法 - Google Patents

一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖，其组成料及wt%：粒度为5～3mm的莫来石骨料：16～25%，粒度小于3至1mm的莫来石骨料：15～30%，粒度小于1至0.074mm莫来石骨料：5～15%，粒度小于1至0.074mm的红柱石：5～15%，莫来石细粉10～30%；红柱石细粉3～10%，空心球：5～20%，高岭土微粉1～8%，界面处理剂：0.01～2%，结合剂：2～5%。制备步骤：先将空心球与界面处理剂混合；加入莫来石细粉、红柱石细粉及高岭土微粉；将所有莫来石骨料、红柱石及空心球、结合剂混匀；压制成砖；烘干；烧制并待用。本发明解决了干熄焦炉环形风道用砖易产生鼓胀、开裂的现象，其耐压强度达60MPa以上，砖单重可降低10%以上，使用周期大幅提高。

Description

一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖及制备方法
技术领域
本发明涉及冶金行业用耐火材料及其制备方法，具体地属于一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖及制备方法。
背景技术
国内干熄焦技术发展很快，影响干熄焦炉寿命的包括冷却段、斜道、环形风道不同部位的均衡协调，环形风道由于鼓胀容易出现异常垮塌，每次检修数十万元，影响生产。与国内外的技术交流发现，国内外环形风道异常垮塌是行业难题，包括新日铁在内都没有彻底解决，每年都有3-5家焦化厂发生因为异常垮塌被迫检修的事故。
环形风道的最大问题在于其炉衬裂纹、鼓胀和炉墙穿孔，这是行业内都存在的问题。其通常使用的砖为A级莫来石材质的砖，其密度在2.45-2.60g/cm3。莫来石砖虽然抗热破坏性能比较好，但是在急冷急热状态下，其使用次数不会超过50次。面对一个干熄焦炉每天100多次的熄焦、排焦换热过程，莫来石材质的砖容易因抗热破坏性能不佳造成开裂、穿孔，使用周期缩短，不能满足低成本稳定生产的需求。
本申请人经分析研究，如果能将砖的重量减轻，密度减小，则会使目前所用莫来石材质的砖所存在的问题得以解决。
经检索，本申请人检索到已公开技术制备并用于制做预制砖、隔热砖、浇注料产品的空心球引入能莫来石砖的体系，则可以降低其体积密度，但对于密度太小，强度偏低，则难以在干熄焦炉环形风道中得到使用，需要进行进一步的试验研究。
发明内容
本发明的目的在于解决干熄焦炉环形风道内墙用耐火砖的材质问题，通过采用半重质材料，能克服环形风道用砖容易鼓胀、开裂、抗热破坏性能差，导致检修频繁，成本增加的不足。
实现上述目的的措施：
一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度为5～3mm的莫来石骨料：16～25%，粒度小于3至1mm的莫来石骨料：15～30%，粒度小于1至0.074mm莫来石骨料：5～15%，粒度小于1至0.074mm的红柱石：5～15%，粒度小于0.074mm的莫来石细粉10～30%；粒度小于0.074mm的红柱石细粉3～10%，粒径不超过3mm的空心球：5～20%，粒度小于0.045mm的高岭土微粉1～8%，界面处理剂：0.01～2%，结合剂：2～5%；体积密度在1.8～2.25g/cm3。
其在于：所述空心球的使用温度不低于1300℃；空心球中粒径不超过1mm的不低于80%。
其在于：所述界面处理剂为水玻璃或硅溶胶或铝溶胶或硅铝溶胶。
其在于：所述结合剂为纸浆废液或糊精或羟甲基纤维素或二种以上的混合物。
制备一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖的方法，其步骤：
1）先将空心球与界面处理剂混合至润湿状态；
2）在步骤1）的混匀料中加入粒度小于0.074mm的莫来石细粉、粒度小于0.074mm的红柱石细粉及粒度小于0.045mm的高岭土微粉；
3）再将所有莫来石骨料、粒度小于1至0.074mm的红柱石及粒径不超过3mm的空心球、结合剂与步骤2）的料混匀；
4）常规压制成型所需砖型；
5）进行烘干，烘干温度控制在100~120℃，烘干时间不少于24个小时；
6）进行烧制，升温至1300℃～1450℃，并在此温度下保温3～10h；烧制后砖的体积密度在1.8～2.25g/cm3；待用。
本发明中各组成原料及主要工艺的作用：
莫来石骨料：粒度为5～3mm：16～25%，粒度小于3至1mm：15～30%，粒度小于1至0.074mm：5～15%，作为骨料配合使用，利于提高材料的抗热破坏性能。
红柱石：膨胀剂、粒度小于1至0.074mm的细骨料，取值5～15%膨胀量比较合适。
莫来石细粉：基质的基础组分，取值10～30%，基质组成比较稳定。
空心球：降低炉衬砖重量的耐火材料空心球，使用温度不低于1300℃；空心球中粒径不超过1mm的不低于80%。取值5～20%，利于砖的密度和质量的控制。
红柱石细粉：基质的基础组分，取值3～10%，基质组成烧成收缩小，增加膨胀量。
高岭土微粉：促进烧结剂，容易促进基质的致密烧结，取值1～8%收缩小。
界面处理剂：利用界面处理剂的液相结合使得空心球与砖的基质界面能够结合紧密，增加粘接强度。
结合剂：利用结合剂使得生坯获得制砖的强度。
本发明之所以能够获得良好的性能，就在于它利用了空心球的重量轻，强度大，粒度小的特点，降低了环形风道的重量，减小了对斜烟道的压力，由于空心球蓄热效果好，可以减缓热应力破坏，因此在环形风道的砖衬使用上，
本发明与现有技术相比，解决了干熄焦炉环形风道用砖容易产生鼓胀、开裂的现象，其耐压强度达到60MPa以上，1300℃×3h重烧线变化率在±0.2%，砖的单重可以降低10%以上，预期使用周期由原来的3-5年提高5.5-8年，生产成本大幅减少。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
实施例1
一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度为5～3mm的莫来石骨料：25%，粒度小于3至1mm的莫来石骨料：20%，粒度小于1至0.074mm莫来石骨料：8%，粒度小于1至0.074mm的红柱石：8%，莫来石细粉15.5%，红柱石细粉10%，粒径不超过3mm的空心球：5%，其中小于1mm的空心球的比例占80%，高岭土微粉5%，水玻璃0.5 %，纸浆废液3%。
制备方法：
1）先将空心球与水玻璃混合至润湿状态；
2）在步骤1）的混匀料中加入粒度小于0.074mm的莫来石细粉、粒度小于0.074mm的红柱石细粉及粒度小于0.045mm的高岭土微粉；
3）再将所有莫来石骨料、粒度小于1至0.074mm的红柱石及粒径不超过3mm的空心球、纸浆废液与步骤2）的料混匀；
4）常规压制成型所需砖型；
5）进行烘干，烘干温度为110℃，烘干时间在24小时；
6）进行烧制，升温至1350℃时，在此温度下保温10小时；烧制后砖的体积密度在2.23g/cm3；待用。
经检测，所制备的砖的耐压强度达到72.5MPa，1300℃×3小时重烧线变化率为-0.1%，体积密度为2.23 g/cm3。
实施例2
一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度为5～3mm的莫来石骨料：16%，粒度小于3至1mm的莫来石骨料：30%，粒度小于1至0.074mm莫来石骨料：5%，粒度小于1至0.074mm的红柱石：5%，莫来石细粉20%，红柱石细粉8%，粒径不超过3mm的空心球：10%，其中小于1mm的空心球的比例占95%，超细高岭土微粉3%，硅溶胶0.5 %，糊精2.5%。
制备方法：
1）先将空心球与硅溶胶混合至润湿状态；
2）在步骤1）的混匀料中加入粒度小于0.074mm的莫来石细粉、粒度小于0.074mm的红柱石细粉及粒度小于0.045mm的高岭土微粉；
3）再将所有莫来石骨料、粒度小于1至0.074mm的红柱石及粒径不超过3mm的空心球、糊精与步骤2）的料混匀；
4）常规压制成型所需砖型；
5）进行烘干，烘干温度为105℃，烘干时间在24.5小时；
6）进行烧制，升温至1300℃时，在此温度下保温8小时；烧制后砖的体积密度在2.10g/cm3；待用。
经检测，所制备的砖的耐压强度达到69MPa，1300℃×3小时重烧线变化率为-0.15%，体积密度为2.01 g/cm3。
实施例3
一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度为5～3mm的莫来石骨料：20%，粒度小于3至1mm的莫来石骨料：15%，粒度小于1至0.074mm莫来石骨料：15%，粒度小于1至0.074mm的红柱石：6%，莫来石细粉30%，红柱石细粉3%，粒径不超过3mm的空心球：5%，其中小于1mm的空心球的比例占92%，高岭土微粉3%，铝溶胶1.5 %，糊精1.5%。
制备方法：
1）先将空心球与铝溶胶混合至润湿状态；
2）在步骤1）的混匀料中加入粒度小于0.074mm的莫来石细粉、粒度小于0.074mm的红柱石细粉及粒度小于0.045mm的高岭土微粉；
3）再将所有莫来石骨料、粒度小于1至0.074mm的红柱石及粒径不超过3mm的空心球、糊精与步骤2）的料混匀；
4）常规压制成型所需砖型；
5）进行烘干，烘干温度为115℃，烘干时间在24.小时；
6）进行烧制，升温至1300℃时，在此温度下保温5小时；烧制后砖的体积密度在2.13g/cm3；待用。
经检测，所制备的砖的耐压强度达到85.2MPa，1300℃×3小时重烧线变化率为+0.1%，体积密度为2.19 g/cm3。
实施例4
一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度为5～3mm的莫来石骨料：19%，粒度小于3至1mm的莫来石骨料：13%，粒度小于1至0.074mm莫来石骨料：5%，粒度小于1至0.074mm的红柱石：14%，莫来石细粉22.5%，红柱石细粉8%，粒径不超过3mm的空心球：14%，其中小于1mm的空心球的比例占89%，高岭土微粉3%，铝溶胶0.5 %，糊精1.0%。
制备方法
1）先将空心球与铝溶胶混合至润湿状态；
2）在步骤1）的混匀料中加入粒度小于0.074mm的莫来石细粉、粒度小于0.074mm的红柱石细粉及粒度小于0.045mm的高岭土微粉；
3）再将所有莫来石骨料、粒度小于1至0.074mm的红柱石及粒径不超过3mm的空心球、糊精与步骤2）的料混匀；
4）常规压制成型所需砖型；
5）进行烘干，烘干温度为110℃，烘干时间在24.小时；
6）进行烧制，升温至1400℃时，在此温度下保温8小时；烧制后砖的体积密度在2.06g/cm3；待用。
经检测，所制备的砖的耐压强度达到90.5MPa，1400℃×3小时重烧线变化率为-0.1%，体积密度为1.92 g/cm3。
实施例5
一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度为5～3mm的莫来石骨料：22%，粒度小于3至1mm的莫来石骨料：17%，粒度小于1至0.074mm莫来石骨料：7%，粒度小于1至0.074mm的红柱石：5%，莫来石细粉17%，红柱石细粉3%，粒径不超过3mm的空心球：20%，其中小于1mm的空心球的比例占93%，高岭土微粉8%，硅铝溶胶0.01 %，羟甲基纤维素0.99%。
制备方法：
1）先将空心球与硅铝溶胶混合至润湿状态；
2）在步骤1）的混匀料中加入粒度小于0.074mm的莫来石细粉、粒度小于0.074mm的红柱石细粉及粒度小于0.045mm的高岭土微粉；
3）再将所有莫来石骨料、粒度小于1至0.074mm的红柱石及粒径不超过3mm的空心球、羟甲基纤维素与步骤2）的料混匀；
4）常规压制成型所需砖型；
5）进行烘干，烘干温度为110℃，烘干时间在24.小时；
6）进行烧制，升温至1300℃时，在此温度下保温5小时；烧制后砖的体积密度在1.82g/cm3；待用。
经检测，所制备的砖的耐压强度达到63.8MPa，1300℃×3小时重烧线变化率为-0.15%，体积密度为1.82 g/cm3。
实施例6
一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度为5～3mm的莫来石骨料：20%，粒度小于3至1mm的莫来石骨料：18%，粒度小于1至0.074mm莫来石骨料：5%，粒度小于1至0.074mm的红柱石：5%，莫来石细粉21%，红柱石细粉6%，粒径不超过3mm的空心球：13%，其中小于1mm的空心球的比例占98%，高岭土微粉8%，硅溶胶1 %，羟甲基纤维素+纸浆废液3%。
制备方法：
1）先将空心球与硅溶胶混合至润湿状态；
2）在步骤1）的混匀料中加入粒度小于0.074mm的莫来石细粉、粒度小于0.074mm的红柱石细粉及粒度小于0.045mm的高岭土微粉；
3）再将所有莫来石骨料、粒度小于1至0.074mm的红柱石及粒径不超过3mm的空心球、羟甲基纤维素+纸浆废液与步骤2）的料混匀；
4）常规压制成型所需砖型；
5）进行烘干，烘干温度为110℃，烘干时间在24.小时；
6）进行烧制，升温至1350℃时，在此温度下保温10小时；烧制后砖的体积密度在1.98g/cm3；待用。
经检测，所制备的砖的耐压强度达到75.6MPa，1400℃×3小时重烧线变化率为-0.2%，体积密度为1.95 g/cm3。
实施例7
一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度为5～3mm的莫来石骨料：18%，粒度小于3至1mm的莫来石骨料：25%，粒度小于1至0.074mm莫来石骨料：7%，粒度小于1至0.074mm的红柱石：6 %，莫来石细粉17%，红柱石细粉8%，粒径不超过3mm的空心球：5%，其中小于1mm的空心球的比例占96.2%，超细高岭土微粉6%，硅溶胶1 %，糊精2%。
半重质环形风道用耐火砖其组成（质量百分比）包括：莫来石骨料5～3mm占18%；莫来石骨料3～1mm占25%、1～0mm占5%；红柱石1～0mm 5%；莫来石细粉20%；红柱石细粉8%；莫来石质空心球5%，尖晶石质空心球5%；超细高岭土微粉6%；硅溶胶1 %；糊精2%。体积密度2.25 g/cm3。空心球的材质是莫来石质和尖晶石质的混合物；空心球的尺寸为1～0mm。在制砖前空心球先与硅溶胶混合润湿，再与细粉混合均匀，然后与骨料、糊精混合，适当喷水搅拌均匀到可塑性好的混合料，再压砖成型；压砖成型后的胚体在110℃烘干24h以后，逐渐升温到1400℃保温8h烧成，自然降温后使用。该砖的耐压强度达到82.5MPa，1400℃×3h重烧线变化率-0.1%。
制备方法：
1）先将空心球与硅溶胶混合至润湿状态；
2）在步骤1）的混匀料中加入粒度小于0.074mm的莫来石细粉、粒度小于0.074mm的红柱石细粉及粒度小于0.045mm的高岭土微粉；
3）再将所有莫来石骨料、粒度小于1至0.074mm的红柱石及粒径不超过3mm的空心球、糊精与步骤2）的料混匀；
4）常规压制成型所需砖型；
5）进行烘干，烘干温度为110℃，烘干时间在24.小时；
6）进行烧制，升温至1400℃时，在此温度下保温8小时；烧制后砖的体积密度在2.1g/cm3；待用。
经检测，所制备的砖的耐压强度达到82.5MPa，1400℃×3小时重烧线变化率为-0.1%，体积密度为2.23 g/cm3。
上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (5)

1.一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖，其组成原料及重量百分比含量为：粒度为5～3mm的莫来石骨料：16～25%，粒度小于3至1mm的莫来石骨料：15～30%，粒度小于1至0.074mm莫来石骨料：5～15%，粒度小于1至0.074mm的红柱石：5～15%，粒度小于0.074mm的莫来石细粉10～30%；粒度小于0.074mm的红柱石细粉3～10%，粒径不超过3mm的空心球：5～20%，粒度小于0.045mm的高岭土微粉1～8%，界面处理剂：0.01～2%，结合剂：2～5%；体积密度在1.8～2.25g/cm3。
2.如权利要求1所述的一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖，其特征在于：所述空心球的使用温度不低于1300℃；空心球中粒径不超过1mm的不低于80%。
3.如权利要求1所述的一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖，其特征在于：所述界面处理剂为水玻璃或硅溶胶或铝溶胶或硅铝溶胶。
4.如权利要求1所述的一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖，其特征在于：所述结合剂为纸浆废液或糊精或羟甲基纤维素或二种以上的混合物。
5.制备权利要求1所述的一种半重质干熄焦炉环形风道用耐火砖的方法，其步骤：
1）先将空心球与界面处理剂混合并至润湿状态；
2）在步骤1）的混匀料中加入粒度小于0.074mm的莫来石细粉、粒度小于0.074mm的红柱石细粉及粒度小于0.045mm的高岭土微粉；
3）再将所有骨料、粒度小于1至0.074mm的红柱石及粒径不超过3mm的空心球、结合剂与步骤2）的料混匀；
4）常规压制成型所需砖型；
5）进行烘干，烘干温度控制在100~120℃，烘干时间不少于24个小时；
6）进行烧制，升温至1300℃～1450℃，并在此温度下保温3～10h；烧制后砖的体积密度在1.8～2.25g/cm3；待用。
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