CN107117948A - 化工危废焚烧炉用刚玉莫来石复合砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种化工危废焚烧炉用刚玉莫来石复合砖及其制备方法，是由刚玉莫来石重质部分和轻质部分组成，其中，刚玉莫来石重质部分由以下重量份数的原料组成：板状刚玉40‐60份；刚玉砂5‐20份；红柱石+硅线石10‐20份；氧化铝微粉10‐15份；超微粉A3‐5份；粘土5‐10份；结合剂3‐4份；莫来石轻质部分由以下重量份数的原料组成：轻质莫来石40‐60份；莫来石20‐30份；蓝晶石5‐10份；氧化铝微粉5‐10份；粘土5‐10份；结合剂12‐14份。本发明同时具有抗侵蚀、高强度、热震稳定性好、隔热保温等特性，在化工危废焚烧炉使用，寿命由原来的3‑4个月提高到12个月以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合耐火砖，尤其涉及一种化工危废焚烧炉用刚玉莫来石复合砖及其制备方法。
背景材料
在危废处理项目中，焚烧炉的使用工况更加恶劣，使用时易损坏。处理物料的成分，尤其是Na2O、K2O等强碱金属及HCL、H2S、HF等强酸性物质在高温下对回转窑内衬造成严重侵蚀；另外，在转动的过程中，物料对耐火材料内衬磨损严重；且砖与砖之间存在不均衡内应力等；另外由于种种原因使用过程每隔2-3个月需停炉，然后再升温运行；所有这些因素严重影响焚烧炉使用寿命，所以内衬耐火砖必须同时具有抗侵蚀、高强度、高热震和具有牢固的整体结构。焚烧炉内衬厚度一般在300-320mm,使用温度在1000-1200℃，表皮温度要求低于250℃，所以材料同时要具有较好的隔热性能。我公司开发出一种危废焚烧炉专用刚玉-莫来石质轻重一体复合砖，该产品采用工作面一端为刚玉莫来石重质，另端为轻质莫来石材质。刚玉莫来石重质部分同时具有对强酸强碱物质均具有好的抗侵蚀性、优越的耐磨性、好的热震稳定性；轻质部分保温性能好，能有效地降低炉皮温度，节约能耗；砖型采用“锚固结构”设计，进一步增强了产品使用过程中的牢固性，有效延长回转窑的使用寿命；特别适合处理化工危废焚烧炉使用。而且制品中不含对环境不利的元素，属于绿色、环保型产品。
发明内容
本发明的目的在于克服以往化工危废焚烧炉使用的高铝砖、刚玉莫来石砖气孔率高造成的抗侵蚀性差、强度低造成耐磨性差、热震稳定性差造成抗剥落性差等，使用寿命低的缺陷。提供一种化工危废焚烧炉用刚玉莫来石复合砖及其制备方法，该产品同时具有抗侵蚀、高强度、热震稳定性好、隔热保温等特性，在化工危废焚烧炉使用，寿命由原来的3-4个月提高到12个月以上。
化工危废焚烧炉用刚玉莫来石复合砖，刚玉莫来石复合砖是由刚玉莫来石重质部分和轻质部分组成，其中，刚玉莫来石重质部分由以下重量份数的原料组成：
莫来石轻质部分由以下重量份数的原料组成：
结合剂为双氢磷酸铝、硫酸铝、木质素磺酸钙、羧甲基纤维素或糊精中的一种或多种。
莫来石轻质部分和莫来石轻质部分中各原料的颗粒度为：刚玉砂的颗粒度≤150目，氧化铝微粉的颗粒度≤500目，超微粉A的颗粒度≤1000目，粘土的颗粒度≤200目，莫来石的颗粒度为≤180目，蓝晶石的颗粒度≤300目，粘土的颗粒度≤200目。
所述的颗粒度即粉料细度。
板状刚玉粒度为≤5mm，红柱石粒度为≤2mm，硅线石粒度为≤1mm，轻质莫来石粒度为≤3mm。
所述的化工危废焚烧炉用刚玉莫来石复合砖的制备方法，步骤如下：
重质部分：将刚玉砂、氧化铝微粉、超微粉A和粘土混合均匀，制成混合粉；将板状刚玉、红柱石、硅线石粒度料混合均匀，混合时间为1-2分钟，然后加结合剂再混2-3分钟，再加入混合粉继续混6-8分钟，混合均匀后形成泥料a；
轻质部分：将莫来石、氧化铝微粉、蓝晶石和粘土混合均匀，制成混合粉；将莫来石轻质骨料倒入混练机混合均匀，混合时间为1-2分钟，然后加结合剂再混2-3分钟，再加入混合粉继续混6-8分钟，混合均匀后形成泥料b；
将泥料a和泥料b分别称量后加入模型，经成型、烘烤、焙烧得产品。
成型采用630t以上机压成型方法，加料时轻、重泥料用牙形凸凹隔板隔开分别加料，成型时去掉隔板。
烘烤温度为110℃以上，烘烤时间为48-72小时。
焙烧温度为1500-1600℃，焙烧时间为6-10小时。
轻、重部分结合部位采用“锚固结构”。
本发明以板状刚玉、红柱石、硅线石为主要原料，通过添加氧化铝微粉和超微粉A，在氧化性气氛下高温烧制而成。本发明产品Al2O3含量在80％-90％，其高温稳定晶相是莫来石和刚玉。刚玉相耐高温、耐冲刷、化学稳定性好；莫来石相的热震稳定性(耐温度急变性)优越，具有高温机械强度大和很好的抗冲刷和侵蚀能力。
本发明主体材料为烧结板状刚玉，烧结板状刚玉是一种以高纯氧化铝为原料，不加任何添加剂在1900℃高温下彻底烧结而成，耐1800℃的温度，晶体结构开口气孔小、气孔率低、封闭气孔较多，抗热震性能好。由于该原料大部分气孔为封闭气孔，Al2O3含量99％以上，杂质含量小，所以具有优异的抗酸碱侵蚀的能力；另外刚玉具有超高的强度也是磨料砂轮行业主要材料，耐磨性能优异；作为连接刚玉材料的基质部分为高纯莫来石相结合，高纯莫来石具有杂质少、高热震、抗剥落、高温体积稳定性好的特点。
本发明通过合理设计配比和高压成型及高温烧结，形成刚玉莫来石结合相具有低气孔、高强度、高耐磨的性能。特别是在低气孔、抗侵蚀、高强度、高热震、抗剥落等性能远优于国家标准和市场同类产品。
本发明利用不同原料之间，同一原料不同原料粒度之间膨胀系数的差异，使产品形成微裂纹，提高产品的热震稳定性。颗粒料板状刚玉与红柱石、硅线石的配合使用以及各种不同细粉的配合使用使产品在烧成过程中形成一定量的微裂纹，从而提高产品抗热震稳定性。
超微粉A的引入使莫来石化温度提前至小于1000℃，这样制品同时具有较强的中高温强度。
本发明采用重质刚玉莫来石材质和轻质莫来石材质复合，且材质之间采用牙型咬合以增加接合能力。砖与砖之间采用凸凹槽“锚固结构”设计，进一步增强了产品使用过程中的牢固性，有效延长回转窑的使用寿命。
本发明原料理化指标：
板状刚玉的化学组分质量分数为：Al2O3≥99.3％。
氧化铝微粉的化学组分质量分数为：Al2O3≥99％
红柱石的化学组分质量分数为：Al2O3≥55％；SiO2≤40％；Fe2O3≤1.0％。
刚玉砂的化学组分质量分数为：Al2O3≥99％。
硅线石的化学组分质量分数为：Al2O3≥55％，SiO2≥42％。
粘土的化学组分质量分数为：Al2O3≥35％，Fe2O3≤1.0％，可塑性≥3.5。
莫来石轻质骨料，SiO2≥50％。
莫来石的化学组分质量分数为：Al2O3≥70％。
蓝晶石的化学组分质量分数为：Al2O3≥50％。
本发明原料均为市售。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明一种危废焚烧炉专用刚玉-莫来石质轻重一体复合砖，该产品采用工作面一端为刚玉莫来石重质，另端为轻质莫来石材质。刚玉莫来石重质同时具有低气孔、高强度、热震稳定性好等优良性能，所以制品具有对强酸强碱物质均具有好的抗侵蚀性、优越的耐磨性、热震稳定性好；该复合砖的莫来石轻质部分保温性能好，能有效地降低炉皮温度，节约能耗；砖型采用“锚固结构”设计，进一步增强了产品使用过程中的牢固性，有效延长回转窑的使用寿命；特别适合处理化工危废焚烧炉使用。而且制品中不含对环境不利的元素，属于绿色、环保型产品。特别适合现代化工危废焚烧炉及类似工况窑炉使用，生产工艺科学合理，绿色环保，工艺简单易于实现，具有广泛的使用价值和推广价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
本发明实施例中原料化学成分如下：
板状刚玉的化学组分质量分数为：Al2O3：99.37％。
氧化铝微粉的化学组分质量分数为：Al2O3：99.21％。
红柱石的化学组分质量分数为：Al2O3：57.12％；SiO2：36.23％。
硅线石的化学组分质量分数为：Al2O3：59.5％，SiO2：39％。
粘土的化学组分质量分数为：Al2O3：36.20％，Fe2O3：0.55％，SiO2：46.02％，可塑性3.9。
刚玉砂的化学组分质量分数为：Al2O3：99.17％。
莫来石轻质骨料优选的化学组分质量分数为：Al2O3：55.72％。
莫来石的化学组分质量分数为：Al2O3：71.22％；。
蓝晶石的化学组分质量分数为：Al2O3：53.50％，SiO2：37.8％。
实施例1
以下原料份数均为重量份数：
重质部分：将15份刚玉砂、10份氧化铝微粉、5份超微粉A、10份粘土经螺旋搅拌机制成混合粉，再将40份板状刚玉、20份红柱石和硅线石，在行星搅拌机搅拌均匀，混合时间为2分钟，然后加结合剂3份硫酸铝、0.5份糊精再混2.5分钟，再加入混合粉继续混7分钟，混合均匀后形成泥料。
轻质部分：将20莫来石、9份氧化铝微粉、6份蓝晶石和10份粘土混合均匀，制成混合粉；将55份莫来石轻质骨料倒入混练机混合均匀，混合时间为1分钟，然后加13份结合剂结合剂硫酸铝、0.5份糊精再混2.5分钟再混3分钟，再加入混合粉继续混8分钟，混合均匀后形成泥料。泥料经成型、烘烤、焙烧得产品。
成型采用630t以上机压成型方法，加料时轻、重泥料用牙形凸凹隔板隔开分别加料，成型时去掉隔板。
烘烤温度为110℃以上，烘烤时间为60小时。
隧道窑焙烧温度为1500℃，焙烧时间为8小时得所需产品。
实施例2
重质部分：将10份刚玉砂、14份氧化铝微粉、3份超微粉A、8份粘土经螺旋搅拌机制成混合粉，再将50份板状刚玉、15份红柱石和硅线石，在行星搅拌机搅拌均匀，混合时间为2分钟，然后加结合剂3份硫酸铝、0.5份糊精再混2.5分钟，再加入混合粉继续混7分钟，混合均匀后形成泥料。
轻质部分：将25莫来石、9份氧化铝微粉、8份蓝晶石和8份粘土混合均匀，制成混合粉；将50份莫来石轻质骨料倒入混练机混合均匀，混合时间为1分钟，然后加12份结合剂硫酸铝、0.5份糊精再混2.5分钟再混3分钟，再加入混合粉继续混8分钟，混合均匀后形成泥料。泥料经成型、烘烤、焙烧得产品。
成型采用630t以上机压成型方法，加料时轻、重泥料用牙形凸凹隔板隔开分别加料，成型时去掉隔板。
烘烤温度为110℃以上，烘烤时间为60小时。
隧道窑焙烧温度为1550℃，焙烧时间为8小时得所需产品。
实施例3
重质部分：将5份刚玉砂、15份氧化铝微粉、4份超微粉A、6份粘土经螺旋搅拌机制成混合粉，再将60份板状刚玉、10份红柱石和硅线石，在行星搅拌机搅拌均匀，混合时间为2分钟，然后加结合剂3份硫酸铝、0.5份糊精再混2.5分钟，再加入混合粉继续混7分钟，混合均匀后形成泥料。
轻质部分：将30莫来石、9份氧化铝微粉、10份蓝晶石和6份粘土混合均匀，制成混合粉；将45份莫来石轻质骨料倒入混练机混合均匀，混合时间为1分钟，然后加11份结合剂硫酸铝、0.5份糊精再混2.5分钟再混3分钟，再加入混合粉继续混8分钟，混合均匀后形成泥料。泥料经成型、烘烤、焙烧得产品。
成型采用630t以上机压成型方法，加料时轻、重泥料用牙形凸凹隔板隔开分别加料，成型时去掉隔板。
烘烤温度为110℃以上，烘烤时间为60小时。
隧道窑焙烧温度为1600℃，焙烧时间为8小时得所需产品。
将实施例1-3的刚玉莫来石复合砖砖进行理化性能检测，结果如表1。
常规刚玉莫来石砖、高铝砖与本发明刚玉莫来石复合砖的性能对比如表2。
表1实施例1-3的刚玉莫来石复合砖理化性能检测结果
表2常规刚玉莫来石砖、高铝砖与本发明刚玉莫来石复合砖的性能对比
Claims (9)
1.一种化工危废焚烧炉用刚玉莫来石复合砖，其特征在于，刚玉莫来石复合砖是由刚玉莫来石重质部分和轻质部分组成，其中，刚玉莫来石重质部分由以下重量份数的原料组成：
莫来石轻质部分由以下重量份数的原料组成：
2.根据权利要求1所述的化工危废焚烧炉用刚玉莫来石复合砖，其特征在于，结合剂为双氢磷酸铝、硫酸铝、木质素磺酸钙、羧甲基纤维素或糊精中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的化工危废焚烧炉用刚玉莫来石复合砖，其特征在于，刚玉砂的颗粒度≤150目，氧化铝微粉的颗粒度≤500目，超微粉A的颗粒度≤1000目，粘土的颗粒度≤200目，莫来石的颗粒度为≤180目，蓝晶石的颗粒度≤300目，粘土的颗粒度≤200目。
4.根据权利要求1所述的化工危废焚烧炉用刚玉莫来石复合砖，其特征在于，板状刚玉粒度为≤5mm，红柱石粒度为≤2mm，硅线石粒度为≤1mm，轻质莫来石粒度为≤3mm。
5.一种权利要求1所述的化工危废焚烧炉用刚玉莫来石复合砖的制备方法，其特征在于，步骤如下：
重质部分：将刚玉砂、氧化铝微粉、超微粉A和粘土混合均匀，制成混合粉；将板状刚玉、红柱石、硅线石粒度料混合均匀，混合时间为1-2分钟，然后加结合剂再混2-3分钟，再加入混合粉继续混6-8分钟，混合均匀后形成泥料a；
轻质部分：将莫来石、氧化铝微粉、蓝晶石和粘土混合均匀，制成混合粉；将莫来石轻质骨料倒入混练机混合均匀，混合时间为1-2分钟，然后加结合剂再混2-3分钟，再加入混合粉继续混6-8分钟，混合均匀后形成泥料b；
将泥料a和泥料b分别称量后加入模型，经成型、烘烤、焙烧得产品。
6.根据权利要求5所述的化工危废焚烧炉用刚玉莫来石复合砖的制备方法，其特征在于，成型采用630t以上机压成型方法，加料时轻、重泥料用牙形凸凹隔板隔开分别加料，成型时去掉隔板。
7.根据权利要求5所述的化工危废焚烧炉用刚玉莫来石复合砖的制备方法，其特征在于，烘烤温度为110℃以上，烘烤时间为48-72小时。
8.根据权利要求5所述的化工危废焚烧炉用刚玉莫来石复合砖的制备方法，其特征在于，焙烧温度为1500-1600℃，焙烧时间为6-10小时。
9.根据权利要求5所述的化工危废焚烧炉用刚玉莫来石复合砖的制备方法，其特征在于，轻、重部分结合部位采用“锚固结构”。
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