CN107117976A - 一种水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖及制备方法，属于耐火材料领域，原料组成为烧结镁砂、电熔镁铝尖晶石，以木质素磺酸钙溶液为结合剂，生产时按配比称取各种原料，混匀后得到混合料，压制成型，在100℃‑200℃下干燥25‑35h，于1550‑1700℃隧道窑中烧成。本发明产品发挥了电熔尖晶石的特点，生产工艺简单、产品性能优良；具有高的体积密度和强度、良好的热震稳定性、抗侵蚀性、抗磨损性、高的荷重软化温度，能够满足水泥窑温度波动、气氛变化、化学侵蚀等恶劣的应用环境，且无铬，是水泥回转窑过渡带的理想材料，市场潜力大，具有良好的社会效益和经济效益。

Description

一种水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火砖加工技术领域，具体是一种水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖及其制备方法。
背景技术
水泥回转窑经历了漫长的演变和发展过程，近年来，我国水泥回转窑基本为新型干法窑，新型干法窑产量大，窑内温度高，加上低品位原料、燃料的使用，固体废弃物水泥共处置技术的发展，使得水泥窑内耐火材料的作业环境发生变化，对耐火材料的性能提出更高的要求。
水泥窑过渡带是水泥熟料煅烧应力变化最大的区域，并常有结圈现象，结圈塌落时内衬受到极高的热负荷和机械负荷的影响。由于这一带温度波动较大，不能形成稳定的窑皮保护，耐火砖经常裸露在外直接经受水泥熟料的冲刷侵蚀和碱性气氛的渗透，因此要求耐火材料的耐磨性、抗剥落性、耐热性、抗渗透侵蚀性好。窑皮频繁的形成和脱落，致使砖衬经常受到热剥落损伤，温度波动大，因而过渡带用砖应具有较高的抗热震性。
发明内容
本发明旨在制备出一种水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖，其原料制备工艺简单，采购渠道较多，一定程度上降低了生产成本。同时产品具有强度高、抗热震稳定性好等优点，电熔镁铝尖晶石原材料的使用使得材料具有良好的抗熟料侵蚀能力、耐磨性，为其提供高的适应能力，达到延长材料使用寿命的目的，是水泥窑过渡带用耐火材料无铬化的理想材料。
本发明解决的技术问题所采取的技术方案为：
一种水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖，其特征在于：所述的水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖按重量百分比计，所述原料组成为：10-20％粒径为4.75-1.70mm的烧结镁砂、10-20％粒径为1.70-0.60mm的烧结镁砂、35-55％粒径为≤0.60mm的烧结镁砂、8-15％粒径为≤0.045mm的烧结镁砂、8-17％粒径为3-1mm的电熔镁铝尖晶石、2-8％粒径为1-0mm的电熔镁铝尖晶石，外加上述原料总量2-5%的木质素磺酸钙溶液为结合剂，其中，木质素磺酸钙溶液固含量控制在45-55％。
所述烧结镁砂中MgO≥97.0％、SiO2≤0.8％、Fe2O3≤0.9％、CaO≤1.4％。
所述电熔镁铝尖晶石中MgO含量为28-34％、Al2O3含量为64-70％、SiO2≤0.5％、Fe2O3≤0.5％、CaO≤0.65％。
所述的制备方法包括以下步骤：
a.配料，按配比称取各种原料，依次加入粒径为4.75-1.70mm的烧结镁砂、粒径为1.70-0.60mm的烧结镁砂、粒径为3-1mm的电熔镁铝尖晶石、粒径为1-0mm的电熔镁铝尖晶石，混合3min，加入木质素磺酸钙溶液，混合2min，再加入粒径为≤0.60mm的烧结镁砂、粒径为≤0.045mm的烧结镁砂，再进行混合5min，制得混合料；
b.制坯：将步骤a得到的混合料经全自动液压机压制成砖坯；
c.干燥：将步骤b中压制成型的砖坯放置于160℃的干燥窑中干燥32h，控制水分含量≤0.5％；
d.烧制：将干燥后的砖坯置于1680℃的高温隧道窑中保温10h烧制成型；
e.冷却：将烧制成型的砖坯自然冷却至室温，去除不合格品，制得水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖。
有益效果：本发明以烧结镁砂和电熔镁铝尖晶石为主要原料，通过控制各原材料的含量和粒度达到合理的粒径级配，制备出一种性能优良的镁铝尖晶石砖。本发明产品以其优异的高温性能及耐磨性，使得其在水泥窑过渡带得到很好的应用。同时，与目前市场上用于水泥窑过渡带的其他类型产品相比，具有生产工艺简单、使用寿命长等优点，由于电熔尖晶石的晶体发育较好，晶型尺寸较大，赋予材料良好的耐磨性和抗化学侵蚀性。同时，由于方镁石与镁铝尖晶石的热膨胀系数不匹配（方镁石为13.5×10-6K-1，镁铝尖晶石为7.6×10-6K-1），这样在高温烧成以后，镁铝尖晶石颗粒被槽形环状气孔所包裹，使它们与高纯方镁石基质有效地隔离。在高应力的情况下，这种气孔起到了“开裂抑制器”的作用，消除了贯通结构的破坏能，而不是产生单一粗大的裂纹，从而提高了砖的热震稳定性能，产品具有较高的体积密度和强度、良好的热震稳定性、抗化学侵蚀性能、耐磨性、高的荷重软化温度，能够满足水泥窑过渡带温度波动大、气氛复杂、化学侵蚀严重、热应力和机械应力大等恶劣的使用环境，是应用于水泥回转窑过渡带的优良材料。并且本发明产品适应了水泥窑用耐火材料无铬化的发展要求，生产工艺简单，市场潜力大，目前已得到了有效的推广应用，具有良好的经济和社会效益。
具体实施方式
实施例一：
一种水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖，其特征在于：所述的水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖按重量百分比计，所述原料组成为：15％粒径为4.75-1.70mm的烧结镁砂、10％粒径为1.70-0.60mm的烧结镁砂、46％粒径为≤0.60mm的烧结镁砂、12％粒径为≤0.045mm的烧结镁砂、10％粒径为3-1mm的电熔镁铝尖晶石、5％粒径为1-0mm的电熔镁铝尖晶石，外加上述原料总量3.6%的木质素磺酸钙溶液为结合剂，其中，木质素磺酸钙溶液固含量控制在48％。
所述的制备方法包括以下步骤：
a.配料，按配比称取各种原料，依次加入粒径为4.75-1.70mm的烧结镁砂、粒径为1.70-0.60mm的烧结镁砂、粒径为3-1mm的电熔镁铝尖晶石、粒径为1-0mm的电熔镁铝尖晶石，混合3min，加入木质素磺酸钙溶液，混合2min，再加入粒径为≤0.60mm的烧结镁砂、粒径为≤0.045mm的烧结镁砂，再进行混合5min，制得混合料；
b.制坯：将步骤a得到的混合料经全自动液压机压制成砖坯；
c.干燥：将步骤b中压制成型的砖坯放置于160℃的干燥窑中干燥32h，控制水分含量≤0.5％；
d.烧制：将干燥后的砖坯置于1680℃的高温隧道窑中保温10h烧制成型；
e.冷却：将烧制成型的砖坯自然冷却至室温，去除不合格品，制得水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖。
所得产品的性能指标为：显气孔率16.2%，体积密度2.93g/cm3，常温耐压强度68MPa，常温抗折强度6.6MPa，高温抗折强度3.45MPa，荷重软化温度大于1700℃，热震稳定性（950℃，风冷）大于100次，其抗侵蚀性、耐磨性均较好。
实施例二：
一种水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖，其特征在于：所述的水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖按重量百分比计，所述原料组成为：13％粒径为4.75-1.70mm的烧结镁砂、12％粒径为1.70-0.60mm的烧结镁砂、45％粒径为≤0.60mm的烧结镁砂、10％粒径为≤0.045mm的烧结镁砂、12％粒径为3-1mm的电熔镁铝尖晶石、8％粒径为1-0mm的电熔镁铝尖晶石，外加上述原料总量3.8%的木质素磺酸钙溶液为结合剂，其中，木质素磺酸钙溶液固含量控制在50％。
所述的制备方法包括以下步骤：
a.配料，按配比称取各种原料，依次加入粒径为4.75-1.70mm的烧结镁砂、粒径为1.70-0.60mm的烧结镁砂、粒径为≤0.60mm的烧结镁砂、粒径为3-1mm的电熔镁铝尖晶石、粒径为1-0mm的电熔镁铝尖晶石，混合4min，加入木质素磺酸钙溶液，混合5min，再加入粒径为≤0.045mm的烧结镁砂，再进行混合8min，制得混合料；
b.制坯：将步骤a得到的混合料经全自动液压机压制成砖坯；
c.干燥：将步骤b中压制成型的砖坯放置于170℃的干燥窑中干燥30h，控制水分含量≤0.4％；
d.烧制：将干燥后的砖坯置于1720℃的高温隧道窑中保温9h烧制成型；
e.冷却：将烧制成型的砖坯自然冷却至室温，去除不合格品，制得水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖。
所得产品的性能指标为：显气孔率16.8%，体积密度2.91g/cm3，常温耐压强度71MPa，常温抗折强度6.9MPa，高温抗折强度3.12MPa，荷重软化温度大于1700℃，热震稳定性（950℃，风冷）大于100次，其抗侵蚀性、耐磨性均较好。
实施例三：
一种水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖，其特征在于：所述的水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖按重量百分比计，所述原料组成为：22％粒径为4.75-1.70mm的烧结镁砂、8％粒径为1.70-0.60mm的烧结镁砂、34％粒径为≤0.60mm的烧结镁砂、10％粒径为≤0.045mm的烧结镁砂、20％粒径为3-1mm的电熔镁铝尖晶石、16％粒径为1-0mm的电熔镁铝尖晶石，外加上述原料总量4.2%的木质素磺酸钙溶液为结合剂，其中，木质素磺酸钙溶液固含量控制在43％。
所述的制备方法包括以下步骤：
a.配料：按配比称取各种原料，依次加入粒径为4.75-1.70mm的烧结镁砂、粒径为1.70-0.60mm的烧结镁砂、粒径为≤0.60mm的烧结镁砂、粒径为3-1mm的电熔镁铝尖晶石、粒径为1-0mm的电熔镁铝尖晶石，混合6min，加入木质素磺酸钙溶液，混合5min，再加入粒径为≤0.045mm的烧结镁砂，再进行混合10min，制得混合料；
b.制坯：将步骤a得到的混合料经全自动液压机压制成砖坯；
c.干燥：将步骤b中压制成型的砖坯放置于180℃的干燥窑中干燥32h，控制水分含量≤0.6％；
d.烧制：将干燥后的砖坯置于1750℃的高温隧道窑中保温8h烧制成型；
e.冷却：将烧制成型的砖坯自然冷却至室温，去除不合格品，制得水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖。
所得产品的性能指标为：显气孔率16.6%，体积密度2.94g/cm3，常温耐压强度72MPa，常温抗折强度6.8MPa，高温抗折强度3.35MPa，荷重软化温度大于1700℃，热震稳定性（950℃，风冷）大于100次，其抗侵蚀性、耐磨性均较好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖，其特征在于：所述的水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖按重量百分比计，所述原料组成为：10-20％粒径为4.75-1.70mm的烧结镁砂、10-20％粒径为1.70-0.60mm的烧结镁砂、35-55％粒径为≤0.60mm的烧结镁砂、8-15％粒径为≤0.045mm的烧结镁砂、8-17％粒径为3-1mm的电熔镁铝尖晶石、2-8％粒径为1-0mm的电熔镁铝尖晶石，外加上述原料总量2-5%的木质素磺酸钙溶液为结合剂，其中，木质素磺酸钙溶液固含量控制在45-55％。
2.根据权利要求1所述的水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖，其特征在于：所述烧结镁砂中MgO≥97.0％、SiO2≤0.8％、Fe2O3≤0.9％、CaO≤1.4％。
3.根据权利要求1所述的水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖，其特征在于：所述电熔镁铝尖晶石中MgO含量为28-34％、Al2O3含量为64-70％、SiO2≤0.5％、Fe2O3≤0.5％、CaO≤0.65％。
4.一种适用于权利要求1-3所述的水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：
a.配料，按配比称取各种原料，依次加入粒径为4.75-1.70mm的烧结镁砂、粒径为1.70-0.60mm的烧结镁砂、粒径为3-1mm的电熔镁铝尖晶石、粒径为1-0mm的电熔镁铝尖晶石，混合3min，加入木质素磺酸钙溶液，混合2min，再加入粒径为≤0.60mm的烧结镁砂、粒径为≤0.045mm的烧结镁砂，再进行混合5min，制得混合料；
b.制坯：将步骤a得到的混合料经全自动液压机压制成砖坯；
c.干燥：将步骤b中压制成型的砖坯放置于160℃的干燥窑中干燥32h，控制水分含量≤0.5％；
d.烧制：将干燥后的砖坯置于1680℃的高温隧道窑中保温10h烧制成型；
e.冷却：将烧制成型的砖坯自然冷却至室温，去除不合格品，制得水泥窑过渡带用镁铝尖晶石砖。
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