CN107200592A - 一种轻量化超低导莫来石砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻量化超低导莫来石砖及其制备方法。以质量百分含量表示,主要由原料粒度1~5mm的莫来石40~60%,粒度≤1mm的碳化硅16~30%,粒度≤0.088mm的焦宝石5~10%,粒度≤0.088mm的高岭石3~10%和粒度≤0.044mm的结合粘土8~15%组成;另外,加入占上述所有原料总重量3~5%的结合剂。首先将各种原料进行混合,并加入结合剂进行混炼,得到混合物料;采用压力机压制成型为砖坯;将所得砖坯干燥、烧成,最后冷却,得到产品轻量化超低导莫来石砖。利用本发明制备的产品体积密度较小、导热率低,用于替代硅莫砖,可有效减轻筒体负荷、降低筒体表面温度,从而节约能源。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域,具体涉及一种高温窑炉用轻量化超低导莫来石砖及其制备方法。
背景技术
目前,我国新型干法水泥回转窑预热分解带耐火材料主要使用硅莫砖,虽然能够满足使用要求,但是使用该种产品存在以下问题:硅莫砖导热率高,体积密度大。其高的导热系数容易使得筒体温度偏高导致筒体变形和水泥生产的吨耗燃料升高;高的体积密度使得设备的负荷增大、能耗增加,造成能源浪费;另外,生产硅莫砖需要使用品位高、资源较少的一级或特级矾土,生产成本高;由于硅莫砖中氧化铝含量高,对于预热分解带的碱侵蚀抵抗能力不足,影响了其使用寿命。
现有发明专利(CN 105294133 A)公开了一种低导热莫来石碳化硅复合砖及其制备方法,用莫来石代替部分高铝矾土熟料,并引入氧化铝空心球,虽然导热率和体积密度有所降低,但体积密度仍然偏高,较高的显气孔率使其抗侵蚀性受到影响;另外,发明专利(CN103234346 B)公开了一种低导热多层复合莫来石砖及其制备方法,采取多层复合结构使产品的导热系数降低,但结构工序复杂,生产效率较低,长期困扰回转窑的内衬材料有待进一步优化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:为了克服现有技术中存在的不足之处,本发明提供一种轻量化超低导莫来石砖及其制备方法。利用本发明技术方案制备的轻量化莫来石砖体积密度较小、导热率低,用于替代硅莫砖,可有效减轻筒体负荷、降低筒体表面温度,从而节约能源。
为了解决上述问题,本发明采取的技术方案是:
本发明提供一种轻量化超低导莫来石砖,以质量百分含量表示,所述轻量化超低导莫来石砖主要由原料粒度1~5mm的莫来石40~60%,粒度≤1mm的碳化硅16~30%,粒度≤0.088mm的焦宝石5~10%,粒度≤0.088mm的高岭石3~10%和粒度≤0.044mm的结合粘土8~15%组成;另外,加入占上述所有原料总重量3~5%的结合剂。
根据上述的轻量化超低导莫来石砖,所述粒度1~5mm的莫来石40~60%是由粒度3~5mm的莫来石13~23%和粒度1~3mm的莫来石27~37%组成。
根据上述的轻量化超低导莫来石砖,所述粒度≤1mm的碳化硅16~30%是由粒度0~1mm的碳化硅颗粒料10~20%和粒度≤0.088mm的碳化硅6~15%组成。
根据上述的轻量化超低导莫来石砖,所述莫来石中Al2O3的质量百分含量≥45%,Fe2O3的质量百分含量<1.0%,K2O和Na2O二者的质量百分含量之和<0.3%。
根据上述的轻量化超低导莫来石砖,所述碳化硅中SiC的质量百分含量≥95%,Fe2O3的质量百分含量≤0.7%。
根据上述的轻量化超低导莫来石砖,所述焦宝石中Al2O3的质量百分含量为40~50%,Fe2O3的质量百分含量≤1.2%。
根据上述的轻量化超低导莫来石砖,所述高岭石中Al2O3的质量百分含量为50~60%,Fe2O3的质量百分含量≤1.2%。
根据上述的轻量化超低导莫来石砖,所述结合粘土为广西白泥或苏州土;所述结合剂为亚硫酸纸浆废液。
根据上述的轻量化超低导莫来石砖,所述广西白泥中Al2O3的质量百分含量为35~40%,SiO2的质量百分含量为40~50%,Fe2O3的质量百分含量为≤1.0%;
所述苏州土中Al2O3的质量百分含量为30~35%,SiO2的质量百分含量为45~50%,Fe2O3的质量百分含量为≤0.8%;
所述亚硫酸纸浆废液的比重为1.0~1.1g/cm3。
另外,提供一种上述轻量化超低导莫来石砖的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
a、混料:首先按照上述轻量化超低导莫来石砖的配比比例称取各种原料,将称取的莫来石、碳化硅颗粒料加入混练机中混合1~2分钟,接着加入结合剂再继续混炼2~3分钟,然后加入粒度≤0.088mm的碳化硅、高岭石、焦宝石和结合粘土粉料继续混练5~10分钟,得到混合物料;
b、成型:将所得混合物料用压力机压制成型为砖坯,压力机的压力为315~400吨,所得砖坯的体积密度为2.25~2.40g/cm3;
c、烧成:将所得砖坯置于干燥器中,干燥至残余水分<0.5%;然后将干燥后的砖坯置于高温隧道窑中进行烧成,烧成温度为1300~1450℃,在烧成温度条件下保温时间为8~12小时,烧成结束后进行冷却,冷却后得到产品轻量化超低导莫来石砖。
本发明产品配比中加入的SiC细粉在烧结过程中氧化成为SiO2,封闭了产品的表面气孔,结合粘土使材料具有较好的烧结性能,使所得产品具有较低的显气孔率和较高的耐压强度。
本发明的积极有益效果:
1、利用本发明技术方案制备得到的产品,具有较小的体积密度,使单位筒体上砌体重量降低15~20%,有效降低了筒体负荷,降低了水泥生产成本。因此,本发明具有显著的经济效益。
2、与现有硅莫砖相比,本发明制备的产品具有超低的热导率,使用过程中可使水泥窑筒体温度降低60~80℃,减少了热损失,降低了水泥生产的吨耗燃料,节约了能源。因此,本发明具有显著的社会效益。
3、本发明产品配方的基质中含有较高的SiO2含量,产品的气孔率较低,使其耐碱性能得到提高;莫来石针状相互交错网络结构和硬度很大的SiC骨料使其材料具有良好的热震稳定性和耐冲刷性能,延长了产品的使用寿命。
具体实施方式:
以下结合实施例进一步阐述本发明,但并不限制本发明保护的技术内容。
本发明实施例采用的莫来石中Al2O3的质量百分含量≥45%,Fe2O3的质量百分含量<1.0%,K2O和Na2O二者的质量百分含量之和<0.3%;碳化硅中SiC的质量百分含量≥95%,Fe2O3的质量百分含量≤0.7%;焦宝石中Al2O3的质量百分含量为40~50%,Fe2O3的质量百分含量≤1.2%;高岭石中Al2O3的质量百分含量为50~60%,Fe2O3的质量百分含量≤1.2%;结合粘土为广西白泥或苏州土;所述结合剂为亚硫酸纸浆废液;所述广西白泥中Al2O3的质量百分含量为35~40%,SiO2的质量百分含量为40~50%,Fe2O3的质量百分含量为≤1.0%;所述苏州土中Al2O3的质量百分含量为30~35%,SiO2的质量百分含量为45~50%,Fe2O3的质量百分含量为≤0.8%;所述亚硫酸纸浆废液的比重为1.0~1.1g/cm3。
实施例1:
本发明轻量化超低导莫来石砖,以质量百分含量表示,由原料粒度1~5mm的莫来石55%,粒度≤1mm的碳化硅20%,粒度≤0.088mm的焦宝石6%,粒度≤0.088mm的高岭石9%,粒度≤0.044mm的苏州土10%组成;另外加入占上述所有原料总量4.5%的亚硫酸纸浆废液(亚硫酸纸浆废液的比重为1.1g/cm3)。
所述粒度1~5mm的莫来石55%是由3~5mm的莫来石的百分22%和粒度1~3mm的莫来石33%组成。
所述粒度≤1mm的碳化硅20%是由粒度0~1mm的碳化硅颗粒料10%和粒度≤0.088mm的碳化硅10%组成。
实施例2:
本发明轻量化超低导莫来石砖,以质量百分含量表示,由原料粒度1~5mm的莫来石48%,粒度≤1mm的碳化硅27%,粒度≤0.088mm的焦宝石5%,粒度≤0.088mm的高岭石8%,粒度≤0.044mm的苏州土12%组成;另外加入占上述所有原料总量4.0%的亚硫酸纸浆废液(亚硫酸纸浆废液的比重为1.03g/cm3)。
所述粒度1~5mm的莫来石48%是由3~5mm的莫来石18%和粒度1~3mm的莫来石30%组成。
所述粒度≤1mm的碳化硅27%是由粒度0~1mm的碳化硅颗粒15%和粒度≤0.088mm的碳化硅12%组成。
实施例3:
本发明轻量化超低导莫来石砖,以质量百分含量表示,由原料粒度1~5mm的莫来石50%,粒度≤1mm的碳化硅25%,粒度≤0.088mm的焦宝石8%,粒度≤0.088mm的高岭石5%,粒度≤0.044mm的广西白泥12%组成;另外加入占上述所有原料总量4.0%的亚硫酸纸浆废液(亚硫酸纸浆废液的比重为1.05g/cm3)。
所述粒度1~5mm的莫来石50%是由3~5mm的莫来石20%和粒度1~3mm的莫来石30%组成。
所述粒度≤1mm的碳化硅25%是由粒度0~1mm的碳化硅颗粒15%和粒度≤0.088mm的碳化硅10%组成。
实施例4:
本发明轻量化超低导莫来石砖,以质量百分含量表示,由原料粒度1~5mm的莫来石52%,粒度≤1mm的碳化硅23%,粒度≤0.088mm的焦宝石9%,粒度≤0.088mm的高岭石5%,粒度≤0.044mm的广西白泥11%组成;另外加入占上述所有原料总量4.2%的亚硫酸纸浆废液(亚硫酸纸浆废液的比重为1.08g/cm3)。
所述粒度1~5mm的莫来石52%是由3~5mm的莫来石18%和粒度1~3mm的莫来石34%组成。
所述粒度≤1mm的碳化硅23%是由粒度0~1mm的碳化硅颗粒13%和粒度≤0.088mm的碳化硅10%组成。
实施例5:
本发明实施例1所述轻量化超低导莫来石砖的制备方法,详细步骤如下:
a、混料:首先按照实施例1所述轻量化超低导莫来石砖的配比比例称取各种原料,将称取的莫来石、0~1mm的碳化硅颗粒加入混练机中混合2分钟,接着加入结合剂亚硫酸纸浆废液再继续混炼2分钟,然后加入粒度≤0.088mm的碳化硅、高岭石、焦宝石和苏州土粉料继续混练10分钟,得到混合物料;
b、成型:将所得混合物料用压力机压制成型为砖坯,压力机的压力为400吨,所得砖坯的体积密度为2.35g/cm3;
c、烧成:将所得砖坯置于干燥器中,干燥至残余水分<0.5%;然后将干燥后的砖坯置于高温隧道窑中进行烧成,烧成温度为1390℃,在烧成温度条件下保温时间为9小时,烧成结束后进行冷却,冷却后得到产品轻量化超低导莫来石砖。
实施例6:
本发明实施例2所述轻量化超低导莫来石砖的制备方法,详细步骤如下:
a、混料:首先按照实施例2所述轻量化超低导莫来石砖的配比比例称取各种原料,将称取的莫来石、0~1mm的碳化硅颗粒加入混练机中混合2分钟,接着加入结合剂亚硫酸纸浆废液再继续混炼3分钟,然后加入粒度≤0.088mm的碳化硅、高岭石、焦宝石和苏州土粉料继续混练8分钟,得到混合物料;
b、成型:将所得混合物料用压力机压制成型为砖坯,压力机的压力为315吨,所得砖坯的体积密度为2.30g/cm3;
c、烧成:将所得砖坯置于干燥器中,干燥至残余水分<0.5%;然后将干燥后的砖坯置于高温隧道窑中进行烧成,烧成温度为1360℃,在烧成温度条件下保温时间为11小时,烧成结束后进行冷却,冷却后得到产品轻量化超低导莫来石砖。
实施例7:
本发明实施例3所述轻量化超低导莫来石砖的制备方法,详细步骤如下:
a、混料:首先按照实施例3所述轻量化超低导莫来石砖的配比比例称取各种原料,将称取的莫来石、0~1mm的碳化硅颗粒加入混练机中混合2分钟,接着加入结合剂亚硫酸纸浆废液再继续混炼2分钟,然后加入粒度≤0.088mm的碳化硅、高岭石、焦宝石和苏州土粉料继续混练5分钟,得到混合物料;
b、成型:将所得混合物料用压力机压制成型为砖坯,压力机的压力为315吨,所得砖坯的体积密度为2.32g/cm3;
c、烧成:将所得砖坯置于干燥器中,干燥至残余水分<0.5%;然后将干燥后的砖坯置于高温隧道窑中进行烧成,烧成温度为1370℃,在烧成温度条件下保温时间为10小时,烧成结束后进行冷却,冷却后得到产品轻量化超低导莫来石砖。
实施例8:
本发明实施例1所述轻量化超低导莫来石砖的制备方法,详细步骤如下:
a、混料:首先按照实施例1所述轻量化超低导莫来石砖的配比比例称取各种原料,将称取的莫来石、0~1mm的碳化硅颗粒加入混练机中混合2分钟,接着加入结合剂亚硫酸纸浆废液再继续混炼2分钟,然后加入粒度≤0.088mm的碳化硅、高岭石、焦宝石和苏州土粉料继续混练10分钟,得到混合物料;
b、成型:将所得混合物料用压力机压制成型为砖坯,压力机的压力为400吨,所得砖坯的体积密度为2.33g/cm3;
c、烧成:将所得砖坯置于干燥器中,干燥至残余水分<0.5%;然后将干燥后的砖坯置于高温隧道窑中进行烧成,烧成温度为1380℃,在烧成温度条件下保温时间为8小时,烧成结束后进行冷却,冷却后得到产品轻量化超低导莫来石砖。
利用本发明实施例1、2、3和4所制备产品的相关性能检测数据详见表1。
。
从上述实施例所制得产品的性能可以看出:本发明产品具有较低的体积密度,能够降低水泥窑筒体自重,自重的减轻有效的降低了设备电机运转时的负荷和吨产品的电耗,同时提高了设备长期运行的稳定性;本发明产品具有较低的导热系数,使水泥窑通体温度降低,减小了筒体变形,还能减少热量损失,用来代替现有普通硅莫砖节能降耗效果显著;本发明产品具有较低的气孔率和较低的铝含量,提高了产品的抗碱等侵蚀能力,保证了产品长的使用寿命。
综上所述,本发明轻量化超低导莫来石砖适应水泥回转窑预热分解带工况条件需求。与现有的材料相比,对碱侵蚀具有更好的抵抗能力;同时减少了筒体自重,降低了筒体温度,节约了能源,降低了生产成本。适应了当今能源节约、绿色环保的社会发展需要,具有广阔的应用前景。
Claims (10)
1.一种轻量化超低导莫来石砖,其特征在于:以质量百分含量表示,所述轻量化超低导莫来石砖主要由原料粒度1~5mm的莫来石40~60%,粒度≤1mm的碳化硅16~30%,粒度≤0.088mm的焦宝石5~10%,粒度≤0.088mm的高岭石3~10%和粒度≤0.044mm的结合粘土8~15%组成;另外,加入占上述所有原料总重量3~5%的结合剂。
2.根据权利要求1所述的轻量化超低导莫来石砖,其特征在于:所述粒度1~5mm的莫来石40~60%是由粒度3~5mm的莫来石13~23%和粒度1~3mm的莫来石27~37%组成。
3.根据权利要求1所述的轻量化超低导莫来石砖,其特征在于:所述粒度≤1mm的碳化硅16~30%是由粒度0~1mm的碳化硅颗粒料10~20%和粒度≤0.088mm的碳化硅6~15%组成。
4.根据权利要求1所述的轻量化超低导莫来石砖,其特征在于:所述莫来石中Al2O3的质量百分含量≥45%,Fe2O3的质量百分含量<1.0%,K2O和Na2O二者的质量百分含量之和<0.3%。
5.根据权利要求1所述的轻量化超低导莫来石砖,其特征在于:所述碳化硅中SiC的质量百分含量≥95%,Fe2O3的质量百分含量≤0.7%。
6.根据权利要求1所述的轻量化超低导莫来石砖,其特征在于:所述焦宝石中Al2O3的质量百分含量为40~50%,Fe2O3的质量百分含量≤1.2%。
7.根据权利要求1所述的轻量化超低导莫来石砖,其特征在于:所述高岭石中Al2O3的质量百分含量为50~60%,Fe2O3的质量百分含量≤1.2%。
8.根据权利要求1所述的轻量化超低导莫来石砖,其特征在于:所述结合粘土为广西白泥或苏州土;所述结合剂为亚硫酸纸浆废液。
9.根据权利要求8所述的轻量化超低导莫来石砖,其特征在于:所述广西白泥中Al2O3的质量百分含量为35~40%,SiO2的质量百分含量为40~50%,Fe2O3的质量百分含量为≤1.0%;
所述苏州土中Al2O3的质量百分含量为30~35%,SiO2的质量百分含量为45~50%,Fe2O3的质量百分含量为≤0.8%;
所述亚硫酸纸浆废液的比重为1.0~1.1g/cm3。
10.一种权利要求1所述轻量化超低导莫来石砖的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
a、混料:首先按照权利要求1所述轻量化超低导莫来石砖的配比比例称取各种原料,将各种原料加入混练机中进行混合,并加入结合剂进行混练,混练后得到混合物料;
b、成型:将所得混合物料采用压力机压制成型为砖坯;
c、烧成:将所得砖坯进行干燥,干燥后置于高温隧道窑中进行烧成,烧成温度为1300~1450℃,在烧成温度条件下保温时间为8~12小时;烧成结束后进行冷却,冷却后得到产品轻量化超低导莫来石砖。
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