CN107365150A - 一种低导镁铝锆复合砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低导镁铝锆复合砖，以重量百分比计，所述低导镁铝锆复合砖原料组成为：微孔镁砂10％～65％，高纯镁砂25％～65％，电熔镁铝尖晶石5％～20％，二氧化锆1％～10％；外加占上述原料总重2％～5％的纸浆废液；其中，所述微孔镁砂是由微孔镁砂合成料经破碎、筛分而成。本发明低导镁铝锆复合砖显气孔率高，体积密度小，导热系数小，而且耐高温、抗侵蚀、抗冲刷，集耐火与隔热功能于一体，可以用于回转窑高温带，能显著降低窑体散热损失，具有很好的节能减排效果。

Description

一种低导镁铝锆复合砖及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，特别涉及一种低导镁铝锆复合砖及其制备方法。
背景技术
采用回转窑作为高温窑炉用来生产耐火原料及处理垃圾是目前最普遍，也是最经济环保的生产工艺，该工艺具有原料适应性强，资源回收率高的特点。由于回转窑高温带温度高，部分物料处于半熔或者全熔状态，渣含量高，波动大，黏度低，窑内耐火材料的工作环境非常苛刻，对耐火材料的性能也提出了更高的要求。镁铝锆砖通过在镁铝尖晶石砖中引入部分氧化锆，实现了镁锆砖和镁铝尖晶石砖的优势互补，具有良好的力学性能、抗侵蚀性能和热震稳定性，在回转窑中取得良好的使用效果。但是传统镁铝锆质耐火材料由于导热率较高，导致回转窑筒体温度偏高而造成回转窑筒体变形和能源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低导镁铝锆复合砖及其制备方法。本发明低导镁铝锆复合砖气孔率高，体积密度小，导热系数小，采用该低导镁铝锆复合砖来制备回转窑，有效解决了由于导热率较高，导致回转窑筒体温度偏高而造成回转窑筒体变形和能源浪费的问题。
为实现发明目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种低导镁铝锆复合砖，以重量百分比计，所述低导镁铝锆复合砖原料组成为：微孔镁砂10％～65％，高纯镁砂25％～65％，电熔镁铝尖晶石5％～20％，二氧化锆1％～10％；外加占上述原料总重2％～5％的纸浆废液；其中，所述微孔镁砂是由微孔镁砂合成料经破碎、筛分而成；所述高纯镁砂为高纯烧结镁砂；
所述微孔镁砂合成料的制备方法为：
(1)称取10wt％～90wt％轻烧镁粉和10wt％～90wt％菱镁矿粉，将轻烧镁粉和菱镁矿粉混合后共磨1h～3h，得到混合料；(2)将混合料加入混碾机内，外加占混合料总重3％～8％的纸浆废液，混炼均匀，制得泥料；(3)用压力机将泥料压制成砖坯(砖坯的体积密度优选为2.5g/cm3～2.9g/cm3)，将砖坯在100℃～200℃烘干20h～40h，然后将烘干后的砖坯送入隧道窑在1450℃～1700℃焙烧10h～20h，自然冷却至室温即得到微孔镁砂合成料。
根据上述的低导镁铝锆复合砖，所述微孔镁砂是由3mm≤粒度＜5mm的微孔镁砂、1mm≤粒度＜3mm的微孔镁砂和粒度＜1mm的微孔镁砂按质量比1:1～3:0.5～1的比例混合而成。
根据上述的低导镁铝锆复合砖，所述高纯镁砂是由3mm≤粒度＜5mm的高纯镁砂、1mm≤粒度＜3mm的高纯镁砂、0.074mm≤粒度＜1mm的高纯镁砂和粒度＜0.074mm的高纯镁砂按质量比1:2～3:1～2:2～3的比例混合而成。
根据上述的低导镁铝锆复合砖，所述电熔镁铝尖晶石的粒度<3mm，所述电熔镁铝尖晶石中Al2O3含量为50％～70％。
根据上述的低导镁铝锆复合砖，所述电熔镁铝尖晶石的体积密度为3.2g/cm3～3.4g/cm3。
根据上述的低导镁铝锆复合砖，所述二氧化锆的粒度<0.074mm，所述二氧化锆中ZrO2含量>90％。
根据上述的低导镁铝锆复合砖，所述纸浆废液的比重为1.1g/cm3～1.5g/cm3。
本发明还提供了一种低导镁铝锆复合砖的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按上述低导镁铝锆复合砖的原料组成称取各原料，将各原料加入混料机中干混10min～15min，得到泥料；
(2)用压力机将泥料压制成砖坯(砖坯的体积密度优选为2.6g/cm3～2.9g/cm3)，将砖坯送入干燥窑中进行干燥处理，干燥至砖坯水分含量＜0.5％时出窑；
(3)将干燥后的砖坯在1450℃～1600℃焙烧10h～20h，自然冷却至室温，出窑，即得到低导镁铝锆复合砖。
根据上述的低导镁铝锆复合砖的制备方法，步骤(2)所述干燥处理的条件优选为：在110℃～180℃干燥20h～50h。
本发发明取得的积极有益效果：
(1)本发明的微孔镁砂具有微孔结构，利用该微孔镁砂制备得到的低导镁铝锆复合砖显气孔率高，体积密度小，导热系数小，采用该低导镁铝锆复合砖来制备回转窑，可明显降低回转窑筒体的导热率，降低回转窑筒体的温度，同时也可以降低回转窑筒体的载荷，有效解决了由于导热率较高，导致回转窑筒体温度偏高而造成回转窑筒体变形和能源浪费的问题。
(2)本发明镁铝锆复合砖较高的机械强度和较低的导热系数，而且耐高温、抗侵蚀、抗冲刷，集耐火与隔热功能于一体，有效弥补了传统镁铝锆复合砖导热率高的缺点，解决了传统镁铝锆砖高强度与低导热性能之间的矛盾，可以用于回转窑高温带，能显著降低窑体散热损失，具有很好的节能减排效果；并且使用寿命长，生产成本较低，具有较好的经济和社会效益，可以推广应用。
(3)本发明制备的低导镁铝锆复合砖可代替传统的镁铬砖和铝铬砖应用于回转窑，可减少铬对环境的污染，具有很好的社会效益和经济效益。
(4)本发明制备的镁铝锆复合砖显气孔率很高，大于20％，常温耐压强度大于60MPa，热震稳定性≧10次，荷重软化温度≧1650℃，各项指标性能优良。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明做进一步详细说明，但并不用于限制本发明的范围。
实施例1：
一种低导镁铝锆复合砖，以重量百分比计，所述低导镁铝锆复合砖原料组成为：微孔镁砂65％，高纯镁砂25％，电熔镁铝尖晶石5％，二氧化锆5％；外加占上述原料总重5％的纸浆废液；其中，所述微孔镁砂是由3mm≤粒度＜5mm的微孔镁砂、1mm≤粒度＜3mm的微孔镁砂和粒度＜1mm微孔镁砂按质量比1:3:0.5的比例混合而成；所述高纯镁砂是由3mm≤粒度＜5mm的高纯镁砂、1mm≤粒度＜3mm的高纯镁砂、粒度0.074mm≤粒度＜1mm的高纯镁砂和粒度＜0.074mm的高纯镁砂按质量比1:2:1:3的比例混合而成；所述电熔镁铝尖晶石的粒度<3mm，所述电熔镁铝尖晶石中Al2O3含量为60％；所述电熔镁铝尖晶石的体积密度为3.2g/cm3；所述二氧化锆的粒度<0.074mm，所述二氧化锆中ZrO2含量>90％；所述纸浆废液的比重为1.26g/cm3。
所述微孔镁砂是由微孔镁砂合成料经破碎、筛分而成，所述微孔镁砂合成料的制备方法为：
(1)称取40wt％轻烧镁粉和60wt％菱镁矿粉，将轻烧镁粉和菱镁矿粉混合后共磨2h，得到混合料；(2)将混合料加入混碾机内，外加占混合料总重6％的纸浆废液，混炼均匀，制得泥料；(3)用压力机将泥料压制成砖坯，将砖坯在150℃烘干30h，然后将烘干后的砖坯送入隧道窑在1600℃焙烧10h，自然冷却至室温即得到微孔镁砂合成料。
上述低导镁铝锆复合砖的制备方法为：
(1)按低导镁铝锆复合砖的原料组成称取各原料，将各原料加入混料机中干混15min，得到泥料；(2)用压力机将泥料压制成砖坯，将砖坯送入干燥窑中在110℃干燥50h，至砖坯水分＜0.5％时出窑；(3)将干燥后的砖坯在1600℃焙烧15h，自然冷却至室温，出窑，即得到低导镁铝锆复合砖。
实施例2：
一种低导镁铝锆复合砖，以重量百分比计，所述低导镁铝锆复合砖原料组成为：微孔镁砂30％，高纯镁砂50％，电熔镁铝尖晶石10％，二氧化锆10％；外加占上述原料总重4％的纸浆废液；其中，所述微孔镁砂是由3mm≤粒度＜5mm的微孔镁砂、1mm≤粒度＜3mm的微孔镁砂和粒度＜1mm微孔镁砂按质量比1:3:1的比例混合而成；所述高纯镁砂是由3mm≤粒度＜5mm的高纯镁砂、1mm≤粒度＜3mm的高纯镁砂、粒度0.074mm≤粒度＜1mm的高纯镁砂和粒度＜0.074mm的高纯镁砂按质量比1:3:2:3的比例混合而成；所述电熔镁铝尖晶石的粒度<3mm，所述电熔镁铝尖晶石中Al2O3含量为50％；所述电熔镁铝尖晶石的体积密度为3.25g/cm3；所述二氧化锆的粒度<0.074mm，所述二氧化锆中ZrO2含量>90％；所述纸浆废液的比重为1.25g/cm3。
所述微孔镁砂是由微孔镁砂合成料经破碎、筛分而成，所述微孔镁砂合成料的制备方法为：
(1)称取10wt％轻烧镁粉和90wt％菱镁矿粉，将轻烧镁粉和菱镁矿粉混合后共磨1h，得到混合料；(2)将混合料加入混碾机内，外加占混合料总重3％的纸浆废液，混炼均匀，制得泥料；(3)用压力机将泥料压制成砖坯，将砖坯在100℃烘干40h，然后将烘干后的砖坯送入隧道窑，在1450℃焙烧20h，自然冷却至室温即得到微孔镁砂合成料。
上述低导镁铝锆复合砖的制备方法为：
(1)按低导镁铝锆复合砖的原料组成称取各原料，将各原料加入混料机中干混15min，得到泥料；(2)用压力机将泥料压制成砖坯，将砖坯送入干燥窑干燥至砖坯水分＜0.5％时出窑；(3)将干燥后的砖坯在1450℃焙烧20h，自然冷却至室温，出窑，即得到低导镁铝锆复合砖。
实施例3：
一种低导镁铝锆复合砖，其特征在于，以重量百分比计，所述低导镁铝锆复合砖原料组成为：微孔镁砂22％，高纯镁砂60％，电熔镁铝尖晶石15％，二氧化锆3％；外加占上述原料总重4％的纸浆废液；其中，所述微孔镁砂是由3mm≤粒度＜5mm的微孔镁砂、1mm≤粒度＜3mm的微孔镁砂和粒度＜1mm微孔镁砂按质量比1:2:1的比例混合而成；所述高纯镁砂是由3mm≤粒度＜5mm的高纯镁砂、1mm≤粒度＜3mm的高纯镁砂、粒度0.074mm≤粒度＜1mm的高纯镁砂和粒度＜0.074mm的高纯镁砂按质量比1:2:1:2的比例混合而成；所述电熔镁铝尖晶石的粒度<3mm，所述电熔镁铝尖晶石中Al2O3含量为65％；所述电熔镁铝尖晶石的体积密度为3.25g/cm3；所述二氧化锆的粒度<0.074mm，所述二氧化锆中ZrO2含量>90％；所述纸浆废液为纸浆废液的比重为1.25g/cm3。
所述微孔镁砂是由微孔镁砂合成料经破碎、筛分而成，所述微孔镁砂合成料的制备方法为：
(1)称取90wt％轻烧镁粉和10％菱镁矿粉，将轻烧镁粉和菱镁矿粉混合后共磨3h，得到混合料；(2)将混合料加入混碾机内，外加占混合料总重8％的纸浆废液，混炼均匀，制得泥料；(3)用压力机将泥料压制成砖坯，将砖坯在200℃烘干20h，然后将烘干后的砖坯送入隧道窑，在1500℃焙烧15h，自然冷却至室温即得到微孔镁砂合成料。
上述低导镁铝锆复合砖的制备方法为：
(1)按低导镁铝锆复合砖的原料组成称取各原料，将各原料加入混料机中干混10min，得到泥料；(2)用压力机将泥料压制成砖坯，将砖坯送入干燥窑中干燥至砖坯水分＜0.5％时出窑；(3)将干燥后的砖坯在1600℃焙烧10h，自然冷却至室温，出窑，即得到低导镁铝锆复合砖。
实施例4：
一种低导镁铝锆复合砖，以重量百分比计，所述低导镁铝锆复合砖原料组成为：微孔镁砂10％，高纯镁砂65％，电熔镁铝尖晶石20％，二氧化锆5％；外加占上述原料总重2％的纸浆废液；其中，所述微孔镁砂是由3mm≤粒度＜5mm的微孔镁砂、1mm≤粒度＜3mm的微孔镁砂和粒度＜1mm微孔镁砂按质量比1:1:0.5的比例混合而成；所述高纯镁砂是由3mm≤粒度＜5mm的高纯镁砂、1mm≤粒度＜3mm的高纯镁砂、粒度0.074mm≤粒度＜1mm的高纯镁砂和粒度＜0.074mm的高纯镁砂按质量比1:3:2:2的比例混合而成；所述电熔镁铝尖晶石的粒度<3mm，所述电熔镁铝尖晶石中Al2O3含量为70％；所述电熔镁铝尖晶石的体积密度为3.2g/cm3；所述二氧化锆的粒度<0.074mm，所述二氧化锆中ZrO2含量>90％；所述纸浆废液的比重为1.35g/cm3。
所述微孔镁砂是由微孔镁砂合成料经破碎、筛分而成，所述微孔镁砂合成料的制备方法为：
(1)称取30wt％轻烧镁粉和70wt％菱镁矿粉，将轻烧镁粉和菱镁矿粉混合后共磨2h，得到混合料；(2)将混合料加入混碾机内，外加占混合料总重5％的纸浆废液，混炼均匀，制得泥料；(3)用压力机将泥料压制成砖坯，将砖坯在150℃烘干30h，然后将烘干后的砖坯送入隧道窑，在1700℃焙烧10h，自然冷却至室温即得到微孔镁砂合成料。
上述低导镁铝锆复合砖的制备方法为：
(1)按低导镁铝锆复合砖的原料组成称取各原料，将各原料加入混料机中干混12min，得到泥料；(2)用压力机将泥料压制成砖坯，将砖坯送入干燥窑中在180℃干燥20h，干燥至砖坯水分＜0.5％时出窑；(3)将干燥后的砖坯在1500℃焙烧15h，自然冷却至室温，出窑，即得到低导镁铝锆复合砖。
本发明实施例1～4制备得到的低导镁铝锆复合砖的性能检测结果见表1。
表1实施例1～4制备得到的低导镁铝锆复合砖性能参数检测结果

Claims (9)

1.一种低导镁铝锆复合砖，其特征在于，以重量百分比计，所述低导镁铝锆复合砖原料组成为：微孔镁砂10％～65％，高纯镁砂25％～65％，电熔镁铝尖晶石5％～20％，二氧化锆1％～10％；外加占上述原料总重2％～5％的纸浆废液；所述微孔镁砂是由微孔镁砂合成料经破碎、筛分而成；
所述微孔镁砂合成料的制备方法为：
(1)称取10wt％～90wt％轻烧镁粉和10wt％～90wt％菱镁矿粉，将轻烧镁粉和菱镁矿粉混合后共磨1h～3h，得到混合料；
(2)将混合料加入混碾机内，外加占混合料总重3％～8％的纸浆废液，混炼均匀，制得泥料；
(3)用压力机将泥料压制成砖坯，将砖坯烘干后送入隧道窑在1450℃～1700℃焙烧10h～20h，自然冷却至室温即得到微孔镁砂合成料。
2.根据权利要求1所述的低导镁铝锆复合砖，其特征在于，所述微孔镁砂是由3mm≤粒度＜5mm的微孔镁砂、1mm≤粒度＜3mm的微孔镁砂和粒度＜1mm的微孔镁砂按质量比1:1～3:0.5～1的比例混合而成。
3.根据权利要求1所述的低导镁铝锆复合砖，其特征在于，所述高纯镁砂是由3mm≤粒度＜5mm的高纯镁砂、1mm≤粒度＜3mm的高纯镁砂、0.074mm≤粒度＜1mm的高纯镁砂和粒度＜0.074mm的高纯镁砂按质量比1：2～3：1～2：2～3的比例混合而成。
4.根据权利要求1所述的低导镁铝锆复合砖，其特征在于，所述电熔镁铝尖晶石的粒度<3mm，所述电熔镁铝尖晶石中Al2O3含量为50％～70％。
5.根据权利要求1所述的低导镁铝锆复合砖，其特征在于，所述电熔镁铝尖晶石的体积密度为3.2g/cm3～3.4g/cm3。
6.根据权利要求1所述的低导镁铝锆复合砖，其特征在于，所述二氧化锆的粒度<0.074mm，所述二氧化锆中ZrO2含量>90％。
7.根据权利要求1所述的低导镁铝锆复合砖，其特征在于，所述纸浆废液的比重为1.1g/cm3～1.5g/cm3。
8.一种低导镁铝锆复合砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按权利要求1-7任一项所述低导镁铝锆复合砖的原料组成称取各原料，将各原料加入混料机中干混10min～15min，得到泥料；
(2)用压力机将泥料压制成砖坯，将砖坯送入干燥窑中进行干燥处理，干燥至砖坯水分含量＜0.5％时出窑；
(3)将干燥后的砖坯在1450℃～1600℃焙烧10h～20h，自然冷却至室温，出窑，即得到低导镁铝锆复合砖。
9.根据权利要求8所述的低导镁铝锆复合砖的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述干燥处理的条件为：在110℃～180℃干燥20h～50h。
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