CN107602098A - 一种高荷软中铝砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于耐火材料技术领域，特别涉及一种高荷软中铝砖及其制备方法。主要解决荷重软化温度低、综合使用效益差的技术问题。本发明的技术方案是：一种高荷软中铝砖，其由配合料和结合剂配制而成，所述配合料由下述重量百分比的原料配制而成：低铁高铝矾土熟料53～80％、烧结莫来石10～20％、硅线石5～12％、活性氧化铝微粉1～6％、苏州土1～5％、高纯度微硅粉1～5％，所述结合剂为硅溶胶，所述结合剂为配合料总重量的3～8％。一种高荷软中铝砖的制备方法，包括以下步骤：1)研磨、除铁、破碎；2)原料混碾；3)成型制坯；4)干燥、烧制；5)冷却、成品。本发明具有高强度、低气孔率、高荷软、高抗热震稳定性等优点。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，特别涉及一种高荷软中铝砖及其制备方法。
背景技术
目前工业窑炉大多采用高铝系列、莫来石系列耐火制品，其主要存在的问题是由于配料和生产制造工艺决定的气孔率高、Fe2O3含量偏高以及晶相结构不合理的问题导致的耐火制品荷重软化温度普遍不高，从而制约着工业窑炉综合使用效益的提高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种高荷软中铝砖及其制备方法，解决现有工业窑炉得耐火制品存在的荷重软化温度低、综合使用效益差的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高荷软中铝砖，其中：其由配合料和结合剂配制而成，所述配合料由下述重量百分比的原料配制而成：低铁高铝矾土熟料53～80％、烧结莫来石10～20％、硅线石5～12％、活性氧化铝微粉1～6％、苏州土1～5％、高纯度微硅粉1～5％，所述结合剂为硅溶胶，所述结合剂为配合料总重量的3～8％。
进一步，所述低铁高铝矾土熟料中Al2O3的含量≥60％、Fe2O3的含量≤1.0％，所述低铁高铝矾土熟料的吸水率≤3.0％；所述烧结莫来石中Al2O3的含量为68～72％，Fe2O3的含量≤0.85％；所述硅线石为酸洗硅线石精粉，所述硅线石中Al2O3的含量≥54％、Fe2O3的含量≤1.0％；所述活性氧化铝微粉粒度：D90＝3μm，所述活性氧化铝微粉粒度呈双峰分布；所述高纯度微硅粉中SiO2的含量≥97％、粒度≤1μm，所述高纯度微硅粉中的微粒状态为高活性无定形态；所述硅溶胶中SiO2的含量≥30％、Na2O的含量≤0.1％，所述硅溶胶的粘度(25℃)≤7mPa.s。
一种高荷软中铝砖的制备方法，包括以下步骤：
1)研磨、除铁、破碎：将重量百分比为53～80％的低铁高铝矾土熟料的40％、重量百分比为10～20％的烧结莫来石的40％和重量百分比为5～12％的硅线石加入研磨机中研磨至粒度小于0.045mm，研磨完成后进行除铁，制得粉料；
将重量百分比为53～80％的低铁高铝矾土熟料的60％和重量百分比为10～20％的烧结莫来石的60％破碎至粒径为1～3mm，制得骨料颗粒；
2)原料混碾：将步骤1)中的骨料颗粒加入混碾机中进行干混5min后，将占配合料总重量3～8％的硅溶胶加入混碾机中进行湿混5min，然后加入步骤1)中制得的粉料、重量百分比为1～6％的活性氧化铝微粉、重量百分比为1～5％的苏州土和重量百分比为1～5％的高纯度微硅粉，湿混20min后出料，制得混料；
3)成型制坯：将步骤2)中的混料加入摩擦压力机中，在125Mpa的压力下制得砖坯；
4)干燥、烧制：将步骤3)中制得的砖坯放入60℃的干燥炉中干燥36h,干燥完成后的水分含量≤1％；干燥完成后将其放入1350℃的窑炉中烧制6小时，然后转至1500℃的窑炉中烧制12h；
5)冷却、成品：烧制后炉冷至室温即可制得高荷软中铝砖成品。
进一步，所述低铁高铝矾土熟料中Al2O3的含量≥60％、Fe2O3的含量≤1.0％，所述低铁高铝矾土熟料的吸水率≤3.0％；所述烧结莫来石中Al2O3的含量为68～72％，Fe2O3的含量≤0.85％；所述硅线石为酸洗硅线石精粉，所述硅线石中Al2O3的含量≥54％、Fe2O3的含量≤1.0％；所述活性氧化铝微粉粒度：D90＝3μm，所述活性氧化铝微粉粒度呈双峰分布；所述高纯度微硅粉中SiO2的含量≥97％、粒度≤1μm，所述高纯度微硅粉中的微粒状态为高活性无定形态；所述硅溶胶中SiO2的含量≥30％、Na2O的含量≤0.1％，所述硅溶胶的粘度(25℃)≤7mPa.s。
本发明采用的活性氧化铝微粉和高纯度微硅粉，由于其粒度细、反应活性高，可降低制品烧成过程中的二次莫来石化反应温度，促进制品烧成过程中形成针状、柱状莫来石，有助于提高高荷软中铝砖的荷重软化指标等高温工作性能；活性氧化铝微粉在制品中具有明显的微孔填充效应，使得高荷软中铝砖的气孔率大大降低，明显提升高荷软中铝砖的各项高温性能；所述结合剂硅溶胶杂质含量低、具有常温胶凝效应和高温反应活性，可提高成型半成品致密度和强度，而且也可促进制品烧成过程中的莫来石反应进程。
因此，与背景技术相比，本发明的主晶相为莫来石，少量石英相，具有高强度、低气孔率、高荷软、高抗热震稳定性等优点。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
本实施例中的一种高荷软中铝砖，其由配合料和结合剂配制而成，所述配合料由下述重量百分比的原料配制而成：低铁高铝矾土熟料53％、烧结莫来石20％、硅线石12％、活性氧化铝微粉6％、苏州土4％、高纯度微硅粉5％，所述结合剂为硅溶胶，所述结合剂为配合料总重量的6％。
一种高荷软中铝砖的制备方法，包括以下步骤：
1)研磨、除铁、破碎：将重量百分比为53％的低铁高铝矾土熟料的40％、重量百分比为20％的烧结莫来石的40％和重量百分比为12％的硅线石加入研磨机中研磨至粒度小于0.045mm，研磨完成后进行除铁，制得粉料；
将重量百分比为53％的低铁高铝矾土熟料的60％和重量百分比为20％的烧结莫来石的60％破碎至粒径为1～3mm，制得骨料颗粒；
2)原料混碾：将步骤1)中的骨料颗粒加入混碾机中进行干混5min后，将占配合料总重量6％的硅溶胶加入混碾机中进行湿混5min，然后加入步骤1)中制得的粉料、重量百分比为6％的活性氧化铝微粉、重量百分比为4％的苏州土和重量百分比为5％的高纯度微硅粉，湿混20min后出料，制得混料；
3)成型制坯：将步骤2)中的混料加入摩擦压力机中，在125Mpa的压力下制得砖坯；
4)干燥、烧制：将步骤3)中制得的砖坯放入60℃的干燥炉中干燥36h,干燥完成后的水分含量≤1％；干燥完成后将其放入1350℃的窑炉中烧制6小时，然后转至1500℃的窑炉中烧制12h；
5)冷却、成品：烧制后炉冷至室温即可制得高荷软中铝砖成品。
所述低铁高铝矾土熟料中Al2O3的含量≥60％、Fe2O3的含量≤1.0％，所述低铁高铝矾土熟料的吸水率≤3.0％；所述烧结莫来石中Al2O3的含量为68～72％，Fe2O3的含量≤0.85％；所述硅线石为酸洗硅线石精粉，所述硅线石中Al2O3的含量≥54％、Fe2O3的含量≤1.0％；所述活性氧化铝微粉粒度：D90＝3μm，所述活性氧化铝微粉粒度呈双峰分布；所述高纯度微硅粉中SiO2的含量≥97％、粒度≤1μm，所述高纯度微硅粉中的微粒状态为高活性无定形态；所述硅溶胶中SiO2的含量≥30％、Na2O的含量≤0.1％，所述硅溶胶的粘度(25℃)≤7mPa.s。
实施例2
本实施例中的一种高荷软中铝砖，其由配合料和结合剂配制而成，所述配合料由下述重量百分比的原料配制而成：低铁高铝矾土熟料80％、烧结莫来石10％、硅线石5％、活性氧化铝微粉1％、苏州土3％、高纯度微硅粉1％，所述结合剂为硅溶胶，所述结合剂为配合料总重量的4％。
一种高荷软中铝砖的制备方法，包括以下步骤：
1)研磨、除铁、破碎：将重量百分比为80％的低铁高铝矾土熟料的40％、重量百分比为10％的烧结莫来石的40％和重量百分比为5％的硅线石加入研磨机中研磨至粒度小于0.045mm，研磨完成后进行除铁，制得粉料；
将重量百分比为80％的低铁高铝矾土熟料的60％和重量百分比为10％的烧结莫来石的60％破碎至粒径为1～3mm，制得骨料颗粒；
2)原料混碾：将步骤1)中的骨料颗粒加入混碾机中进行干混5min后，将占配合料总重量4％的硅溶胶加入混碾机中进行湿混5min，然后加入步骤1)中制得的粉料、重量百分比为1％的活性氧化铝微粉、重量百分比为3％的苏州土和重量百分比为1％的高纯度微硅粉，湿混20min后出料，制得混料；
3)成型制坯：将步骤2)中的混料加入摩擦压力机中，在125Mpa的压力下制得砖坯；
4)干燥、烧制：将步骤3)中制得的砖坯放入60℃的干燥炉中干燥36h,干燥完成后的水分含量≤1％；干燥完成后将其放入1350℃的窑炉中烧制6小时，然后转至1500℃的窑炉中烧制12h；
5)冷却、成品：烧制后炉冷至室温即可制得高荷软中铝砖成品。
所述低铁高铝矾土熟料中Al2O3的含量≥60％、Fe2O3的含量≤1.0％，所述低铁高铝矾土熟料的吸水率≤3.0％；所述烧结莫来石中Al2O3的含量为68～72％，Fe2O3的含量≤0.85％；所述硅线石为酸洗硅线石精粉，所述硅线石中Al2O3的含量≥54％、Fe2O3的含量≤1.0％；所述活性氧化铝微粉粒度：D90＝3μm，所述活性氧化铝微粉粒度呈双峰分布；所述高纯度微硅粉中SiO2的含量≥97％、粒度≤1μm，所述高纯度微硅粉中的微粒状态为高活性无定形态；所述硅溶胶中SiO2的含量≥30％、Na2O的含量≤0.1％，所述硅溶胶的粘度(25℃)≤7mPa.s。
实施例3
本实施例中的一种高荷软中铝砖，其由配合料和结合剂配制而成，所述配合料由下述重量百分比的原料配制而成：低铁高铝矾土熟料66％、烧结莫来石15％、硅线石11％、活性氧化铝微粉3％、苏州土1％、高纯度微硅粉4％，所述结合剂为硅溶胶，所述结合剂为配合料总重量的8％。
一种高荷软中铝砖的制备方法，包括以下步骤：
1)研磨、除铁、破碎：将重量百分比为66％的低铁高铝矾土熟料的40％、重量百分比为15％的烧结莫来石的40％和重量百分比为11％的硅线石加入研磨机中研磨至粒度小于0.045mm，研磨完成后进行除铁，制得粉料；
将重量百分比为66％的低铁高铝矾土熟料的60％和重量百分比为15％的烧结莫来石的60％破碎至粒径为1～3mm，制得骨料颗粒；
2)原料混碾：将步骤1)中的骨料颗粒加入混碾机中进行干混5min后，将占配合料总重量8％的硅溶胶加入混碾机中进行湿混5min，然后加入步骤1)中制得的粉料、重量百分比为3％的活性氧化铝微粉、重量百分比为1％的苏州土和重量百分比为4％的高纯度微硅粉，湿混20min后出料，制得混料；
3)成型制坯：将步骤2)中的混料加入摩擦压力机中，在125Mpa的压力下制得砖坯；
4)干燥、烧制：将步骤3)中制得的砖坯放入60℃的干燥炉中干燥36h,干燥完成后的水分含量≤1％；干燥完成后将其放入1350℃的窑炉中烧制6小时，然后转至1500℃的窑炉中烧制12h；
5)冷却、成品：烧制后炉冷至室温即可制得高荷软中铝砖成品。
所述低铁高铝矾土熟料中Al2O3的含量≥60％、Fe2O3的含量≤1.0％，所述低铁高铝矾土熟料的吸水率≤3.0％；所述烧结莫来石中Al2O3的含量为68～72％，Fe2O3的含量≤0.85％；所述硅线石为酸洗硅线石精粉，所述硅线石中Al2O3的含量≥54％、Fe2O3的含量≤1.0％；所述活性氧化铝微粉粒度：D90＝3μm，所述活性氧化铝微粉粒度呈双峰分布；所述高纯度微硅粉中SiO2的含量≥97％、粒度≤1μm，所述高纯度微硅粉中的微粒状态为高活性无定形态；所述硅溶胶中SiO2的含量≥30％、Na2O的含量≤0.1％，所述硅溶胶的粘度(25℃)≤7mPa.s。
实施例4
本实施例中的一种高荷软中铝砖，其由配合料和结合剂配制而成，所述配合料由下述重量百分比的原料配制而成：低铁高铝矾土熟料59％、烧结莫来石18％、硅线石10％、活性氧化铝微粉5％、苏州土5％、高纯度微硅粉3％，所述结合剂为硅溶胶，所述结合剂为配合料总重量的5％。
一种高荷软中铝砖的制备方法，包括以下步骤：
1)研磨、除铁、破碎：将重量百分比为59％的低铁高铝矾土熟料的40％、重量百分比为18％的烧结莫来石的40％和重量百分比为10％的硅线石加入研磨机中研磨至粒度小于0.045mm，研磨完成后进行除铁，制得粉料；
将重量百分比为59％的低铁高铝矾土熟料的60％和重量百分比为18％的烧结莫来石的60％破碎至粒径为1～3mm，制得骨料颗粒；
2)原料混碾：将步骤1)中的骨料颗粒加入混碾机中进行干混5min后，将占配合料总重量5％的硅溶胶加入混碾机中进行湿混5min，然后加入步骤1)中制得的粉料、重量百分比为5％的活性氧化铝微粉、重量百分比为5％的苏州土和重量百分比为3％的高纯度微硅粉，湿混20min后出料，制得混料；
3)成型制坯：将步骤2)中的混料加入摩擦压力机中，在125Mpa的压力下制得砖坯；
4)干燥、烧制：将步骤3)中制得的砖坯放入60℃的干燥炉中干燥36h,干燥完成后的水分含量≤1％；干燥完成后将其放入1350℃的窑炉中烧制6小时，然后转至1500℃的窑炉中烧制12h；
5)冷却、成品：烧制后炉冷至室温即可制得高荷软中铝砖成品。
所述低铁高铝矾土熟料中Al2O3的含量≥60％、Fe2O3的含量≤1.0％，所述低铁高铝矾土熟料的吸水率≤3.0％；所述烧结莫来石中Al2O3的含量为68～72％，Fe2O3的含量≤0.85％；所述硅线石为酸洗硅线石精粉，所述硅线石中Al2O3的含量≥54％、Fe2O3的含量≤1.0％；所述活性氧化铝微粉粒度：D90＝3μm，所述活性氧化铝微粉粒度呈双峰分布；所述高纯度微硅粉中SiO2的含量≥97％、粒度≤1μm，所述高纯度微硅粉中的微粒状态为高活性无定形态；所述硅溶胶中SiO2的含量≥30％、Na2O的含量≤0.1％，所述硅溶胶的粘度(25℃)≤7mPa.s。
经XRD和SEM分析，所制得的高荷软中铝砖主晶相为莫来石，少量石英相；检测其Al2O3含量为62.35％，Fe2O3含量0.67％；气孔率≤13.2％，体积密度2.69g/cc，荷重软化点：(2kg/cm2，开始温度)1526℃，(2kg/cm2，4％变形)≥1606℃。
实施例5
本实施例中的一种高荷软中铝砖，其由配合料和结合剂配制而成，所述配合料由下述重量百分比的原料配制而成：低铁高铝矾土熟料70％、烧结莫来石15％、硅线石6％、活性氧化铝微粉3％、苏州土4％、高纯度微硅粉2％，所述结合剂为硅溶胶，所述结合剂为配合料总重量的3％。
一种高荷软中铝砖的制备方法，包括以下步骤：
1)研磨、除铁、破碎：将重量百分比为70％的低铁高铝矾土熟料的40％、重量百分比为15％的烧结莫来石的40％和重量百分比为6％的硅线石加入研磨机中研磨至粒度小于0.045mm，研磨完成后进行除铁，制得粉料；
将重量百分比为70％的低铁高铝矾土熟料的60％和重量百分比为15％的烧结莫来石的60％破碎至粒径为1～3mm，制得骨料颗粒；
2)原料混碾：将步骤1)中的骨料颗粒加入混碾机中进行干混5min后，将占配合料总重量3％的硅溶胶加入混碾机中进行湿混5min，然后加入步骤1)中制得的粉料、重量百分比为3％的活性氧化铝微粉、重量百分比为4％的苏州土和重量百分比为2％的高纯度微硅粉，湿混20min后出料，制得混料；
3)成型制坯：将步骤2)中的混料加入摩擦压力机中，在125Mpa的压力下制得砖坯；
4)干燥、烧制：将步骤3)中制得的砖坯放入60℃的干燥炉中干燥36h,干燥完成后的水分含量≤1％；干燥完成后将其放入1350℃的窑炉中烧制6小时，然后转至1500℃的窑炉中烧制12h；
5)冷却、成品：烧制后炉冷至室温即可制得高荷软中铝砖成品。
所述低铁高铝矾土熟料中Al2O3的含量≥60％、Fe2O3的含量≤1.0％，所述低铁高铝矾土熟料的吸水率≤3.0％；所述烧结莫来石中Al2O3的含量为68～72％，Fe2O3的含量≤0.85％；所述硅线石为酸洗硅线石精粉，所述硅线石中Al2O3的含量≥54％、Fe2O3的含量≤1.0％；所述活性氧化铝微粉粒度：D90＝3μm，所述活性氧化铝微粉粒度呈双峰分布；所述高纯度微硅粉中SiO2的含量≥97％、粒度≤1μm，所述高纯度微硅粉中的微粒状态为高活性无定形态；所述硅溶胶中SiO2的含量≥30％、Na2O的含量≤0.1％，所述硅溶胶的粘度(25℃)≤7mPa.s。
经XRD和SEM分析，所制得的高荷软中铝砖主晶相为莫来石，少量石英相；检测其Al2O3含量为65.72％，Fe2O3含量0.78％；气孔率≤12.9％，体积密度2.77g/cc，荷重软化点：(2kg/cm2，开始温度)1539℃，(2kg/cm2，4％变形)≥1615℃。
本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应为权利要求所涵盖。
Claims (4)
1.一种高荷软中铝砖，其特征在于：其由配合料和结合剂配制而成，所述配合料由下述重量百分比的原料配制而成：低铁高铝矾土熟料53～80％、烧结莫来石10～20％、硅线石5～12％、活性氧化铝微粉1～6％、苏州土1～5％、高纯度微硅粉1～5％，所述结合剂为硅溶胶，所述结合剂为配合料总重量的3～8％。
2.根据权利要求1所述的高荷软中铝砖，其特征在于：所述低铁高铝矾土熟料中Al2O3的含量≥60％、Fe2O3的含量≤1.0％，所述低铁高铝矾土熟料的吸水率≤3.0％；所述烧结莫来石中Al2O3的含量为68～72％，Fe2O3的含量≤0.85％；所述硅线石为酸洗硅线石精粉，所述硅线石中Al2O3的含量≥54％、Fe2O3的含量≤1.0％；所述活性氧化铝微粉粒度：D90＝3μm，所述活性氧化铝微粉粒度呈双峰分布；所述高纯度微硅粉中SiO2的含量≥97％、粒度≤1μm，所述高纯度微硅粉中的微粒状态为高活性无定形态；所述硅溶胶中SiO2的含量≥30％、Na2O的含量≤0.1％，所述硅溶胶的粘度(25℃)≤7mPa.s。
3.一种如根据权利要求1所述的高荷软中铝砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)研磨、除铁、破碎：将重量百分比为53～80％的低铁高铝矾土熟料的40％、重量百分比为10～20％的烧结莫来石的40％和重量百分比为5～12％的硅线石加入研磨机中研磨至粒度小于0.045mm，研磨完成后进行除铁，制得粉料；
将重量百分比为53～80％的低铁高铝矾土熟料的60％和重量百分比为10～20％的烧结莫来石的60％破碎至粒径为1～3mm，制得骨料颗粒；
2)原料混碾：将步骤1)中的骨料颗粒加入混碾机中进行干混5min后，将占配合料总重量3～8％的硅溶胶加入混碾机中进行湿混5min，然后加入步骤1)中制得的粉料、重量百分比为1～6％的活性氧化铝微粉、重量百分比为1～5％的苏州土和重量百分比为1～5％的高纯度微硅粉，湿混20min后出料，制得混料；
3)成型制坯：将步骤2)中的混料加入摩擦压力机中，在125Mpa的压力下制得砖坯；
4)干燥、烧制：将步骤3)中制得的砖坯放入60℃的干燥炉中干燥36h,干燥完成后的水分含量≤1％；干燥完成后将其放入1350℃的窑炉中烧制6小时，然后转至1500℃的窑炉中烧制12h；
5)冷却、成品：烧制后炉冷至室温即可制得高荷软中铝砖成品。
4.根据权利要求3所述的高荷软中铝砖的制备方法，其特征在于：所述低铁高铝矾土熟料中Al2O3的含量≥60％、Fe2O3的含量≤1.0％，所述低铁高铝矾土熟料的吸水率≤3.0％；所述烧结莫来石中Al2O3的含量为68～72％，Fe2O3的含量≤0.85％；所述硅线石为酸洗硅线石精粉，所述硅线石中Al2O3的含量≥54％、Fe2O3的含量≤1.0％；所述活性氧化铝微粉粒度：D90＝3μm，所述活性氧化铝微粉粒度呈双峰分布；所述高纯度微硅粉中SiO2的含量≥97％、粒度≤1μm，所述高纯度微硅粉中的微粒状态为高活性无定形态；所述硅溶胶中SiO2的含量≥30％、Na2O的含量≤0.1％，所述硅溶胶的粘度(25℃)≤7mPa.s。
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