CN107805077A - 复合型低铝格子砖及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合型低铝格子砖，包括带有多条气流通道的粘土质砖基体，在气流通道的内壁上复合有高硅质涂料层。本发明砖基体选择焦宝石、硅质粘土熟料、叶腊石生料、熔融石英、硅质粘土生料为主料，并添加少量的结合黏土和结合剂；气流通道内壁上复合的高硅质涂料层选择硅质叶蜡石、硅石、熔融石英、硅微粉为主料，并添加少量的结合黏土细粉、分散剂、结合剂、防沉剂，将高硅质涂料层原料配成浆料喷涂或注浆在气体通道表面进行烧制，使其与基体层形成整体。通过这种工艺，使格子砖一方面具备良好的抗热震性能，同时具备非常好的抗碱侵蚀、渗透性能，能够有效地延长使用寿命。

Description

复合型低铝格子砖及其生产方法

技术领域

本发明涉及大型焦炉用耐火材料，尤其是涉及一种焦炉蓄热室用复合型低铝格子砖，本发明还涉及该复合型低铝格子砖的生产方法。

背景技术

低铝格子砖是码放在大型焦炉蓄热室内，通过交替蓄热/放热来回收燃烧室排放出的高温烟气余热的一种多孔耐火砖。

传统焦炉格子砖通常采用粘土质耐火材料，其中Al₂O₃含量在40%~50%之间，这种粘土质格子砖热性能好，耐急冷急热，能够很好的满足蓄热室交替温差的急剧变化，在投产初期可表现出较好的使用效果。然而，随着使用时间的增长，焦炉高温燃烧烟尘中的碱性物质会逐渐沉积到格子砖的气流通道内壁上，尤其是目前多采用的复热式焦炉，高温燃烧烟尘中碱性物质的量更多，对格子砖的气流通道内壁侵蚀严重，从而导致格子砖开裂，气道内壁发泡、鼓胀，造成气道堵塞，直接影响焦炉燃烧室的供热和空气量的供应，导致焦炉不能正常工作。

研究表明，在工作状态下，格子砖中的莫来石、Al₂O₃成分与烟尘中的碱性物质会发生霞石化反应，产生大量的体积膨胀，是导致格子砖鼓胀、开裂、发泡的主要原因。因此，降低格子砖中的莫来石和Al₂O₃含量、提高SiO₂的含量可以有效地缓解上述情况的发生。同时SiO₂含量高，能够与烟尘中的碱性成分发生反应，在格子砖的表面会形成高粘度的致密防护釉层，能够有效阻止烟尘的进一步渗透，保护格子砖。SiO₂含量越高，釉层的粘度越大，抗渗透性能越好。然而，随着SiO₂含量的升高，Al₂O₃含量降低，具有良好耐急冷急热能力的莫来石成分会不断下降，在蓄热室交替温差的急剧变化中，格子砖易开裂，影响使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好的抗热震性能，同时具备良好的抗碱侵蚀及渗透性能的长寿命复合型低铝格子砖，本发明还提供该复合型低铝格子砖的生产方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的复合型低铝格子砖，包括带有多条气流通道的粘土质砖基体，在气流通道的内壁上复合有高硅质涂料层；其中：

所述高硅质涂料层是由原料硅质叶蜡石细粉、熔融石英、硅石细粉、硅微粉、结合黏土细粉以及外加分散剂、结合剂、防沉剂按下述重量份配比配制而成：硅质叶蜡石细粉0~70份，硅石细粉0~20份，熔融石英细粉10~20份，硅微粉5~10份，结合黏土5~10份，分散剂0.15~0.35份，结合剂20~40份，防沉剂0.3~1.2份；

所述砖基体是由原料焦宝石颗粒、硅质粘土熟料颗粒、叶腊石生料颗粒、熔融石英颗粒、硅石细粉、硅质粘土生料细粉、叶蜡石生料细粉、结合黏土和外加结合剂按下述重量配比配制而成：焦宝石颗粒0~40份、硅质粘土熟料颗粒0~40份、叶腊石生料颗粒0~40份、熔融石英颗粒12~15份、硅石细粉0~10份、硅质粘土生料细粉0~25份、叶蜡石生料细粉0~33份、结合黏土10~12份和外加结合剂4~8份。

在高硅质涂料层所用原料中，所述硅质叶蜡石细粉的粒度≤100目（可由牌号70、75、80叶蜡石细粉中的一种或两种以上混合而成）；所述硅石细粉的粒度≤120目；所述熔融石英细粉的粒度≤180目；所述结合黏土的粒度≤200目；所述硅微粉为95#硅微粉和97#硅微粉中的一种或两种。所述分散剂为多聚磷酸钠、超聚磷酸钠、六偏磷酸钠、FS10、FS20、F10中的一种或两种以上混合物；所述结合剂为水、1.1~1.2g/cm³的水玻璃或1.1~1.2g/cm³的亚硫酸纸浆废液；所述防沉剂为淀粉、糊精、羧甲基纤维素钠中的两种及两种以上的混合物。

在砖基体所用原料中，所述叶腊石生料颗粒粒度为2.5~1mm；所述焦宝石颗粒粒度为2.5~1mm；所述硅质粘土熟料颗粒粒度为2.5mm~1mm；所述熔融石英颗粒粒度为1~0.1mm；所述叶蜡石生料细粉和结合黏土的粒度≤200目；所述硅石细粉和硅质粘土生料细粉的粒度≤180目；所述外加结合剂为亚硫酸纸浆废液或水。

本发明复合型低铝格子砖的生产方法包括下述步骤：

第一步，砖坯的制备

按比例准确称量焦宝石颗粒、硅质粘土熟料颗粒、叶腊石生料颗粒、熔融石英颗粒、硅石细粉、硅质粘土生料细粉、叶蜡石生料细粉、结合黏土和外加结合剂，将上述原料混合均匀后制成带有气流通道的砖坯，然后将砖坯推入隧道窑中于40℃~120℃温度下干燥24小时，干燥后砖坯的显气孔率为18%~24%；

第二步，高硅质涂料层浆料的制备

按比例准确称量硅质叶蜡石细粉、硅石细粉、熔融石英细粉、硅微粉、结合黏土，入球磨机中混料8~12小时后，加入分散剂、结合剂、防沉剂，继续混料2~3小时，得到成品浆料密封保存；

第三步，复合砖坯的制备

将第二步制备的成品浆料喷涂或注浆在第一步制成的砖坯的气流通道表面，形成1.0~2.5mm厚的浆料涂层；

第四步，干燥、烧成

将第三步制成的复合砖坯入隧道窑40°C~120°C温度下干燥24~36小时，然后在隧道窑中于1300°C~1350°C温度下烧成，烧制时间10~12小时，得到复合型低铝格子砖成品。

烧成后的复合型低铝格子砖依照用户砖型图纸尺寸及外观要求逐块进行检验，并按批次对成品砖的理化指标进行抽检。

本发明的优点在于使格子砖砖基体和气流通道表面同时具备良好的抗热震性能和良好的抗碱侵蚀和渗透能力，提高了砖的使用寿命，减少了因修补和更换造成的损失。其优点具体表现在以下几个方面：

（1）砖基体采用低铝材质并添加少量的熔融石英，与传统低铝格子砖相比，在仍具备一定的抗碱侵蚀和渗透性能基础上，耐急冷急热性能方面得以大幅提高；

（2）成品格子砖的气流通道表面复合的高硅质涂料层作为工作层，由于高硅质涂料层原料中SiO₂的含量较高，在使用过程中能够形成粘度非常大且致密的釉层，可有效阻止气体的渗透；同时，工作层采用浆体形式与砖基体进行复合，气孔率低、气孔孔径小，也能够很好地抑制气体的渗透。

（3）通过复合的工艺，将两种具有不同性能特点的材质结合在一起，使格子砖同时具备良好的耐急冷急热性能和抗碱侵蚀、渗透性能，有效延长了焦炉的修补和更换时间。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的复合型低铝格子砖，包括带有多条气流通道1的粘土质砖基体2，在气流通道1的内壁上复合有高硅质涂料层3。

下面通过具体实施例对本发明做更加详细的说明。

下表1为实施例1~6中粘土质砖基体2的原料组成（按重量百分比计）：

表1

下表2为实施例1~6中高硅质涂料层3的原料组成（按重量百分比计）：

表2

本发明复合型低铝格子砖的生产方法包括下述步骤（实施例1~6的生产方法相同）：

第一步，砖坯的制备

按表1中比例准确称量各原料，将原料先放入混碾机中干混3~5分钟，然后加入结合剂再混碾5~8分钟，形成均匀的泥料；将泥料在压砖机内（压力80~120MPa）压制成带有气体通道的砖坯，然后将成型砖坯送入隧道窑中于40℃~120℃温度下干燥24小时，干燥后砖坯的显气孔率为16%~24%；

第二步，高硅质涂料层浆料的制备

按表2比例准确称量各原料，倒入带有硅石介质的球磨机中混料8~12小时后，加入外加的分散剂、结合剂、防沉剂继续混料2~3小时，得到均匀的成品浆料密封保存；

第三步，复合砖坯的制备

将第二步制备的成品浆料通过一次货多次喷涂，或采用注浆等工艺粘附在第一步制成的砖坯的气流通道表面，形成1.0~2.5mm厚的浆料涂层；

第四步，干燥、烧成

将第三步制成的复合砖坯入隧道窑40°C~120°C温度下干燥24~36小时，然后再推入隧道窑中进行烧成，烧成温度控制在1300°C~1350°C之间，烧制时间10~12小时，随后冷却至室温出窑，得到如图1所示的复合型低铝格子砖成品。照按砖型图纸尺寸和外观要求进行逐块检验，并按批次对复合流钢砖指标进行抽检。检验合格的产品按包装要求进行包装出厂，发往客户。

本发明生产的成品复合型格子砖的砖基体2和高硅质涂料层3的理化指标如下表3。

表3

从表3可以看出，高硅质涂料层（工作层）和砖基体均具有较高的耐火度和荷重软化温度，完全能满足焦炉蓄热室高温使用的环境要求。同时，砖基体和工作层均具有较好的耐急冷急热性能，其1100°C水冷次数均大于30次，能够很好满足蓄热室冷热交替变化的环境；且砖基体和工作层材料的SiO₂含量均较高、Al₂O₃含量较低，使用过程中几乎不会发生膨胀、起泡等情况，产品结构稳定，且能够形成致密的釉层，有效抑制碱性物质的侵蚀和渗透，大幅提高了蓄热室格子砖的使用寿命。

Claims (5)

1.一种复合型低铝格子砖，包括带有多条气流通道的粘土质砖基体，其特征在于：所述气流通道的内壁上复合有高硅质涂料层；其中：

所述高硅质涂料层是由原料硅质叶蜡石细粉、熔融石英、硅石细粉、硅微粉、结合黏土细粉以及外加分散剂、结合剂、防沉剂按下述重量份配比配制而成：硅质叶蜡石细粉0~70份，硅石细粉0~20份，熔融石英细粉10~20份，硅微粉5~10份，结合黏土5~10份，分散剂0.15~0.35份，结合剂20~40份，防沉剂0.3~1.2份；

所述砖基体是由原料焦宝石颗粒、硅质粘土熟料颗粒、叶腊石生料颗粒、熔融石英颗粒、硅石细粉、硅质粘土生料细粉、叶蜡石生料细粉、结合黏土和外加结合剂按下述重量配比配制而成：焦宝石颗粒0~40份、硅质粘土熟料颗粒0~40份、叶腊石生料颗粒0~40份、熔融石英颗粒12~15份、硅石细粉0~10份、硅质粘土生料细粉0~25份、叶蜡石生料细粉0~33份、结合黏土10~12份和外加结合剂4~8份。

2.根据权利要求1所述的复合型低铝格子砖，其特征在于：所述高硅质涂料层所用原料中，所述硅质叶蜡石细粉的粒度≤100目；所述硅石细粉的粒度≤120目；所述熔融石英细粉的粒度≤180目；所述结合黏土的粒度≤200目；所述硅微粉为95#硅微粉和97#硅微粉中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的复合型低铝格子砖，其特征在于：所述高硅质涂料层所用原料中，所述分散剂为多聚磷酸钠、超聚磷酸钠、六偏磷酸钠、FS10、FS20、F10中的一种或两种以上混合物；所述结合剂为水、1.1~1.2g/cm³的水玻璃或1.1~1.2g/cm³的亚硫酸纸浆废液；所述防沉剂为淀粉、糊精、羧甲基纤维素钠中的两种及两种以上的混合物。

4.根据权利要求1所述的复合型低铝格子砖，其特征在于：所述砖基体所用原料中，所述叶腊石生料颗粒粒度为2.5~1mm；所述焦宝石颗粒粒度为2.5~1mm；所述硅质粘土熟料颗粒粒度为2.5mm~1mm；所述熔融石英颗粒粒度为1~0.1mm；所述叶蜡石生料细粉和结合黏土的粒度≤200目；所述硅石细粉和硅质粘土生料细粉的粒度≤180目；所述外加结合剂为亚硫酸纸浆废液或水。

5.权利要求1所述复合型低铝格子砖的生产方法，其特征在于：包括下述步骤：

第一步，砖坯的制备

按比例准确称量焦宝石颗粒、硅质粘土熟料颗粒、叶腊石生料颗粒、熔融石英颗粒、硅石细粉、硅质粘土生料细粉、叶蜡石生料细粉、结合黏土和外加结合剂，将上述原料混合均匀后制成带有气流通道的砖坯，然后将砖坯推入隧道窑中于40℃~120℃温度下干燥24小时，干燥后砖坯的显气孔率为18%~24%；

第二步，高硅质涂料层浆料的制备

按比例准确称量硅质叶蜡石细粉、硅石细粉、熔融石英细粉、硅微粉、结合黏土，入球磨机中混料8~12小时后，加入分散剂、结合剂、防沉剂，继续混料2~3小时，得到成品浆料密封保存；

第三步，复合砖坯的制备

将第二步制备的成品浆料喷涂或注浆在第一步制成的砖坯的气流通道表面，形成1.0~2.5mm厚的浆料涂层；

第四步，干燥、烧成

将第三步制成的复合砖坯入隧道窑40°C~120°C温度下干燥24~36小时，然后在隧道窑中于1300°C~1350°C温度下烧成，烧制时间10~12小时，得到复合型低铝格子砖成品。