CN107840638A - 一种瓷化铝耐磨砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于耐火材料技术领域，特别涉及一种瓷化铝耐磨砖及其制备方法。主要解决现有耐火材料存在的耐磨性能差的技术问题。本发明的技术方案是：一种瓷化铝耐磨砖，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：氧化铝质瓷化铝颗粒50～70％、碳化硅颗粒10～20％、铝矾土熟料10～30％、苏州土3～11％；所述结合剂为固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液的混合物，所述结合剂的添加量为配合料总重量的3～8％。一种瓷化铝耐碱砖的制备方法，包括以下步骤：1)氧化铝质瓷化铝原料的制备；2)结合剂的制备；3)原料混碾；4)成型制坯；5)干燥；6)、烧制；7)冷却、成品。本发明具有高耐磨、使用寿命长、可低温烧成等优点。

Description

一种瓷化铝耐磨砖及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，特别涉及一种瓷化铝耐磨砖及其制备方法。
背景技术
工业生产中，回转窑应用领域广泛，典型的有水泥工业、石灰煅烧、铝矾土煅烧等行业。所用回转窑窑头、窑尾低温区域工作层材料的良好耐磨性，一直是相关科技工作者关注的重点之一。
但是，现有耐火材料的耐磨性能较差，如何将废旧陶瓷绝缘子应用至耐火材料中以提高其耐磨性能、延长其使用寿命，是工业上亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种瓷化铝耐磨砖及其制备方法，解决现有耐火材料存在的耐磨性能差的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种瓷化铝耐磨砖，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：氧化铝质瓷化铝颗粒50～70％、碳化硅颗粒10～20％、铝矾土熟料10～30％、苏州土3～11％；所述结合剂为固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液的混合物，所述结合剂中固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液重量比为1:3～2:3，所述结合剂的添加量为配合料总重量的3～8％。
进一步，所述氧化铝质瓷化铝颗粒为废旧陶瓷回收加工后制得的耐火材料，所述氧化铝质瓷化铝颗粒的粒度为1～5mm，所述氧化铝质瓷化铝颗粒中Al2O3的含量为75～85％，所述氧化铝质瓷化铝颗粒的主晶相为刚玉相，其次为莫来石，含有微量高硅氧玻璃相；所述碳化硅颗粒的粒度为0.088-1mm，所述碳化硅颗粒中SiC的含量≥95％；所述铝矾土熟料中Al2O3的含量≥85％、Fe2O3的含量≤1.5％，所述铝矾土熟料的粒度≤0.045mm；所述苏州土为软质耐火粘土，所述苏州土中Al2O3的含量为38～42％；所述固体磷酸二氢铝为白色粉末，所述固体磷酸二氢铝中P2O5的含量为63～67％，Al2O3的含量为16～18％。
一种瓷化铝耐磨砖的制备方法，包括以下步骤：
1)氧化铝质瓷化铝原料的制备：
A.从废旧的陶瓷绝缘子中挑选出表面干净无杂物的氧化铝质废旧陶瓷绝缘子；
B.将挑选出的氧化铝质废旧陶瓷绝缘子放入颚式破碎机中进行初步破碎；然后采用圆锥破碎机进行进一步破碎，制得粒度为1～5mm的颗粒；
C.对上述颗粒进行除铁后制得氧化铝质瓷化铝原料；
2)结合剂的制备：取重量比为1:3～2:3的固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液，搅拌均匀后备用；
3)原料混碾：将重量百分比为50～70％的步骤1)中制得的氧化铝质瓷化铝、重量百分比为10～20％的碳化硅颗粒加入混碾机中干混3min后，将占配合料总重量3～8％的步骤2)中制得的结合剂加入混碾机中进行湿混5min，然后加入重量百分比为10～30％的铝矾土熟料和重量百分比为3～11％的苏州土混碾30min后出料，出料后密封困料6～8h，制得混料；
4)成型制坯：将步骤3)中的混料加入摩擦压力机中，在100Mpa的压力下制得砖坯；
5)干燥：将步骤4)中制得的砖坯放入50℃的干燥炉中干燥24h,干燥完成后的水分含量≤1％；
6)烧制：将干燥完成后的砖坯放入600℃的窑炉中烧制6小时；
7)冷却、成品：烧制后炉冷至室温即可制得瓷化铝耐磨砖成品。
进一步，所述氧化铝质瓷化铝颗粒为废旧陶瓷回收加工后制得的耐火材料，所述氧化铝质瓷化铝颗粒的粒度为1～5mm，所述氧化铝质瓷化铝颗粒中Al2O3的含量为75～85％，所述氧化铝质瓷化铝颗粒的主晶相为刚玉相，其次为莫来石，含有微量高硅氧玻璃相；所述碳化硅颗粒的粒度为0.088-1mm，所述碳化硅颗粒中SiC的含量≥95％；所述铝矾土熟料中Al2O3的含量≥85％、Fe2O3的含量≤1.5％，所述铝矾土熟料的粒度≤0.045mm；所述苏州土为软质耐火粘土，所述苏州土中Al2O3的含量为38～42％；所述固体磷酸二氢铝为白色粉末，所述固体磷酸二氢铝中P2O5的含量为63～67％，Al2O3的含量为16～18％。
本发明利用废弃的氧化铝质陶瓷绝缘子制成的瓷化铝颗粒作为耐磨砖主要原料，充分发挥了氧化铝质陶瓷的高机械强度、高耐磨性的优势，且成本低廉；采用圆锥破碎机破碎瓷化铝颗粒，可以达到一定颗粒整形的效果，减少长柱状破碎产物的产生，有助于提高半成品坯的致密度，进而有助于瓷化铝耐磨砖产品的致密度；碳化硅0.088-1mm细颗粒的引入，充分发挥碳化硅质原料优异的抗磨损性能，而且规避了≤1mm的细颗粒氧化铝质瓷化铝因含有较多绝缘子表面釉层而带来的低融物较多、抗磨损性能差的弊端；固体磷酸二氢铝的引入，利用了磷酸盐类结合剂结合的耐火材料抗热震性好、耐磨性好、抗高温气流冲刷性好的特点，同时其可以在较低温度下即产生高强度，可实现低温烧成。
本发明中制得的瓷化铝耐磨砖应用于活性石灰回转窑窑头、窑尾低温带，体现出良好的、抵抗物料磨蚀的能力，综合使用寿命比原有硅莫砖提高60％以上，具有高耐磨、使用寿命长、可低温烧成等优点。
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
本实施例中的一种瓷化铝耐磨砖，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：氧化铝质瓷化铝颗粒60％、碳化硅颗粒10％、铝矾土熟料25％、苏州土5％；所述结合剂为固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液的混合物，所述结合剂中固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液重量比为1:3，所述结合剂的添加量为配合料总重量的4％。
一种瓷化铝耐磨砖的制备方法，包括以下步骤：
1)氧化铝质瓷化铝原料的制备：
A.从废旧的陶瓷绝缘子中挑选出表面干净无杂物的氧化铝质废旧陶瓷绝缘子；
B.将挑选出的氧化铝质废旧陶瓷绝缘子放入颚式破碎机中进行初步破碎；然后采用圆锥破碎机进行进一步破碎，制得粒度为1～5mm的颗粒；
C.对上述颗粒进行除铁后制得氧化铝质瓷化铝原料；
2)结合剂的制备：取重量比为1:3的固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液，搅拌均匀后备用；
3)原料混碾：将重量百分比为60％的步骤1)中制得的氧化铝质瓷化铝、重量百分比为10％的碳化硅颗粒加入混碾机中干混3min后，将占配合料总重量4％的步骤2)中制得的结合剂加入混碾机中进行湿混5min，然后加入重量百分比为25％的铝矾土熟料和重量百分比为5％的苏州土混碾30min后出料，出料后密封困料6～8h，制得混料；
4)成型制坯：将步骤3)中的混料加入摩擦压力机中，在100Mpa的压力下制得砖坯；
5)干燥：将步骤4)中制得的砖坯放入50℃的干燥炉中干燥24h,干燥完成后的水分含量为0.96％；
6)烧制：将干燥完成后的砖坯放入600℃的窑炉中烧制6小时；
7)冷却、成品：烧制后炉冷至室温即可制得瓷化铝耐磨砖成品。
所述氧化铝质瓷化铝颗粒为废旧陶瓷回收加工后制得的耐火材料，所述氧化铝质瓷化铝颗粒的粒度为1～5mm，所述氧化铝质瓷化铝颗粒中Al2O3的含量为75～85％，所述氧化铝质瓷化铝颗粒的主晶相为刚玉相，其次为莫来石，含有微量高硅氧玻璃相；所述碳化硅颗粒的粒度为0.088-1mm，所述碳化硅颗粒中SiC的含量≥95％；所述铝矾土熟料中Al2O3的含量≥85％、Fe2O3的含量≤1.5％，所述铝矾土熟料的粒度≤0.045mm；所述苏州土为软质耐火粘土，所述苏州土中Al2O3的含量为38～42％；所述固体磷酸二氢铝为白色粉末，所述固体磷酸二氢铝中P2O5的含量为63～67％，Al2O3的含量为16～18％。
本实施例所制得的瓷化铝耐磨砖中Al2O3的含量为78.32％，SiC的含量为9.1％、Fe2O3含量为1.27％；经XRD和SEM分析，其主晶相为刚玉、莫来石，含有少量高硅氧玻璃相。
实施例2
本实施例中的一种瓷化铝耐磨砖，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：氧化铝质瓷化铝颗粒50％、碳化硅颗粒17％、铝矾土熟料30％、苏州土3％；所述结合剂为固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液的混合物，所述结合剂中固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液重量比为1:3，所述结合剂的添加量为配合料总重量的3％。
一种瓷化铝耐磨砖的制备方法，包括以下步骤：
1)氧化铝质瓷化铝原料的制备：
A.从废旧的陶瓷绝缘子中挑选出表面干净无杂物的氧化铝质废旧陶瓷绝缘子；
B.将挑选出的氧化铝质废旧陶瓷绝缘子放入颚式破碎机中进行初步破碎；然后采用圆锥破碎机进行进一步破碎，制得粒度为1～5mm的颗粒；
C.对上述颗粒进行除铁后制得氧化铝质瓷化铝原料；
2)结合剂的制备：取重量比为1:3的固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液，搅拌均匀后备用；
3)原料混碾：将重量百分比为50％的步骤1)中制得的氧化铝质瓷化铝、重量百分比为17％的碳化硅颗粒加入混碾机中干混3min后，将占配合料总重量3％的步骤2)中制得的结合剂加入混碾机中进行湿混5min，然后加入重量百分比为30％的铝矾土熟料和重量百分比为3％的苏州土混碾30min后出料，出料后密封困料6～8h，制得混料；
4)成型制坯：将步骤3)中的混料加入摩擦压力机中，在100Mpa的压力下制得砖坯；
5)干燥：将步骤4)中制得的砖坯放入50℃的干燥炉中干燥24h,干燥完成后的水分含量为0.92％；
6)烧制：将干燥完成后的砖坯放入600℃的窑炉中烧制6小时；
7)冷却、成品：烧制后炉冷至室温即可制得瓷化铝耐磨砖成品。
所述氧化铝质瓷化铝颗粒为废旧陶瓷回收加工后制得的耐火材料，所述氧化铝质瓷化铝颗粒的粒度为1～5mm，所述氧化铝质瓷化铝颗粒中Al2O3的含量为75～85％，所述氧化铝质瓷化铝颗粒的主晶相为刚玉相，其次为莫来石，含有微量高硅氧玻璃相；所述碳化硅颗粒的粒度为0.088-1mm，所述碳化硅颗粒中SiC的含量≥95％；所述铝矾土熟料中Al2O3的含量≥85％、Fe2O3的含量≤1.5％，所述铝矾土熟料的粒度≤0.045mm；所述苏州土为软质耐火粘土，所述苏州土中Al2O3的含量为38～42％；所述固体磷酸二氢铝为白色粉末，所述固体磷酸二氢铝中P2O5的含量为63～67％，Al2O3的含量为16～18％。
本实施例所制得的瓷化铝耐磨砖中Al2O3的含量为78.36％，SiC的含量为9.21％、Fe2O3含量为1.22％；经XRD和SEM分析，其主晶相为刚玉、莫来石，含有少量高硅氧玻璃相。
实施例3
本实施例中的一种瓷化铝耐磨砖，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：氧化铝质瓷化铝颗粒59％、碳化硅颗粒20％、铝矾土熟料10％、苏州土11％；所述结合剂为固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液的混合物，所述结合剂中固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液重量比为2:3，所述结合剂的添加量为配合料总重量的5％。
一种瓷化铝耐磨砖的制备方法，包括以下步骤：
1)氧化铝质瓷化铝原料的制备：
A.从废旧的陶瓷绝缘子中挑选出表面干净无杂物的氧化铝质废旧陶瓷绝缘子；
B.将挑选出的氧化铝质废旧陶瓷绝缘子放入颚式破碎机中进行初步破碎；然后采用圆锥破碎机进行进一步破碎，制得粒度为1～5mm的颗粒；
C.对上述颗粒进行除铁后制得氧化铝质瓷化铝原料；
2)结合剂的制备：取重量比为2:3的固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液，搅拌均匀后备用；
3)原料混碾：将重量百分比为59％的步骤1)中制得的氧化铝质瓷化铝、重量百分比为20％的碳化硅颗粒加入混碾机中干混3min后，将占配合料总重量5％的步骤2)中制得的结合剂加入混碾机中进行湿混5min，然后加入重量百分比为10％的铝矾土熟料和重量百分比为11％的苏州土混碾30min后出料，出料后密封困料6～8h，制得混料；
4)成型制坯：将步骤3)中的混料加入摩擦压力机中，在100Mpa的压力下制得砖坯；
5)干燥：将步骤4)中制得的砖坯放入50℃的干燥炉中干燥24h,干燥完成后的水分含量为0.87％；
6)烧制：将干燥完成后的砖坯放入600℃的窑炉中烧制6小时；
7)冷却、成品：烧制后炉冷至室温即可制得瓷化铝耐磨砖成品。
所述氧化铝质瓷化铝颗粒为废旧陶瓷回收加工后制得的耐火材料，所述氧化铝质瓷化铝颗粒的粒度为1～5mm，所述氧化铝质瓷化铝颗粒中Al2O3的含量为75～85％，所述氧化铝质瓷化铝颗粒的主晶相为刚玉相，其次为莫来石，含有微量高硅氧玻璃相；所述碳化硅颗粒的粒度为0.088-1mm，所述碳化硅颗粒中SiC的含量≥95％；所述铝矾土熟料中Al2O3的含量≥85％、Fe2O3的含量≤1.5％，所述铝矾土熟料的粒度≤0.045mm；所述苏州土为软质耐火粘土，所述苏州土中Al2O3的含量为38～42％；所述固体磷酸二氢铝为白色粉末，所述固体磷酸二氢铝中P2O5的含量为63～67％，Al2O3的含量为16～18％。
本实施例所制得的瓷化铝耐磨砖中Al2O3的含量为78.23％，SiC的含量为8.97％、Fe2O3含量为1.16％；经XRD和SEM分析，其主晶相为刚玉、莫来石，含有少量高硅氧玻璃相。
实施例4
本实施例中的一种瓷化铝耐磨砖，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：氧化铝质瓷化铝颗粒70％、碳化硅颗粒10％、铝矾土熟料10％、苏州土10％；所述结合剂为固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液的混合物，所述结合剂中固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液重量比为2:3，所述结合剂的添加量为配合料总重量的8％。
一种瓷化铝耐磨砖的制备方法，包括以下步骤：
1)氧化铝质瓷化铝原料的制备：
A.从废旧的陶瓷绝缘子中挑选出表面干净无杂物的氧化铝质废旧陶瓷绝缘子；
B.将挑选出的氧化铝质废旧陶瓷绝缘子放入颚式破碎机中进行初步破碎；然后采用圆锥破碎机进行进一步破碎，制得粒度为1～5mm的颗粒；
C.对上述颗粒进行除铁后制得氧化铝质瓷化铝原料；
2)结合剂的制备：取重量比为2:3的固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液，搅拌均匀后备用；
3)原料混碾：将重量百分比为70％的步骤1)中制得的氧化铝质瓷化铝、重量百分比为10％的碳化硅颗粒加入混碾机中干混3min后，将占配合料总重量8％的步骤2)中制得的结合剂加入混碾机中进行湿混5min，然后加入重量百分比为10％的铝矾土熟料和重量百分比为10％的苏州土混碾30min后出料，出料后密封困料6～8h，制得混料；
4)成型制坯：将步骤3)中的混料加入摩擦压力机中，在100Mpa的压力下制得砖坯；
5)干燥：将步骤4)中制得的砖坯放入50℃的干燥炉中干燥24h,干燥完成后的水分含量为0.95％；
6)烧制：将干燥完成后的砖坯放入600℃的窑炉中烧制6小时；
7)冷却、成品：烧制后炉冷至室温即可制得瓷化铝耐磨砖成品。
所述氧化铝质瓷化铝颗粒为废旧陶瓷回收加工后制得的耐火材料，所述氧化铝质瓷化铝颗粒的粒度为1～5mm，所述氧化铝质瓷化铝颗粒中Al2O3的含量为75～85％，所述氧化铝质瓷化铝颗粒的主晶相为刚玉相，其次为莫来石，含有微量高硅氧玻璃相；所述碳化硅颗粒的粒度为0.088-1mm，所述碳化硅颗粒中SiC的含量≥95％；所述铝矾土熟料中Al2O3的含量≥85％、Fe2O3的含量≤1.5％，所述铝矾土熟料的粒度≤0.045mm；所述苏州土为软质耐火粘土，所述苏州土中Al2O3的含量为38～42％；所述固体磷酸二氢铝为白色粉末，所述固体磷酸二氢铝中P2O5的含量为63～67％，Al2O3的含量为16～18％。
本实施例所制得的瓷化铝耐磨砖中Al2O3的含量为78.15％，SiC的含量为9.12％、Fe2O3含量为1.28％；经XRD和SEM分析，其主晶相为刚玉、莫来石，含有少量高硅氧玻璃相。
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)

1.一种瓷化铝耐磨砖，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：氧化铝质瓷化铝颗粒50～70％、碳化硅颗粒10～20％、铝矾土熟料10～30％、苏州土3～11％；所述结合剂为固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液的混合物，所述结合剂中固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液重量比为1:3～2:3，所述结合剂的添加量为配合料总重量的3～8％。
2.根据权利要求1所述的瓷化铝耐磨砖，其特征在于：所述氧化铝质瓷化铝颗粒为废旧陶瓷回收加工后制得的耐火材料，所述氧化铝质瓷化铝颗粒的粒度为1～5mm，所述氧化铝质瓷化铝颗粒中Al2O3的含量为75～85％，所述氧化铝质瓷化铝颗粒的主晶相为刚玉相，其次为莫来石，含有微量高硅氧玻璃相；所述碳化硅颗粒的粒度为0.088-1mm，所述碳化硅颗粒中SiC的含量≥95％；所述铝矾土熟料中Al2O3的含量≥85％、Fe2O3的含量≤1.5％，所述铝矾土熟料的粒度≤0.045mm；所述苏州土为软质耐火粘土，所述苏州土中Al2O3的含量为38～42％；所述固体磷酸二氢铝为白色粉末，所述固体磷酸二氢铝中P2O5的含量为63～67％，Al2O3的含量为16～18％。
3.一种如根据权利要求1所述的瓷化铝耐磨砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)氧化铝质瓷化铝原料的制备：
A.从废旧的陶瓷绝缘子中挑选出表面干净无杂物的氧化铝质废旧陶瓷绝缘子；
B.将挑选出的氧化铝质废旧陶瓷绝缘子放入颚式破碎机中进行初步破碎；然后采用圆锥破碎机进行进一步破碎，制得粒度为1～5mm的颗粒；
C.对上述颗粒进行除铁后制得氧化铝质瓷化铝原料；
2)结合剂的制备：取重量比为1:3～2:3的固体磷酸二氢铝和亚硫酸纸浆废液，搅拌均匀后备用；
3)原料混碾：将重量百分比为50～70％的步骤1)中制得的氧化铝质瓷化铝、重量百分比为10～20％的碳化硅颗粒加入混碾机中干混3min后，将占配合料总重量3～8％的步骤2)中制得的结合剂加入混碾机中进行湿混5min，然后加入重量百分比为10～30％的铝矾土熟料和重量百分比为3～11％的苏州土混碾30min后出料，出料后密封困料6～8h，制得混料；
4)成型制坯：将步骤3)中的混料加入摩擦压力机中，在100Mpa的压力下制得砖坯；
5)干燥：将步骤4)中制得的砖坯放入50℃的干燥炉中干燥24h,干燥完成后的水分含量≤1％；
6)烧制：将干燥完成后的砖坯放入600℃的窑炉中烧制6小时；
7)冷却、成品：烧制后炉冷至室温即可制得瓷化铝耐磨砖成品。
4.根据权利要求3所述的瓷化铝耐磨砖的制备方法，其特征在于：所述氧化铝质瓷化铝颗粒为废旧陶瓷回收加工后制得的耐火材料，所述氧化铝质瓷化铝颗粒的粒度为1～5mm，所述氧化铝质瓷化铝颗粒中Al2O3的含量为75～85％，所述氧化铝质瓷化铝颗粒的主晶相为刚玉相，其次为莫来石，含有微量高硅氧玻璃相；所述碳化硅颗粒的粒度为0.088-1mm，所述碳化硅颗粒中SiC的含量≥95％；所述铝矾土熟料中Al2O3的含量≥85％、Fe2O3的含量≤1.5％，所述铝矾土熟料的粒度≤0.045mm；所述苏州土为软质耐火粘土，所述苏州土中Al2O3的含量为38～42％；所述固体磷酸二氢铝为白色粉末，所述固体磷酸二氢铝中P2O5的含量为63～67％，Al2O3的含量为16～18％。
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