CN108129137A - 大型水泥回转窑用复合镁铝尖晶石砖及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型水泥回转窑用复合镁铝尖晶石砖及其生产方法，属于耐火材料领域，该复合镁铝尖晶石砖由电熔镁砂、海水镁砂、烧结镁铝尖晶石和氧化钇等组合物烧结而成。本耐火砖中引入稀土氧化钇，高温烧成过程中氧化钇能与原料中的杂质反应生成高温相，促进材料的烧结，达到提高产品体积密度、耐压强度和抗折强度，降低产品显气孔率的作用。同时这些高温相作为第二相晶粒在主晶相或晶粒间沉积作为应力集中的地方，使断裂在材料中的局部地方发生，避免了灾难性的破坏，提高了材料的抗热震稳定性。

Description

大型水泥回转窑用复合镁铝尖晶石砖及其生产方法
技术领域
本发明涉及耐火材料领域，具体地说，本发明涉及一种大型水泥回转窑用复合镁铝尖晶石砖及其生产方法。
背景技术
随着水泥窑生产工艺和机械性能的日益提高、产量的日益增大，对耐火材料要求也越来越苛刻。在水泥煅烧的过程中，温度变化很大，烧成带的温度最高可达1650℃，要求耐火材料能耐高温，有高的耐火度，能抗热震，有较高的热震稳定性能。在水泥煅烧的过程中，水泥窑和物料的重量及转动使耐火材料承受很大的负荷，同时高温流动的气流和物料不断地对耐火材料衬里冲刷、磨损，要求耐火材料有较高的强度，同时耐磨性能要好，以抗机械作用损毁。在高温下物料与燃料与砖体反应生成的硅酸盐、铁酸盐和碱盐造成了对耐火材料的化学侵蚀，窑内氧化-还原气氛的不断变化导致砖体结构不断疏松，导致上述盐类渗入加重，对砖体的损害也进一步加大，要求耐火材料具有相应的抗化学侵蚀性能。新型PC干法窑转速达180-210rph，窑体高转速、大直径和高温度，使窑内耐火材料所承受的热应力、机械应力和化学侵蚀的综合破坏效应比传统水泥窑大得多。这也对耐火材料提出了更高的要求。
稀土应用可分为传统产业和高新技术产业两大领域。在传统产业应用方面主要指应用于冶金、玻璃陶瓷、石油化工、轻工印染以及农林等方面。在高新技术产业方面主要指磁性材料、贮氢材料、稀土荧光、发光材料、汽车尾气净化用催化材料、稀土功能陶瓷材料等。但稀土用于耐火材料方面较少，从耐火材料上看，稀土氧化物性能优良，熔点高，化学性质活泼，易于其他的金属氧化物作用生成复合氧化物，是可以提高耐火材料性能的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种氧化钇复合镁铝尖晶石耐火砖，该耐火砖，具有较高的强度、优良的热震稳定性、抗碱盐侵蚀能力强等优点。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：大型水泥回转窑用复合镁铝尖晶石砖，该复合镁铝尖晶石砖的重量百分比计，原料组成为：
粒度为4.75-1.70mm电熔镁砂 14-18%
粒度为1.70-0.60mm电熔镁砂 20-25%
粒度为小于0.60mm电熔镁砂 22-24%
粒度为小于0.088mm海水镁砂 18-22%
粒度为3-1mm烧结镁铝尖晶石 10-15%
粒度为1-0mm烧结镁铝尖晶石 5-10%
粒度小于0.088mm氧化钇 0.5-1.5%
外加上述原料总量3-5%的木质素磺酸钙溶液的结合剂，其中，木质素磺酸钙溶液的固含量控制在50-55%。
优选的，所述电熔镁砂中MgO≥97%、SiO2＜1.0%，颗粒体积密度≥3.4g/cm3。
优选的，所述海水镁砂中MgO≥98%、SiO2＜0.25%。
优选的，所述烧结镁铝尖晶石中MgO 28-34%、Al2O3 64-70%、SiO2＜0. 5%。
优选的，所述氧化钇中Y2O3≥99%。
大型水泥回转窑用复合镁铝尖晶石砖的生产方法，包括以下步骤：
（1）配料，按配比称取各种原料，称取4.75-1.70mm电熔镁砂，1.70-0.60mm电熔镁砂，小于0.60mm电熔镁砂，3-1mm烧结镁铝尖晶石，1-0mm烧结镁铝尖晶石，于混合机中共混1-3分钟，再加入木质素磺酸钙溶液，混合1-4分钟，最后加入小于0.088mm海水镁砂和小于0.088mm氧化钇，混合5-10分钟，制得泥料；
（2）制坯：将步骤1得到的泥料经全自动液压机压制成砖坯；
（3）干燥：将步骤2中压制成型的砖坯放置于180℃-200℃下干燥12-24h；
（4）烧制：将干燥后的砖坯置于1650-1730℃的隧道窑中保温6-12h烧制成型；
（5）冷却：将烧制成型的砖坯自然冷却至室温，去除不合格品。
采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：
本发明的复合镁铝尖晶石砖引入稀土氧化钇，高温烧成过程中氧化钇能与原料中的杂质反应生成高温相，促进材料的烧结，达到提高产品体积密度、耐压强度和抗折强度，降低产品显气孔率的作用。同时这些高温相作为第二相晶粒在主晶相或晶粒间沉积作为应力集中的地方，使断裂在材料中的局部地方发生，避免了灾难性的破坏，提高了材料的抗热震稳定性。本发明耐火材料在使用过程中，材料中的氧化钇会与侵入的水泥熟料成分中的C2S和C4AF反应结合形成高熔点化合物Ca4Y6O(SiO4)6，阻止水泥熟料液相的进一步渗透，也提高了产品本身的挂窑皮性能。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
实施例1
大型水泥回转窑用复合镁铝尖晶石砖，该复合镁铝尖晶石砖的重量百分比组份如下：
粒度为4.75-1.70mm电熔镁砂 15%
粒度为1.70-0.60mm电熔镁砂 20%
粒度为小于0.60mm电熔镁砂 23%
粒度为小于0.088mm海水镁砂 22%
粒度为3-1mm烧结镁铝尖晶石 13%
粒度为1-0mm烧结镁铝尖晶石 6.2%
粒度小于0.088mm氧化钇 0.8%
外加上述原料总量4%的木质素磺酸钙溶液的结合剂，其中，木质素磺酸钙溶液的固含量控制在50-55%。其中：电熔镁砂：MgO≥97%，SiO2＜1.0%，颗粒体积密度≥3.4g/cm3；海水镁砂：MgO≥98%，SiO2＜0.25%；烧结镁铝尖晶石：MgO 28-34%，Al2O3 64-70%，SiO2＜0. 5%；氧化钇：Y2O3≥99%。
按下面的步骤进行
（1）配料，按配比称取各种原料，称取4.75-1.70mm电熔镁砂，1.70-0.60mm电熔镁砂，小于0.60mm电熔镁砂，3-1mm烧结镁铝尖晶石，1-0mm烧结镁铝尖晶石，于混合机中共混1-3分钟，再加入木质素磺酸钙溶液，混合1-4分钟，最后加入小于0.088mm海水镁砂和小于0.088mm氧化钇，混合5-10分钟，制得泥料；
（2）制坯：将步骤1得到的泥料经全自动液压机压制成砖坯；
（3）干燥：将步骤2中压制成型的砖坯放置于180℃-200℃下干燥12-24h；
（4）烧制：将干燥后的砖坯置于1680℃的隧道窑中保温10h烧制成型；
（5）冷却：将烧制成型的砖坯自然冷却至室温，去除不合格品。
所得产品的性能指标为：显气孔率14.3%，体积密度2.98g/cm3，常温耐压强度71MPa，荷重软化温度大于1700℃，热震稳定性（1100℃，水冷）15次，其抗侵蚀性、耐磨性及挂窑皮性能均较好。
实施例2
大型水泥回转窑用复合镁铝尖晶石砖，该复合镁铝尖晶石砖的重量百分比组份如下：
粒度为4.75-1.70mm电熔镁砂 16%
粒度为1.70-0.60mm电熔镁砂 24%
粒度为小于0.60mm电熔镁砂 22%
粒度为小于0.088mm海水镁砂 15.5%
粒度为3-1mm烧结镁铝尖晶石 14%
粒度为1-0mm烧结镁铝尖晶石 8%
粒度小于0.088mm氧化钇 0.5%
外加上述原料总量4%的木质素磺酸钙溶液的结合剂，其中，木质素磺酸钙溶液的固含量控制在50-55%。其中：电熔镁砂：MgO≥97%，SiO2＜1.0%，颗粒体积密度≥3.4g/cm3；海水镁砂：MgO≥98%，SiO2＜0.25%；烧结镁铝尖晶石：MgO 28-34%，Al2O3 64-70%，SiO2＜0. 5%；氧化钇：Y2O3≥99%。
按下面的步骤进行
（1）配料，按配比称取各种原料，称取4.75-1.70mm电熔镁砂，1.70-0.60mm电熔镁砂，小于0.60mm电熔镁砂，3-1mm烧结镁铝尖晶石，1-0mm烧结镁铝尖晶石，于混合机中共混1-3分钟，再加入木质素磺酸钙溶液，混合1-4分钟，最后加入小于0.088mm海水镁砂和小于0.088mm氧化钇，混合5-10分钟，制得泥料；
（2）制坯：将步骤1得到的泥料经全自动液压机压制成砖坯；
（3）干燥：将步骤2中压制成型的砖坯放置于180℃-200℃下干燥12-24h；
（4）烧制：将干燥后的砖坯置于1730℃的隧道窑中保温9h烧制成型；
（5）冷却：将烧制成型的砖坯自然冷却至室温，去除不合格品。
所得产品的性能指标为：显气孔率15.1%，体积密度2.97g/cm3，常温耐压强度64MPa，荷重软化温度大于1700℃，热震稳定性（1100℃，水冷）13次，其抗侵蚀性、耐磨性及挂窑皮性能均较好。
上面结合实例对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.大型水泥回转窑用复合镁铝尖晶石砖，其特征在于：该复合镁铝尖晶石砖的重量百分比计，原料组成为：
粒度为4.75-1.70mm电熔镁砂 14-18%
粒度为1.70-0.60mm电熔镁砂 20-25%
粒度为小于0.60mm电熔镁砂 22-24%
粒度为小于0.088mm海水镁砂 18-22%
粒度为3-1mm烧结镁铝尖晶石 10-15%
粒度为1-0mm烧结镁铝尖晶石 5-10%
粒度小于0.088mm氧化钇 0.5-1.5%
外加上述原料总量3-5%的木质素磺酸钙溶液的结合剂，其中，木质素磺酸钙溶液的固含量控制在50-55%。
2.根据权利要求1所述的大型水泥回转窑用复合镁铝尖晶石砖，其特征在于：所述电熔镁砂中MgO≥97%、SiO2＜1.0%，颗粒体积密度≥3.4g/cm3。
3.根据权利要求1所述的大型水泥回转窑用复合镁铝尖晶石砖，其特征在于：所述海水镁砂中MgO≥98%、SiO2＜0.25%。
4.根据权利要求1所述的大型水泥回转窑用复合镁铝尖晶石砖，其特征在于：所述烧结镁铝尖晶石中MgO 28-34%、Al2O3 64-70%、SiO2＜0. 5%。
5.根据权利要求1所述的大型水泥回转窑用复合镁铝尖晶石砖，其特征在于：所述氧化钇中Y2O3≥99%。
6.大型水泥回转窑用复合镁铝尖晶石砖的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）配料，按配比称取各种原料，称取4.75-1.70mm电熔镁砂，1.70-0.60mm电熔镁砂，小于0.60mm电熔镁砂，3-1mm烧结镁铝尖晶石，1-0mm烧结镁铝尖晶石，于混合机中共混1-3分钟，再加入木质素磺酸钙溶液，混合1-4分钟，最后加入小于0.088mm海水镁砂和小于0.088mm氧化钇，混合5-10分钟，制得泥料；
（2）制坯：将步骤1得到的泥料经全自动液压机压制成砖坯；
（3）干燥：将步骤2中压制成型的砖坯放置于180℃-200℃下干燥12-24h；
（4）烧制：将干燥后的砖坯置于1650-1730℃的隧道窑中保温6-12h烧制成型；
（5）冷却：将烧制成型的砖坯自然冷却至室温，去除不合格品。
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