CN108516846A - 一种热风炉硅砖及其制备方法 - Google Patents

一种热风炉硅砖及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108516846A
CN108516846A CN201810363614.4A CN201810363614A CN108516846A CN 108516846 A CN108516846 A CN 108516846A CN 201810363614 A CN201810363614 A CN 201810363614A CN 108516846 A CN108516846 A CN 108516846A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silica brick
mass ratio
added
parts
stirred
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201810363614.4A
Other languages
English (en)
Inventor
陈琪峰
庄文琴
丁正颖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201810363614.4A priority Critical patent/CN108516846A/zh
Publication of CN108516846A publication Critical patent/CN108516846A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/66—Monolithic refractories or refractory mortars, including those whether or not containing clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/349—Clays, e.g. bentonites, smectites such as montmorillonite, vermiculites or kaolines, e.g. illite, talc or sepiolite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/447—Phosphates or phosphites, e.g. orthophosphate, hypophosphite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明公开了一种热风炉硅砖及其制备方法，属于耐火材料技术领域。本发明将膨润土用丙烯酸作为一次改性剂，再选用含有三个‑COOH、一个‑OH的改性剂柠檬酸对其进行二次改性，反应生成的膨润土片层上的二级触角极大地增大了膨润土的层间距，且长链的触角使膨润土不易团聚，颗粒度变更小，结构更加疏松，加入硅砖提高了气孔分布的均匀性，减缓气孔簇团局部集中情况，同时吸附结合剂和矿化剂，使其更好地作用于硅砖。本发明解决了目前硅砖中结合剂种类繁多且加入量大，致使生产工艺复杂，硅砖在烧成后水分排除留下的气孔分布不均匀，气孔簇团局部集中情况突出，影响了硅砖导热率提高的问题。

Description

一种热风炉硅砖及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种热风炉硅砖及其制备方法。
背景技术
热风炉硅砖，属于耐火材料类的产品之一。硅砖作为最早使用的一种廉价的耐火材料，无论国内还是国外，其生产和应用的历史都已经过了一个很长的阶段。然而，随着冶炼技术的进步和耐火材料生产的发展，普通的硅砖已经难以满足和适应冶炼新技术对耐火材料的更高要求，从而对硅砖的前途和发展方向提出了新的课题。为了解决硅砖面临的濒临淘汰的命运，耐火材料行业不断寻求硅砖的生产方法，开辟新的技术解决措施，优质硅砖亦就应运而生，得到了极大的重视和广泛的研究与应用。硅砖是SiO2含量在93%以上的酸性耐火材料，具有荷重软化点高、高温下体积膨胀小，耐酸性渣侵蚀的特点，主要用在热风炉、玻璃熔窑和有色金属冶炼工业中。
在热风炉内，废弃物与炉衬在高温下直接接触，一方面炉渣会附着在炉衬上， 另一方面杂质也会侵入炉衬，同时废弃物的投入必然引起温度的变化，所以要求热风炉用材料具有耐磨、耐碱耐蚀、防结皮、高抗氧化性、优异的热震稳定性，传统的粘土砖、高铝砖已经不满足使用要求，浇注料或可塑料由于是不定形材料，存在不易施工等特点也很少被采用，碳化硅砖就成为了理想的选择。
现有的热风炉用硅砖的生产传统原料配方为一定量的硅石颗粒料、一定量的硅石细粉，再加上外加剂诸如长石、萤石、粘土之类，再加入纸浆、石灰乳、铁鳞粉等。但是在实际使用中，现有的热风炉硅砖仍具有再发展的空间：目前硅砖中结合剂种类繁多且加入量大，致使生产工艺复杂，硅砖在烧成后水分排除留下的气孔分布不均匀，气孔簇团局部集中情况突出，影响了硅砖导热率提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前硅砖中结合剂种类繁多且加入量大，致使生产工艺复杂，硅砖在烧成后水分排除留下的气孔分布不均匀，气孔簇团局部集中情况突出，影响了硅砖导热率提高的问题，提供一种热风炉硅砖及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种热风炉硅砖，按质量份数计包括如下组分，15~20份结合剂、20~40份矿化剂，其特征在于，还包括200~300份硅砖混合基料、50~60份膨润土添加剂；
所述硅砖混合基料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取晶体硅片切割废料按料球质量比为2：3混合，球磨，煅烧，冷却至室温，粉碎过400目筛，收集过筛颗粒，取铝矾土、锆英石按质量比20：10：3加入焦炭，球磨，得球磨料，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒A；
（2）取过筛颗粒物A按质量比5：2：1加入蔗糖、水，于60~70℃搅拌混合，得混合物，取混合物按质量比2：1加入过筛颗粒混合，即得硅砖混合基料；
所述膨润土添加剂的制备方法，包括如下步骤：
A.取膨润土按质量比1：10加入蒸馏水，搅拌混合1~2h，静置，取上层液抽滤，取滤渣干燥粉碎过100目筛，收集过筛颗粒物，取过筛颗粒物按质量比20~25：9：80~100加入氧化钙、去离子水，于50~55℃搅拌混合，再于55~60℃保温，调节pH至7~7.2，抽滤，取抽滤渣干燥，得预处理膨润土；
B.取预处理膨润土按质量比3：2加入环己烷，超声，得超声物，取超声物按质量比10：3：5加入丙烯酸、无水乙醇，于75~80℃搅拌混合，得搅拌混合物，按质量份数计，取20~30份搅拌混合物、2~4份过硫酸铵、40~50份去离子水、8~13份氢氧化钠溶液，于-4~-2℃搅拌混合，再加入搅拌混合物质量10~15%的丙烯酸，升温至70~75℃搅拌混合，抽滤，取抽滤渣A干燥，得干燥物；
C.取干燥物按质量比10：2：3加入环己烷、柠檬酸，于80~85℃搅拌混合，得混合物，取混合物按质量比1：8加入无水乙醇，抽滤，取滤渣a经去离子水洗涤，干燥，即得膨润土添加剂。
所述结合剂是取六偏磷酸钠、三聚磷酸钠按质量比2：3：5加入硅酸钠混合，即得结合剂。
所述矿化剂是取石灰乳按质量比3：5加入锰矿尾矿混合，即得矿化剂。
该制备方法包括如下步骤：按质量份数计，取200~300份硅砖混合基料、15~20份结合剂、20~40份矿化剂、50~60份膨润土添加剂混合，倒入模具，并置于压片机上，于50MPa保压30s成型，得硅砖生坯块体，再经110℃干燥至恒重，通入氮气保护，以3℃/min 的升温速率升温至1450~1500℃高温烧结2~3h，冷却至室温，即得热风炉硅砖。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以晶体硅片切割废料为原料，将其添加至硅砖的基料中，会形成硅质耐火性的材料，在高温条件下，废料中晶体Si和SiC不断氧化，使得产物中 SiO2 数量增加，Si-O-Si键的数量随之增加，Si-O-Si键弯曲振动频率增加，无定形SiO2转化成方石英相的数量增加，产生的大量碳氧化物气体被封闭在液相中，导致试样体积密度明显减小，显气孔率明显增大，方石英产生过程中的体积膨胀，能够部分补偿硅砖内部的空隙，试样烧结得更为致密，提高了硅砖的力学性能，再利用中低品位铝矾土和锆英石制备的复相耐火粉体，并以蔗糖为结合剂，焦炭作为还原剂，结合晶体硅片切割废料粉体，制备含碳硅砖基料，经高温热处理后，其受到蔗糖热分解的影响，物相变化生成 ZrO2、刚玉和石英，导致体积发生膨胀，显气孔率变大，体积密度减少，提高了硅砖的导热性能；
（2）本发明利用六偏磷酸钠与三聚磷酸钠低熔点的特性，这两种物质高温下熔融形成液相，其液相包裹硅砖添加料中的颗粒，增强修补料的黏性从而起到粘接作用，六偏磷酸钠与三聚磷酸钠相比，六偏磷酸钠为环状多磷酸盐玻璃体，pH值趋于中性，三聚磷酸钠为链状结构，pH值趋于碱性，但高温熔融后六偏磷酸钠环状结构被破坏，形成直链结构，但其对金属离子如钙、铁等离子的络合、螫合及吸附能力较强，所以将两者进行复配，再加入硅酸钠烧制硅砖的过程中达到其熔点，使其硬化后的形成硅凝胶和固体，比表面积大，因而具有较高的粘结力，与其他硅砖添加物更好的粘合且形成的二氧化硅网状骨架高温强度较高，该结合剂加入提高了硅砖的整体性能，工艺简单；
（3）本发明锰矿尾矿作为矿化剂，气孔相对较少，并且颗粒内不仅含有较多的灰白色玻璃相，而且还含有数量较多、发育较好的矛头状双晶的鳞石英，可见锰矿尾矿的加入有利于硅砖中形成较致密的结构以及较多发育完善的鳞石英晶体，与石灰乳复配，能提高矿化性能；
（4）本发明将膨润土用丙烯酸作为一次改性剂，再选用含有三个-COOH、一个-OH的改性剂柠檬酸对其进行二次改性，反应生成的膨润土片层上的二级触角极大地增大了膨润土的层间距，且长链的触角使膨润土不易团聚，颗粒度变更小，结构更加疏松，加入硅砖提高了气孔分布的均匀性，减缓气孔簇团局部集中情况，同时吸附结合剂和矿化剂，使其更好地作用于硅砖。
具体实施方式
晶体硅片切割废料：主要包括10.56%聚乙二醇、51.63%碳化硅、27.49%硅、8.58%铁、0.38%氧化铝、0.31%氧化铜、0.25%氧化钙，取自天津市晶体硅片公司。
铝矾土、锆英石：200目，取自山西阳泉市，铝矾土主要化学组成为62.70%Al2O3、23.13%SiO2、7.38%Fe2O3、5.76%TiO2、3.0%其他，矿物组成为硬水铝石、多水高岭石和高岭石；锆英石主要化学组成为69.11% ZrO2、21.17%SiO2、3.00%HfO2、2.13%TiO2、2.06%Al2O3、2.53%其他。
焦炭：200目，购于中国新时代有限公司。
锰矿尾矿：粒度≤0.088mm，主要包括27.8%SiO2、3.25%Al2O3、34.1%Fe2O3、24.4%FeO、2.49%CaO。
硅砖混合基料：
（1）取晶体硅片切割废料按料球质量比为2：3置于球磨罐中，于250r/min球磨1~2h，再升温至250~300℃煅烧2~3h，冷却至室温，粉碎过400目筛，收集过筛颗粒，取铝矾土、锆英石按质量比20：10：3加入焦炭，球磨，得球磨料，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒A；
（2）取过筛颗粒物A按质量比5：2：1加入蔗糖、水，于60~70℃搅拌混合30~40min，得混合物，取混合物按质量比2：1加入过筛颗粒混合，即得硅砖混合基料。
结合剂：取六偏磷酸钠、三聚磷酸钠按质量比2：3：5加入硅酸钠混合，即得结合剂。
矿化剂：取石灰乳按质量比3：5加入锰矿尾矿混合，即得矿化剂。
膨润土添加剂：A.取膨润土按质量比1：10加入蒸馏水，搅拌混合1~2h，静置，取上层液抽滤，取滤渣干燥粉碎过100目筛，收集过筛颗粒物，取过筛颗粒物按质量比20~25：9：80~100加入氧化钙、去离子水，于50~55℃搅拌混合3~4h，再于55~60℃保温10~15h，调节pH至7~7.2，抽滤，取抽滤渣干燥，得预处理膨润土；
B.取预处理膨润土按质量比3：2加入环己烷，超声15~20min，得超声物，取超声物按质量比10：3：5加入丙烯酸、无水乙醇，于75~80℃搅拌混合2~3h，得搅拌混合物，按质量份数计，取20~30份搅拌混合物、2~4份过硫酸铵、40~50份去离子水、8~13份质量分数为30%的氢氧化钠溶液，于-4~-2℃搅拌混合20~30min，再加入搅拌混合物质量10~15%的丙烯酸，升温至70~75℃搅拌混合2~3h，抽滤，取抽滤渣A干燥，得干燥物；
C.取干燥物按质量比10：2：3加入环己烷、柠檬酸，于80~85℃搅拌混合2~3h，得混合物，取混合物按质量比1：8加入无水乙醇，抽滤，取滤渣a经去离子水洗涤，干燥，即得膨润土添加剂。
一种热风炉硅砖的制备方法，包括如下步骤：按质量份数计，取200~300份硅砖混合基料、15~20份结合剂、20~40份矿化剂、50~60份膨润土添加剂混合，倒入模具，并置于压片机上，于50MPa保压30s成型，得硅砖生坯块体，再经110℃干燥至恒重，通入氮气保护，以3℃/min 的升温速率升温至1450~1500℃高温烧结2~3h，冷却至室温，即得热风炉硅砖。
晶体硅片切割废料：主要包括10.56%聚乙二醇、51.63%碳化硅、27.49%硅、8.58%铁、0.38%氧化铝、0.31%氧化铜、0.25%氧化钙，取自天津市晶体硅片公司。
铝矾土、锆英石：200目，取自山西阳泉市，铝矾土主要化学组成为62.70%Al2O3、23.13%SiO2、7.38%Fe2O3、5.76%TiO2、3.0%其他，矿物组成为硬水铝石、多水高岭石和高岭石；锆英石主要化学组成为69.11% ZrO2、21.17%SiO2、3.00%HfO2、2.13%TiO2、2.06%Al2O3、2.53%其他。
焦炭：200目，购于中国新时代有限公司。
锰矿尾矿：粒度≤0.088mm，主要包括27.8%SiO2、3.25%Al2O3、34.1%Fe2O3、24.4%FeO、2.49%CaO。
硅砖混合基料：
（1）取晶体硅片切割废料按料球质量比为2：3置于球磨罐中，于250r/min球磨1h，再升温至250℃保温2h，冷却至室温，粉碎过400目筛，收集过筛颗粒，取铝矾土、锆英石按质量比20：10：3加入焦炭，球磨，得球磨料，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒A；
（2）取过筛颗粒物A按质量比5：2：1加入蔗糖、水，于60℃搅拌混合30min，得混合物，取混合物按质量比2：1加入过筛颗粒混合，即得硅砖混合基料。
结合剂：取六偏磷酸钠、三聚磷酸钠按质量比2：3：5加入硅酸钠混合，即得结合剂。
矿化剂：取石灰乳按质量比3：5加入锰矿尾矿混合，即得矿化剂。
膨润土添加剂：A.取膨润土按质量比1：10加入蒸馏水，搅拌混合1h，静置，取上层液抽滤，取滤渣干燥粉碎过100目筛，收集过筛颗粒物，取过筛颗粒物按质量比20：9：80加入氧化钙、去离子水，于50℃搅拌混合3h，再于55℃保温10h，调节pH至7，抽滤，取抽滤渣干燥，得预处理膨润土；
B.取预处理膨润土按质量比3：2加入环己烷，超声15min，得超声物，取超声物按质量比10：3：5加入丙烯酸、无水乙醇，于75℃搅拌混合2h，得搅拌混合物，按质量份数计，取20份搅拌混合物、2份过硫酸铵、40份去离子水、8份质量分数为30%的氢氧化钠溶液，于-4℃搅拌混合20min，再加入搅拌混合物质量10%的丙烯酸，升温至70℃搅拌混合2h，抽滤，取抽滤渣A干燥，得干燥物；
C.取干燥物按质量比10：2：3加入环己烷、柠檬酸，于80℃搅拌混合2h，得混合物，取混合物按质量比1：8加入无水乙醇，抽滤，取滤渣a经去离子水洗涤，干燥，即得膨润土添加剂。
一种热风炉硅砖的制备方法，包括如下步骤：按质量份数计，取200份硅砖混合基料、15份结合剂、20份矿化剂、50份膨润土添加剂混合，倒入模具，并置于压片机上，于50MPa保压30s成型，得硅砖生坯块体，再经110℃干燥至恒重，通入氮气保护，以3℃/min 的升温速率升温至1450℃高温烧结2h，冷却至室温，即得热风炉硅砖。
晶体硅片切割废料：主要包括10.56%聚乙二醇、51.63%碳化硅、27.49%硅、8.58%铁、0.38%氧化铝、0.31%氧化铜、0.25%氧化钙，取自天津市晶体硅片公司。
铝矾土、锆英石：200目，取自山西阳泉市，铝矾土主要化学组成为62.70%Al2O3、23.13%SiO2、7.38%Fe2O3、5.76%TiO2、3.0%其他，矿物组成为硬水铝石、多水高岭石和高岭石；锆英石主要化学组成为69.11% ZrO2、21.17%SiO2、3.00%HfO2、2.13%TiO2、2.06%Al2O3、2.53%其他。
焦炭：200目，购于中国新时代有限公司。
锰矿尾矿：粒度≤0.088mm，主要包括27.8%SiO2、3.25%Al2O3、34.1%Fe2O3、24.4%FeO、2.49%CaO。
硅砖混合基料
（1）取晶体硅片切割废料按料球质量比为2：3置于球磨罐中，于250r/min球磨2h，升温至300℃保温3h，冷却至室温，粉碎过400目筛，收集过筛颗粒，取铝矾土、锆英石按质量比20：10：3加入焦炭，球磨，得球磨料，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒A；
（2）取过筛颗粒物A按质量比5：2：1加入蔗糖、水，于70℃搅拌混合40min，得混合物，取混合物按质量比2：1加入过筛颗粒混合，即得硅砖混合基料。
结合剂：取六偏磷酸钠、三聚磷酸钠按质量比2：3：5加入硅酸钠混合，即得结合剂。
矿化剂：取石灰乳按质量比3：5加入锰矿尾矿混合，即得矿化剂。
膨润土添加剂：A.取膨润土按质量比1：10加入蒸馏水，搅拌混合2h，静置，取上层液抽滤，取滤渣干燥粉碎过100目筛，收集过筛颗粒物，取过筛颗粒物按质量比25：9：100加入氧化钙、去离子水，于55℃搅拌混合4h，再于60℃保温15h，调节pH至7.2，抽滤，取抽滤渣干燥，得预处理膨润土；
B.取预处理膨润土按质量比3：2加入环己烷，超声20min，得超声物，取超声物按质量比10：3：5加入丙烯酸、无水乙醇，于80℃搅拌混合3h，得搅拌混合物，按质量份数计，取30份搅拌混合物、4份过硫酸铵、50份去离子水、13份质量分数为30%的氢氧化钠溶液，于-2℃搅拌混合30min，再加入搅拌混合物质量15%的丙烯酸，升温至75℃搅拌混合3h，抽滤，取抽滤渣A干燥，得干燥物；
C.取干燥物按质量比10：2：3加入环己烷、柠檬酸，于85℃搅拌混合3h，得混合物，取混合物按质量比1：8加入无水乙醇，抽滤，取滤渣a经去离子水洗涤，干燥，即得膨润土添加剂。
一种热风炉硅砖的制备方法，包括如下步骤：按质量份数计，取300份硅砖混合基料、20份结合剂、40份矿化剂、60份膨润土添加剂混合，倒入模具，并置于压片机上，于50MPa保压30s成型，得硅砖生坯块体，再经110℃干燥至恒重，通入氮气保护，以3℃/min 的升温速率升温至1500℃高温烧结3h，冷却至室温，即得热风炉硅砖。
晶体硅片切割废料：主要包括10.56%聚乙二醇、51.63%碳化硅、27.49%硅、8.58%铁、0.38%氧化铝、0.31%氧化铜、0.25%氧化钙，取自天津市晶体硅片公司。
铝矾土、锆英石：200目，取自山西阳泉市，铝矾土主要化学组成为62.70%Al2O3、23.13%SiO2、7.38%Fe2O3、5.76%TiO2、3.0%其他，矿物组成为硬水铝石、多水高岭石和高岭石；锆英石主要化学组成为69.11% ZrO2、21.17%SiO2、3.00%HfO2、2.13%TiO2、2.06%Al2O3、2.53%其他。
焦炭：200目，购于中国新时代有限公司。
锰矿尾矿：粒度≤0.088mm，主要包括27.8%SiO2、3.25%Al2O3、34.1%Fe2O3、24.4%FeO、2.49%CaO。
硅砖混合基料：
（1）取晶体硅片切割废料按料球质量比为2：3置于球磨罐中，于250r/min球磨1.5h，再升温至275℃保温2.5h，冷却至室温，粉碎过400目筛，收集过筛颗粒，取铝矾土、锆英石按质量比20：10：3加入焦炭，球磨，得球磨料，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒A；
（2）取过筛颗粒物A按质量比5：2：1加入蔗糖、水，于65℃搅拌混合35min，得混合物，取混合物按质量比2：1加入过筛颗粒混合，即得硅砖混合基料。
结合剂：取六偏磷酸钠、三聚磷酸钠按质量比2：3：5加入硅酸钠混合，即得结合剂。
矿化剂：取石灰乳按质量比3：5加入锰矿尾矿混合，即得矿化剂。
膨润土添加剂：A.取膨润土按质量比1：10加入蒸馏水，搅拌混合1.5h，静置，取上层液抽滤，取滤渣干燥粉碎过100目筛，收集过筛颗粒物，取过筛颗粒物按质量比22.5：9：90加入氧化钙、去离子水，于52.5℃搅拌混合3.5h，再于57.5℃保温12.5h，调节pH至7.1，抽滤，取抽滤渣干燥，得预处理膨润土；
B.取预处理膨润土按质量比3：2加入环己烷，超声17.5min，得超声物，取超声物按质量比10：3：5加入丙烯酸、无水乙醇，于77.5℃搅拌混合2.5h，得搅拌混合物，按质量份数计，取25份搅拌混合物、3份过硫酸铵、45份去离子水、10.5份质量分数为30%的氢氧化钠溶液，于-3℃搅拌混合25min，再加入搅拌混合物质量12.5%的丙烯酸，升温至72.5℃搅拌混合2.5h，抽滤，取抽滤渣A干燥，得干燥物；
C.取干燥物按质量比10：2：3加入环己烷、柠檬酸，于82.5℃搅拌混合2.5h，得混合物，取混合物按质量比1：8加入无水乙醇，抽滤，取滤渣a经去离子水洗涤，干燥，即得膨润土添加剂。
一种热风炉硅砖的制备方法，包括如下步骤：按质量份数计，取250份硅砖混合基料、17.5份结合剂、30份矿化剂、55份膨润土添加剂混合，倒入模具，并置于压片机上，于50MPa保压30s成型，得硅砖生坯块体，再经110℃干燥至恒重，通入氮气保护，以3℃/min 的升温速率升温至1475℃高温烧结2.5h，冷却至室温，即得热风炉硅砖。
对比例1与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少硅砖混合基料。
对比例2与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少膨润土添加剂。
对比例3与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少硅砖混合基料和硅砖混合基料。
对比例4：阳泉市某公司生产的热风炉硅砖
取本发明实施例1~3所制备的热风炉硅砖与对比例的热风炉硅砖为试验样，经过实验，性能检测结果如下表1：
表1
性能 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
常温耐压强度 mpa 45 50 48 38~42 34~37 30~33 28~32
开口气孔率% 20 15 18 21~22 21.5~22.5 22.5~24 24.5~25.5
耐火度 ℃ 1750 1780 1775 1722~1735 1705~1718 1695~1702 1689~1694
导热效果 % 91 96 93 88~90 85~87 82~85 78~81
本发明所制备热风炉硅砖生产工艺简单，硅砖在烧成后水分排除留下的气孔分布均匀，硅砖导热率高。综上所述，本发明中所制备的热风炉硅砖应用效果完全符合要求，值得大力推广与使用。

Claims (4)

1.一种热风炉硅砖，按质量份数计包括如下组分，15~20份结合剂、20~40份矿化剂，其特征在于，还包括200~300份硅砖混合基料、50~60份膨润土添加剂；
所述硅砖混合基料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取晶体硅片切割废料按料球质量比为2：3混合，球磨，煅烧，冷却至室温，粉碎过400目筛，收集过筛颗粒，取铝矾土、锆英石按质量比20：10：3加入焦炭，球磨，得球磨料，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒A；
（2）取过筛颗粒物A按质量比5：2：1加入蔗糖、水，于60~70℃搅拌混合，得混合物，取混合物按质量比2：1加入过筛颗粒混合，即得硅砖混合基料；
所述膨润土添加剂的制备方法，包括如下步骤：
A.取膨润土按质量比1：10加入蒸馏水，搅拌混合1~2h，静置，取上层液抽滤，取滤渣干燥粉碎过100目筛，收集过筛颗粒物，取过筛颗粒物按质量比20~25：9：80~100加入氧化钙、去离子水，于50~55℃搅拌混合，再于55~60℃保温，调节pH至7~7.2，抽滤，取抽滤渣干燥，得预处理膨润土；
B.取预处理膨润土按质量比3：2加入环己烷，超声，得超声物，取超声物按质量比10：3：5加入丙烯酸、无水乙醇，于75~80℃搅拌混合，得搅拌混合物，按质量份数计，取20~30份搅拌混合物、2~4份过硫酸铵、40~50份去离子水、8~13份氢氧化钠溶液，于-4~-2℃搅拌混合，再加入搅拌混合物质量10~15%的丙烯酸，升温至70~75℃搅拌混合，抽滤，取抽滤渣A干燥，得干燥物；
C.取干燥物按质量比10：2：3加入环己烷、柠檬酸，于80~85℃搅拌混合，得混合物，取混合物按质量比1：8加入无水乙醇，抽滤，取滤渣a经去离子水洗涤，干燥，即得膨润土添加剂。
2.根据权利要求1所述的热风炉硅砖，其特征在于，所述结合剂是取六偏磷酸钠、三聚磷酸钠按质量比2：3：5加入硅酸钠混合，即得结合剂。
3.根据权利要求1所述的热风炉硅砖，其特征在于，所述矿化剂是取石灰乳按质量比3：5加入锰矿尾矿混合，即得矿化剂。
4.根据权利要求1~3任意一项所述的热风炉硅砖的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：按质量份数计，取200~300份硅砖混合基料、15~20份结合剂、20~40份矿化剂、50~60份膨润土添加剂混合，倒入模具，并置于压片机上，于50MPa保压30s成型，得硅砖生坯块体，再经110℃干燥至恒重，通入氮气保护，以3℃/min 的升温速率升温至1450~1500℃高温烧结2~3h，冷却至室温，即得热风炉硅砖。
CN201810363614.4A 2018-04-22 2018-04-22 一种热风炉硅砖及其制备方法 Withdrawn CN108516846A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810363614.4A CN108516846A (zh) 2018-04-22 2018-04-22 一种热风炉硅砖及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810363614.4A CN108516846A (zh) 2018-04-22 2018-04-22 一种热风炉硅砖及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108516846A true CN108516846A (zh) 2018-09-11

Family

ID=63428952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810363614.4A Withdrawn CN108516846A (zh) 2018-04-22 2018-04-22 一种热风炉硅砖及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108516846A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110183235A (zh) * 2019-05-09 2019-08-30 永平县泰达废渣开发利用有限公司 一种切割硅渣压砖的粘结剂及粘结方法
CN111875396A (zh) * 2020-07-28 2020-11-03 中国一冶集团有限公司 一种不锈钢熔炼的中频炉内衬用干式料制备方法
CN113151672A (zh) * 2021-04-23 2021-07-23 铜陵博锋实业有限公司 一种提高配石灰石的碱性球团矿抗压强度的方法
CN117964385A (zh) * 2024-01-08 2024-05-03 郑州硅姆热能技术有限公司 一种高强轻硅砖及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102167606A (zh) * 2011-01-21 2011-08-31 武汉科技大学 一种硅砖及其制备方法
CN102701764A (zh) * 2012-06-08 2012-10-03 安徽瑞泰新材料科技有限公司 一种烧结铝硅质耐火材料及其制备方法
CN105130458A (zh) * 2015-07-09 2015-12-09 浙江长兴银兴窑业有限公司 一种轻质硅砖及其制备方法
CN105152661A (zh) * 2015-09-10 2015-12-16 中钢集团耐火材料有限公司 一种热风炉用硅砖

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102167606A (zh) * 2011-01-21 2011-08-31 武汉科技大学 一种硅砖及其制备方法
CN102701764A (zh) * 2012-06-08 2012-10-03 安徽瑞泰新材料科技有限公司 一种烧结铝硅质耐火材料及其制备方法
CN105130458A (zh) * 2015-07-09 2015-12-09 浙江长兴银兴窑业有限公司 一种轻质硅砖及其制备方法
CN105152661A (zh) * 2015-09-10 2015-12-16 中钢集团耐火材料有限公司 一种热风炉用硅砖

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国工程建设标准化协会工业炉砌筑专业委员会编: "《筑炉工程手册》", 31 January 2007, 北京：冶金工业出版社 *
张会军: ""以新型矿化剂和添加剂对硅砖性能的影响"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *
李恒德主编: "《现代材料科学与工程辞典》", 31 August 2001, 济南：山东科学技术出版社 *
杜景红等: "《无机非金属材料学》", 31 August 2016, 北京：冶金工业出版社 *
郑永林等: "《粉体表面改性 第3版》", 30 September 2011, 北京：中国建材工业出版社 *
青岛联合冶金研究院有限公司著: "《热回收焦炉生产技术问答》", 30 September 2017, 北京：冶金工业出版社 *
魏月琳等: ""膨润土/聚丙烯酸高吸水材料制备及改性"", 《华侨大学学报》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110183235A (zh) * 2019-05-09 2019-08-30 永平县泰达废渣开发利用有限公司 一种切割硅渣压砖的粘结剂及粘结方法
CN111875396A (zh) * 2020-07-28 2020-11-03 中国一冶集团有限公司 一种不锈钢熔炼的中频炉内衬用干式料制备方法
CN113151672A (zh) * 2021-04-23 2021-07-23 铜陵博锋实业有限公司 一种提高配石灰石的碱性球团矿抗压强度的方法
CN117964385A (zh) * 2024-01-08 2024-05-03 郑州硅姆热能技术有限公司 一种高强轻硅砖及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108516846A (zh) 一种热风炉硅砖及其制备方法
CN103539467B (zh) 一种机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖及其制备方法
CN101525245B (zh) 一种加热炉用高强无水泥刚玉浇注料
CN100590098C (zh) 环保型干式振动料及其制备方法
CN102515801B (zh) 玻璃窑炉用硅砖
CN102951909B (zh) 一种无水炮泥及其制备方法
CN107973610A (zh) 一种以废弃碳化硅匣钵为主要原料的碳化硅捣打料
CN101284736A (zh) 炼钢用防粘涂抹料及其制备方法
CN107935555A (zh) 一种镍铁渣陶瓷及其制备方法
CN101602604A (zh) 一种高炉炮泥及其制造工艺方法
CN101967062A (zh) 高炉出铁口用无水炮泥
CN109851376B (zh) 一种锡槽底砖及其制备方法、用于制备锡槽底砖的组合物
CN106892647A (zh) 一种复合型镁碳砖及其制备方法
CN102603324A (zh) 一种采用废弃高炉主沟料生产的主沟料及其加工工艺
CN106045528A (zh) 一种含90%以上废旧耐材的铁沟捣打料
CN101613211A (zh) 一种利用废弃高炉主沟料制造的再生浇注料
CN105385848A (zh) 铁矿粉球团镁质粘结剂的配制方法
CN101921130A (zh) 刚玉莫来石坩埚
CN113800895A (zh) 一种耐磨锆铝复合球及制备方法
CN110683851A (zh) 环保型酸性炉衬干式振动料
CN1050591C (zh) 烧成微孔铝炭砖及其制作方法
CN103373856A (zh) 一种高荷软、低蠕变、高抗热震耐火砖及其制造方法
CN114213114B (zh) 一种耐高温、抗侵蚀刚玉莫来石砖及其制备方法
CN100497244C (zh) 炭复合砖及其生产方法
CN101704683A (zh) 烧结莫来石高铝质耐火砖

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20180911

WW01 Invention patent application withdrawn after publication