CN109053198A - 一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖及其制备方法和应用，包括以下原料组分：碳化硅粉、炉甘石、红土、高岭土；所述碳化硅粉、炉甘石、红土、高岭土的质量比为：70‑85：13‑16：4‑5.5：3.4‑3.8。所述罐壁砖还包括以下原料组分：氮化硅、远红外陶瓷粉、氧化锑微粉。本发明石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖，低温下的热稳定性高。

Description

一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及石油焦煅烧炉用罐壁砖，具体涉及一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖及其制备方法和应用。
背景技术
罐式煅烧炉是炭素工业中被广泛采用的一种炉型。煅烧时原料由炉顶加料装置加入罐内，在由上而下的移动过程中，逐渐被位于料罐两侧的火道加热。燃料在火道中燃烧产生的热量是通过火道壁间接传给原料的。当原料的温度达到350~600℃时，其中的挥发分大量释放出来。通过挥发分道汇集并送入火道燃烧。挥发分的燃烧是罐式煅烧炉的又一个热量来源。原料经过1200~1300℃以上的高温，完成一系列的物理化学变化后，从料罐底部进入水套冷却，最后由排料装置排出炉外。完成了热交换的废烟气送入余热锅炉，利用其余热生产蒸汽，或送人换热室预热供燃料和挥发分燃烧的空气。每组4个罐为一个小单位，一台炉由2~20不等的若干个组组成，一台炉的组数越多产量越大，近年来出现lO组以上的罐式炉。每个罐的罐上部有加料口，下部有排料口。物料依靠重力缓慢向下移动。
罐侧壁采用专用的罐壁砖，罐壁砖墙外是8层火道加热系统。物料在罐内密封隔绝空气状态下加热，烧损小，质量稳定。
传统的罐壁砖主要采用硅砖，硅砖主要原料为鳞石英和方石英，还有少量石英和玻璃质。但传统的硅砖在低温下的热稳定性很差。使用过程中,在800℃以下要缓慢加热和冷却，以免产生裂纹。所以在罐式煅烧炉使用前，要先进行一个缓慢加热的过程，称之为烘炉；一般烘炉时间为1.5-2个月左右，温度从常温升至800-900℃左右；烘炉时间长是本领域长期以来存在的问题，也是本领域技术人员研究解决的重点项目之一。
发明内容
本发明要解决的问题是针对以上不足，提供一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖及其制备方法和应用，实现以下发明目的：提高石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖的低温热稳定性能，缩短烘炉时间。
为实现上述发明目的，采用以下技术方案：
一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖：包括以下原料组分：碳化硅粉、炉甘石、红土、高岭土。
所述罐壁砖，以重量份计，包括以下原料组分：碳化硅粉70-85份、炉甘石13-16份、红土4-5.5份、氮化硅10-13份、高岭土3.4-3.8份、远红外陶瓷粉4-5.5份、氧化锑微粉0.2-0.26份。
所述的碳化硅粉：粒径为600-710μm，堆积密度为3.15-3.28g/cm3，SiC含量≥98.8%，三氧化二铁含量低于0.4%；
所述的炉甘石：细度为200目，其中，含氧化钙（CaO）0.24-0.27%，氧化镁（MgO）0.37-0.45%，氧化铁（Fe2O3）0.54-0.58%，氧化锰（MnO）0.005-0.01%；
所述的红土：为红黏土，原产地为河北，购自灵寿县中润石油助剂加工厂，货号010；
所述的氮化硅：硅含量≥99.9%，密度3.44-3.51 g/cm³，莫氏硬度9-9.5，显微硬度为32630-32655MPa，比热容0.71J/(g·K)；
所述的高岭土：细度为9000目，二氧化硅含量57-59%，吸油量60-62%，烧失量0.2-0.3%，pH值为5.8-5.9；
所述的远红外陶瓷粉：由细度为1250目、600目、200目的远红外陶瓷粉，按照8:3:1的质量比混合而成；
所述的氧化锑微粉：细度为2500目，三氧化二锑。
一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖的制备方法：
步骤1、原料准备
根据罐壁砖配方称量各原料组分，备用。
步骤2、粉磨
将碳化硅粉、炉甘石、红土混合，并置于磨粉机中研磨2.5h，得到细度为4000目的混合粉末A。
步骤3、混料
将碳化硅粉、炉甘石、红土以外的其他原料组分混合，并在75℃条件下搅拌45min，搅拌速率为1200rpm，得到混合料B；将混合料B与混合粉末A混合，并在常温常压条件下800rpm搅拌混合20min，制得混合料C。
步骤4、混炼
将混合料C加入混炼机中，喷入去离子水，并混炼1.5h，得到罐壁砖坯料；所述去离子水的加入量为混合料C质量的17%。
步骤5、成型
将罐壁砖坯料送入成型机砖坯模具中成型，得到砖坯。
步骤6、烧制
（1）预烘 成型后的砖坯在400-450℃条件下预烘40-50min；
（2）烧制 将预烘后的砖坯送入高温隧道窑内，在1300-1400℃条件下烧制1h；
（3）稳定处理 将烧制后的砖坯送入低温隧道窑内，在650-750℃条件下30-40min，完成稳定处理；
制得成品。
与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：
（1）本发明石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖，200℃低温以下的热稳定性高，将罐壁砖在24h时间内从25℃升温到200℃，罐壁砖的断裂率明显较低，断裂率仅0.32-0.87%。
（2）本发明石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖，400℃低温以下的热稳定性高，将罐壁砖在24h时间内从200℃升温到400℃，罐壁砖的断裂率明显较低，断裂率仅1.52-2.24%。
（3）采用本发明制备的罐壁砖制造的石油焦罐式煅烧炉（代替传统的硅砖），可在8-10天完成烘炉（将温度升至800-900℃），罐壁砖没有发生断裂现象；大大节约了生产时间。
（4）将本发明制备的罐壁砖用于石油焦罐式煅烧炉，耐酸侵蚀性能好，适用于高硫石油焦的煅烧。
具体实施方式
实施例1 一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖
所述罐壁砖，以重量份计，包括以下原料组分：碳化硅粉70份、炉甘石16份、红土4份、氮化硅10份、高岭土3.8份、远红外陶瓷粉5.5份、氧化锑微粉0.24份。
所述的碳化硅粉：粒径为600μm，堆积密度为3.28g/cm3，SiC含量为98.8%，三氧化二铁含量0.3 %；
所述的炉甘石：细度为200目，其中，含氧化钙（CaO）0.24%，氧化镁（MgO）0.45%，氧化铁（Fe2O3）0.56%，氧化锰（MnO）0.008%；
所述的红土：为红黏土，原产地为河北，购自灵寿县中润石油助剂加工厂，货号010；
所述的氮化硅：硅含量≥99.9%，密度3.48 g/cm³，莫氏硬度9.2，显微硬度为32640MPa，比热容0.71J/(g·K)；
所述的高岭土：细度为9000目，二氧化硅含量58%，吸油量61%，烧失量0.25%，pH值为5.8；
所述的远红外陶瓷粉：由细度为1250目、600目、200目的远红外陶瓷粉，按照8:3:1的质量比混合而成；
所述的氧化锑微粉：细度为2500目，三氧化二锑。
实施例2 一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖
所述罐壁砖，以重量份计，包括以下原料组分：碳化硅粉80份、炉甘石15份、红土4.8份、氮化硅12份、高岭土3.5份、远红外陶瓷粉4份、氧化锑微粉0.20份。
所述的碳化硅粉：粒径为600μm，堆积密度为3.28g/cm3，SiC含量为98.8%，三氧化二铁含量0.3 %；
所述的炉甘石：细度为200目，其中，含氧化钙（CaO）0.24%，氧化镁（MgO）0.45%，氧化铁（Fe2O3）0.56%，氧化锰（MnO）0.008%；
所述的红土：为红黏土，原产地为河北，购自灵寿县中润石油助剂加工厂，货号010；
所述的氮化硅：硅含量≥99.9%，密度3.48 g/cm³，莫氏硬度9.2，显微硬度为32640MPa，比热容0.71J/(g·K)；
所述的高岭土：细度为9000目，二氧化硅含量58%，吸油量61%，烧失量0.25%，pH值为5.8；
所述的远红外陶瓷粉：由细度为1250目、600目、200目的远红外陶瓷粉，按照8:3:1的质量比混合而成；
所述的氧化锑微粉：细度为2500目，三氧化二锑。
实施例3 一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖
所述罐壁砖，以重量份计，包括以下原料组分：碳化硅粉85份、炉甘石14份、红土5.5份、氮化硅13份、高岭土3.4份、远红外陶瓷粉4.9份、氧化锑微粉0.26份。
所述的碳化硅粉：粒径为600μm，堆积密度为3.28g/cm3，SiC含量为98.8%，三氧化二铁含量0.3 %；
所述的炉甘石：细度为200目，其中，含氧化钙（CaO）0.24%，氧化镁（MgO）0.45%，氧化铁（Fe2O3）0.56%，氧化锰（MnO）0.008%；
所述的红土：为红黏土，原产地为河北，购自灵寿县中润石油助剂加工厂，货号010；
所述的氮化硅：硅含量≥99.9%，密度3.48 g/cm³，莫氏硬度9.2，显微硬度为32640MPa，比热容0.71J/(g·K)；
所述的高岭土：细度为9000目，二氧化硅含量58%，吸油量61%，烧失量0.25%，pH值为5.8；
所述的远红外陶瓷粉：由细度为1250目、600目、200目的远红外陶瓷粉，按照8:3:1的质量比混合而成；
所述的氧化锑微粉：细度为2500目，三氧化二锑。
实施例4 一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖的制备方法
步骤1、原料准备
根据罐壁砖配方称量各原料组分，备用。
步骤2、粉磨
将碳化硅粉、炉甘石、红土混合，并置于磨粉机中研磨2.5h，得到细度为4000目的混合粉末A。
步骤3、混料
将碳化硅粉、炉甘石、红土以外的其他原料组分混合，并在75℃条件下搅拌45min，搅拌速率为1200rpm，得到混合料B；将混合料B与混合粉末A混合，并在常温常压条件下800rpm搅拌混合20min，制得混合料C。
步骤4、混炼
将混合料C加入混炼机中，喷入去离子水，并混炼1.5h，得到罐壁砖坯料；所述去离子水的加入量为混合料C质量的17%。
步骤5、成型
将罐壁砖坯料送入成型机砖坯模具中成型，得到砖坯。
步骤6、烧制
（1）预烘 成型后的砖坯在430℃条件下预烘45min；
（2）烧制 将预烘后的砖坯送入高温隧道窑内，在1350℃条件下烧制1h；
（3）稳定处理 将烧制后的砖坯送入低温隧道窑内，在700℃条件下35min，完成稳定处理；
制得成品。
对比例1 一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖
所述罐壁砖，以重量份计，包括以下原料组分：碳化硅粉80份、炉甘石15份、红土4.8份、氮化硅12份、高岭土3.5份、远红外陶瓷粉4份、氧化锑微粉0份。
采用实施例4的制备方法进行制备。
对比例2一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖
所述罐壁砖，以重量份计，包括以下原料组分：碳化硅粉80份、炉甘石15份、红土4.8份、氮化硅0份、高岭土3.5份、远红外陶瓷粉4份、氧化锑微粉0.20份。
采用实施例4的制备方法进行制备。
对比例3一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖
所述罐壁砖，以重量份计，包括以下原料组分：碳化硅粉80份、炉甘石15份、红土4.8份、氮化硅12份、高岭土3.5份、远红外陶瓷粉0份、氧化锑微粉0.20份。
采用实施例4的制备方法进行制备。
对比例 4 一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖
一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖的配方与实施例2相同；
采用实施例4的制备方法进行制备，只改变以下步骤：
步骤3、混料
将碳化硅粉、炉甘石、红土以外的其他原料组分与混合粉末A混合，并在常温常压条件下800rpm搅拌混合20min，制得混合料C。
步骤6、烧制
将成型后的砖坯在1600-1800℃条件下烧制2h。
结果检测：
将实施例1-3的石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖按照实施例4的方法进行制备，得到罐壁砖；与对比例1-4制备的罐壁砖，进行以下低温下的热稳定性检测：
（1） 200℃以下热稳定性检测
实验方法：将罐壁砖在24h时间内从25℃升温到200℃，统计罐壁砖的断裂率（指出现裂纹的罐壁砖数量与实验罐壁砖总数量的比值），检测结果见表1；
表1
由上表可见，从25℃升温到200℃时，实施例1-3的罐壁砖的断裂率明显较低，断裂率仅0.32-0.87%。
（2） 400℃以下热稳定性检测
实验方法：将罐壁砖在24h时间内从200℃升温到400℃，统计罐壁砖的断裂率（指出现裂纹的罐壁砖数量与实验罐壁砖总数量的比值），检测结果见表2；
表2
由上表可见，从200℃升温到400℃时，实施例1-3的罐壁砖的断裂率明显较低，断裂率仅1.52-2.24%。
（3） 经试验，采用本发明制备的罐壁砖制造的石油焦罐式煅烧炉（代替传统的硅砖），可在8-10天完成烘炉（将温度升至800-900℃），罐壁砖没有发生断裂现象；大大节约了生产时间。
（4） 经试验，将本发明制备的罐壁砖用于石油焦罐式煅烧炉，耐酸侵蚀性能好，适用于高硫石油焦的煅烧；在900℃条件下向煅烧炉通入二氧化硫、一氧化氮和二氧化氮的按照体积比2：0.5：1混合的混合气体，通入量为20m³/h，出口处连接废气吸收装置；实验进行150天后，检验，罐式煅烧炉的罐壁砖没有粉化、剥落现象发生。
除特殊说明的外，本发明所述的百分数均为质量百分数，所述的比值均为质量比。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖，其特征在于：包括以下原料组分：碳化硅粉、炉甘石、红土、高岭土。
2.根据权利要求1所述的一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖，其特征在于：所述碳化硅粉、炉甘石、红土、高岭土的质量比为：70-85：13-16：4-5.5：3.4-3.8。
3.根据权利要求2所述的一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖，其特征在于：还包括以下原料组分：氮化硅、远红外陶瓷粉、氧化锑微粉。
4.根据权利要求2所述的一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖，其特征在于：所述氮化硅、远红外陶瓷粉、氧化锑微粉的质量比为：10-13：4-5.5：0.2-0.26。
5.根据权利要求1所述的一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖，其特征在于：所述罐壁砖的原料组分，质量份配比为：碳化硅粉70-85份、炉甘石13-16份、红土4-5.5份、氮化硅10-13份、高岭土3.4-3.8份、远红外陶瓷粉4-5.5份、氧化锑微粉0.2-0.26份。
6.根据权利要求1所述的一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖，其特征在于：所述的碳化硅粉：粒径为600-710μm，堆积密度为3.15-3.28g/cm3，SiC含量≥98.8%，三氧化二铁含量低于0.4%；
所述的炉甘石：细度为200目，其中，含氧化钙0.24-0.27%，氧化镁0.37-0.45%，氧化铁0.54-0.58%，氧化锰0.005-0.01%；
所述的高岭土：细度为9000目，二氧化硅含量57-59%，吸油量60-62%，烧失量0.2-0.3%，pH值为5.8-5.9。
7.根据权利要求3所述的一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖，其特征在于：所述的氮化硅：硅含量≥99.9%，密度3.44-3.51 g/cm³，莫氏硬度9-9.5，显微硬度为32630-32655MPa，比热容0.71J/(g·K)；
所述的远红外陶瓷粉：由细度为1250目、600目、200目的远红外陶瓷粉，按照8:3:1的质量比混合而成；
所述的氧化锑微粉：细度为2500目，三氧化二锑。
8.一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖的制备方法，其特征在于：包括粉磨、混料、烧制步骤；
所述的烧制包括：
（1）成型的砖坯在400-450℃条件下预烘40-50min；
（2）将预烘后的砖坯送入高温隧道窑内，在1300-1400℃条件下烧制1h；
（3）将烧制后的砖坯送入低温隧道窑内，在650-750℃条件下30-40min，完成稳定处理。
9.根据权利要求8所述的一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖的制备方法，其特征在于：所述的粉磨：将碳化硅粉、炉甘石、红土混合，并置于磨粉机中研磨2.5h，得到细度为4000目的混合粉末A；
所述的混料：将碳化硅粉、炉甘石、红土以外的其他原料组分混合，并在75℃条件下搅拌45min，搅拌速率为1200rpm，得到混合料B；将混合料B与混合粉末A混合，并在常温常压条件下800rpm搅拌混合20min。
10.一种石油焦罐式煅烧炉用罐壁砖的应用，其特征在于：应用于石油焦罐式煅烧炉，烘炉时间可缩短至8-10天。
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