CN110028328A - 一种石灰回转窑炉内衬浇注材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种石灰回转窑炉内衬浇注材料及其制备方法，属于耐高温材料领域。本发明的石灰回转窑炉内衬浇注材料由骨料、硅微粉、红柱石粉、钢纤维、外加减水剂和水制得。高铝矾土熟料是一种优异的耐火和防腐材料，性能均优于普通粘土；红柱石粉具有良好的耐火度、化学稳定性和机械强度；耐热钢纤维，增强了使用过程中的抗剥落性能及耐磨性能，硅微粉活性较大，能与水泥颗粒反应水化，提高材料的强度；各组分的协同作用赋予本发明石灰回转窑炉内衬浇注材料优异的力学性能以及耐高温、耐磨、抗热震，耐急冷急热。本发明的石灰回转窑炉内衬浇注材料的制备工艺简便，安装和更新方便，适合于规模化生产。

Description

一种石灰回转窑炉内衬浇注材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种石灰回转窑炉内衬浇注材料及其制备方法，属于窑炉耐高温材料技术领域。
背景技术
回转窑炉是对散状或浆状物料进行干燥、焙烧和煅烧的热工设备，广泛用于钢铁冶金、化工、水泥和耐火材料等行业。回转窑炉运行方式与其他窑炉不同，生产过程中处于旋转状态，内衬结构随同窑体转动，使得物料和热空气交替作用在内衬上。内衬除受到炉料的磨损与撞击外，还要承受振动和转动时其相互之间及与窑体之间的挤压应力。还会由于转动而引起砌体震动，从而造成回转窑在生产过程中内衬脱落而影响使用寿命。
据国内外相关资料表明，回转窑炉停窑维修，75%以上的是由于内衬损坏造成的。经对回转窑炉体的内衬大量研究得出，炉衬耐火材料受损主要由机械应力、热应力、化学侵蚀三种原因造成。机械应力主要是由窑体在旋转过程中在重力作用下窑体产生变形导致内部的耐火砖之间互相挤压，产生挤压应力。热应力主要是窑炉温度变化时，因为材料热应力不同造成炉内耐火材料隆起、剥落。化学腐蚀主要是酸性料渣与耐火材料发生反应，使炉衬受损。
石灰窑炉回转炉内衬结构基本上以耐火砖为主，辅以隔热砖和耐火纤维作为保温层构成。由于耐火砖自身比重大，导热率高，耐火纤维强度较低等因素，给窑体设备稳定生产带来诸多不利因素。
因此，为保证石灰窑炉内衬材料的机械应力和热量传递的均匀性、一致性，消除化学腐蚀造成的不良影响，合理控制石灰窑炉的应力和内外温度。石灰回转窑炉内衬浇注材料的选择和使用对提高窑炉运转周期，延长运行寿命具有重要意义。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种石灰回转窑炉内衬浇注材料及其制备方法。该方法制备的石灰回转窑炉内衬浇注材料耐高温、耐腐蚀、耐磨、抗热震，耐急冷急热性能优异，制备方法操作简便、易于规模化生产。
本发明具体技术方案如下：
一种石灰回转窑炉内衬浇注材料，由下述原料制得：骨料、硅微粉、红柱石粉、钢纤维、外加减水剂和水。其中所述的骨料为莫来石颗粒料、棕刚玉、纯铝酸钙水泥或高铝矾土熟料、高铝矾土细粉、725#水泥两种组合中的任意一种。
一种石灰窑炉出料端至窑体中间段内衬浇注材料，由下述重量份数的材料制得：
莫来石颗粒料 44~46份；
棕刚玉 28.5~31.5份；
纯铝酸钙水泥 7~8份；
硅微粉 4~5份；
红柱石粉 10~12份；
钢纤维 1.5~2份；
外加减水剂 0.2~0.3份；
水 5~6份。
优选的，其中所述的莫来石颗粒料为70#莫来石颗粒料，粒径为3.0～8.0mm；所述的棕刚玉的粒径为0.076～3.0mm；所述的红柱石粉的粒径为≤0.044mm；所述的硅微粉的粒径为≤1.0μm。
优选的，其中所述的外加减水剂为六偏磷酸钠溶液。
一种石灰窑炉进料端至窑体中间段内衬浇注材料，由下述重量份数的材料制得：
高铝矾土熟料 65~68份；
高铝矾土细粉 18.5~20.5份；
725#水泥 7~8份；
硅微粉 4~5份；
红柱石粉 10~12份；
钢纤维 1.5~2.0份；
外加减水剂 0.1-0.12份；
水 6~7份。
优选的，其中所述的高铝矾土熟料为80#高铝矾土熟料，粒径为3.0～8.0mm；所述的高铝矾土细粉为80#高铝矾土细粉，粒径为0.076～3.0mm；所述的硅微粉的粒径为≤1.0μm。
优选的，其中所述的外加减水剂为三聚磷酸钠溶液。
一种制备上述石灰回转窑炉内衬浇注材料的方法，包括以下步骤：
A、将配方量的骨料莫来石颗粒料、棕刚玉、纯铝酸钙水泥或高铝矾土熟料、高铝矾土细粉、725#水泥中的任意一种组合先用搅拌机搅拌1min，然后注水润湿骨料表面；然后添加配方量的硅微粉、红柱石粉、钢纤维再次混合搅拌 1min，使骨料和硅微粉、红柱石粉、钢纤维充分混合均匀。添加外加减水剂三聚磷酸钠或六偏磷酸钠溶液在搅拌锅中搅拌，使三聚磷酸钠、六偏磷酸钠溶液与粉料充分均匀混合，增加粉料颗粒间的粘结作用，促进颗粒吸附、润滑，以促进成型过程的顺利进行，提高坯体密度和强度。
B、用震动机震动均匀后注入模具成型，在干燥箱中保温静置24小时，得到本发明的石灰回转窑炉内衬浇注材料。
优选的，所述的步骤B中保温静置的温度为110℃。
本发明的有益效果：
（1）本发明的石灰回转窑炉内衬浇注材料由骨料、硅微粉、红柱石粉、钢纤维、外加减水剂和水制得。高铝矾土熟料是一种优异的耐火和防腐材料，性能均优于普通粘土；红柱石粉具有良好的耐火度、化学稳定性和机械强度；耐热钢纤维，增强了使用过程中的抗剥落性能及耐磨性能，硅微粉活性较大，能与水泥颗粒反应水化，提高材料的强度；各组分的协同作用赋予本发明石灰回转窑炉内衬浇注材料优异的力学性能以及耐高温、耐磨、抗热震，耐急冷急热。
（2）本发明制备的石灰回转窑炉内衬浇注材料制备方法工艺简单、操作简便，适合于规模化生产。
（3）本发明制备的石灰回转窑炉内衬浇注材料，安装及更新方便，延长了焦罐的使用寿命，能够保证干熄焦生产安全稳定运行。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例，实施例不应视作对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种石灰窑炉出料端至窑体中间段内衬浇注材料，由下述重量份数的材料制得：
70#莫来石颗粒料 45份；
棕刚玉 31.5份；
纯铝酸钙水泥 5份；
硅微粉 7份；
红柱石粉 10份；
钢纤维 1.5份；
六偏磷酸钠溶液 0.2份；
水 5份。
所述的70#莫来石颗粒料粒径为3.0～8.0mm；所述的棕刚玉的粒径为0.076～3.0mm；所述的红柱石粉的粒径为≤0.044mm；所述的硅微粉的粒径为≤1.0μm。
一种制备上述石灰回转窑炉内衬浇注材料的方法，包括以下步骤：
A、将配方量的骨料莫来石颗粒料、棕刚玉和纯铝酸钙水泥先用搅拌机搅拌1min，然后注水润湿骨料表面；然后添加配方量的硅微粉、红柱石粉、钢纤维再次混合搅拌 1min，使骨料和硅微粉、红柱石粉、钢纤维充分混合均匀。添加外加减水剂六偏磷酸钠溶液在搅拌锅中搅拌，使六偏磷酸钠溶液与粉料充分均匀混合，增加粉料颗粒间的粘结作用，促进颗粒吸附、润滑，以促进成型过程的顺利进行，提高坯体密度和强度。
B、用震动机震动均匀后注入模具成型，在干燥箱中110℃保温静置24小时，得到本发明的石灰回转窑炉内衬浇注材料。
实施例2
一种石灰窑炉出料端至窑体中间段内衬浇注材料，由下述重量份数的材料制得：
70#莫来石颗粒料 46份；
棕刚玉 28.5份；
纯铝酸钙水泥 8份；
硅微粉 4份；
红柱石粉 12份；
钢纤维 1.5份；
六偏磷酸钠溶液 0.25份；
水 5.6份。
所述的70#莫来石颗粒料粒径为3.0～8.0mm；所述的棕刚玉的粒径为0.076～3.0mm；所述的红柱石粉的粒径为≤0.044mm；所述的硅微粉的粒径为≤1.0μm。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种石灰窑炉出料端至窑体中间段内衬浇注材料，由下述重量份数的材料制得：
70#莫来石颗粒料 44份；
棕刚玉 30.5份；
纯铝酸钙水泥 8份；
硅微粉 5份；
红柱石粉 11份；
钢纤维 1.5份；
六偏磷酸钠溶液 0.3份；
水 6份。
所述的70#莫来石颗粒料粒径为3.0～8.0mm；所述的棕刚玉的粒径为0.076～3.0mm；所述的红柱石粉的粒径为≤0.044mm；所述的硅微粉的粒径为≤1.0μm。
制备方法同实施例1。
实施例4
一种石灰窑炉进料端至窑体中间段内衬浇注材料，由下述重量份数的材料制得：
80#高铝矾土熟料 65份；
80#高铝矾土细粉 20.5份；
725#水泥 8份；
硅微粉 5份；
红柱石粉 10份；
钢纤维 1.5份；
三聚磷酸钠 0.1份；
水 6份。
所述的80#高铝矾土熟料粒径为3.0～8.0mm；所述的高铝矾土细粉为80#高铝矾土细粉，粒径为0.076～3.0mm；所述的硅微粉的粒径为≤1.0μm。
一种制备上述石灰回转窑炉内衬浇注材料的方法，包括以下步骤：
A、将配方量的骨料高铝矾土熟料、高铝矾土细粉和725#水泥先用搅拌机搅拌1min，然后注水润湿骨料表面；然后添加配方量的硅微粉、红柱石粉、钢纤维再次混合搅拌 1min，使骨料和硅微粉、红柱石粉、钢纤维充分混合均匀。添加外加减水剂三聚磷酸钠在搅拌锅中搅拌，使三聚磷酸钠与粉料充分均匀混合，增加粉料颗粒间的粘结作用，促进颗粒吸附、润滑，以促进成型过程的顺利进行，提高坯体密度和强度。
B、用震动机震动均匀后注入模具成型，在干燥箱中110℃保温静置24小时，得到本发明的石灰回转窑炉内衬浇注材料。
实施例5
一种石灰窑炉进料端至窑体中间段内衬浇注材料，由下述重量份数的材料制得：
80#高铝矾土熟料 68份；
80#高铝矾土细粉 18.5份；
725#水泥 7份；
硅微粉 5份；
红柱石粉 10份；
钢纤维 1.5份；
三聚磷酸钠 0.11份；
水 6.5份。
制备方法同实施例4。
实施例6
一种石灰窑炉进料端至窑体中间段内衬浇注材料，由下述重量份数的材料制得：
80#高铝矾土熟料 66份；
80#高铝矾土细粉 19.5份；
725#水泥 8份；
硅微粉 5份；
红柱石粉 12份；
钢纤维 1.5份；
三聚磷酸钠 0.12份；
水 7份。
所述的80#高铝矾土熟料粒径为3.0～8.0mm；所述的高铝矾土细粉为80#高铝矾土细粉，粒径为0.076～3.0mm；所述的硅微粉的粒径为≤1.0μm。
制备方法同实施例4。
对比例1
仅不用70#莫来石颗粒料，其他同实施例1。
对比例2
仅不用纯铝酸钙水泥，其他同实施例1。
对比例3
仅不用红柱石粉，其他同实施例1。
对比例4
仅不用钢纤维，其他同实施例1。
对比例5
仅不用80#高铝矾土熟料，其他同实施例4。
对比例6
仅不用725#水泥，其他同实施例4。
对比例7
仅不用硅微粉，其他同实施例4。
对比例8
仅不用钢纤维，其他同实施例4。
结果对照：
分别对上述实施例1～6和对比例1～8进行测试，测试性能指标如表1。
1 石灰回转窑炉内衬浇注材料性能测试
检测结果表明：70#莫来石颗粒料作为骨料，耐高温性能好，抗热震性能好，且力学性能优异，不使用时，Al2O3含量大幅度下降，抗压和抗折强度均有所下降，急冷急热后强度降低，见对比例1；80#高铝矾土熟料耐火度高达1780℃，物理、化学稳定性强，不使用时，各力学及耐温性能均有所下降，见对比例5。纯铝酸钙水泥和725#水泥作为一种粘结剂，不使用时，抗折性能下降最为明显，见对比例2和对比例6；红柱石粉具有良好的耐火度、化学稳定性和机械强度，不使用时各力学性能下降明显，见对比例3；钢纤维，增强了使用过程中的抗剥落性能及耐磨性能，不使用时，抗折强度和烧后线变化率变化最大，见对比例4和对比例8；硅微粉活性较大，能与水泥颗粒反应水化，提高材料的强度，不使用时抗压强度和抗折强度下降明显，见对比例7。综上，本发明的石灰回转窑炉内衬浇注材料具有优异的力学性能以及耐高温、耐磨、抗热震，耐急冷急热性能。

Claims (9)

1.一种石灰回转窑炉内衬浇注材料，其特征在于由下述原料制得：骨料、硅微粉、红柱石粉、钢纤维、外加减水剂和水；其中所述的骨料为莫来石颗粒料、棕刚玉、纯铝酸钙水泥或高铝矾土熟料、高铝矾土细粉、725#水泥两种组合中的任意一种。
2.如权利要求1所述的一种石灰回转窑炉内衬浇注材料，其特征在于所述的石灰回转窑炉内衬浇注材料为石灰窑炉出料端至窑体中间段内衬浇注材料，由下述重量份数的材料制得：
莫来石颗粒料 44~46份；
棕刚玉 28.5~31.5份；
纯铝酸钙水泥 7~8份；
硅微粉 4~5份；
红柱石粉 10~12份；
钢纤维 1.5~2份；
外加减水剂 0.2~0.3份；
水 5~6份。
3.如权利要求2所述的一种石灰回转窑炉内衬浇注材料，其特征在于：所述的莫来石颗粒料为70#莫来石颗粒料，粒径为3.0～8.0mm；所述的棕刚玉的粒径为0.076～3.0mm；其中所述的红柱石粉的粒径为≤0.044mm；所述的硅微粉的粒径为≤1.0μm。
4.如权利要求3所述的一种石灰回转窑炉内衬浇注材料，其特征在于：所述的外加减水剂为六偏磷酸钠溶液。
5.如权利要求1所述的一种石灰回转窑炉内衬浇注材料，其特征在于所述的石灰回转窑炉内衬浇注材料为石灰窑炉进料端至窑体中间段内衬浇注材料，由下述重量份数的材料制得：
高铝矾土熟料 65~68份；
高铝矾土细粉 18.5~20.5份；
725#水泥 7~8份；
硅微粉 4~5份；
红柱石粉 10~12份；
钢纤维 1.5~2.0份；
外加减水剂 0.1-0.12份；
水 6~7份。
6.如权利要求5所述的一种石灰回转窑炉内衬浇注材料，其特征在于：所述的高铝矾土熟料为80#高铝矾土熟料，粒径为3.0～8.0mm；所述的高铝矾土细粉为80#高铝矾土细粉，粒径为0.076～3.0mm；所述的硅微粉的粒径为≤1.0μm。
7.如权利要求5所述的一种石灰回转窑炉内衬浇注材料，其特征在于：所述的外加减水剂为三聚磷酸钠。
8.种制备如权利要求1、2或5任一一种所述的石灰回转窑炉内衬浇注材料的方法，其特征在于包括以下步骤：
A、将配方量的骨料莫来石颗粒料、棕刚玉、纯铝酸钙水泥或高铝矾土熟料、高铝矾土细粉、725#水泥中的任意一种组合先用搅拌机搅拌1min，然后注水润湿骨料表面；然后添加配方量的硅微粉、红柱石粉、钢纤维再次混合搅拌 1min，使骨料和硅微粉、红柱石粉、钢纤维充分混合均匀；添加外加减水剂三聚磷酸钠或六偏磷酸钠溶液在搅拌锅中搅拌，使三聚磷酸钠、六偏磷酸钠溶液与粉料充分均匀混合，增加粉料颗粒间的粘结作用，促进颗粒吸附、润滑，以促进成型过程的顺利进行，提高坯体密度和强度；
B、用震动机震动均匀后注入模具成型，在干燥箱中保温静置24小时，得到本发明的石灰回转窑炉内衬浇注材料。
9.如权利要求8所述的一种石灰回转窑炉内衬浇注材料的制备方法，其特征在于：步骤B中保温静置的温度为110℃。
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