CN110790579A - 一种无铬耐火砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无铬耐火砖及其制备方法，所述无铬耐火砖包括高纯镁砂、莫来石、低温石英、刚玉、镁橄榄石、助溶剂、发泡剂、铁铝尖晶石料，通过碎料、球磨干燥、搅拌和压模成型的步骤，得到的无铬耐火砖不仅具有良好的挂窑皮性、抗热震性以及抗侵蚀性，弥补了白云石砖和镁铝尖晶石砖的不足，而且具有良好的柔韧性，其断裂能比镁铬砖高很多，更能适应窑壳的变形。

Description

一种无铬耐火砖及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种无铬耐火砖及其制备方法。
背景技术
隔热耐火材料作为低体积密度、低导热系数与低热容量的耐火材料，普遍用于构筑窑炉的衬里，在减少窑炉热损耗，减轻窑体自重方面具有重要意义。隔热耐火砖的各项性能与其成分和制备方法的选择关系密切。目前生产中隔热耐火砖的制备方法主要为燃尽物法和泡沫法，此外还包括化学法以及制备多孔陶瓷的制备方法等。在２０世纪六、七十年代，镁铬砖被广泛应用于水泥回转窑烧成带，但其生产和使用过程中产生的大量六价铬对环境造成长期的污染。为解决镁铬砖在使用后所产生的环境污染，实现耐火砖无铬化成为必然趋势。近年来，国内耐火砖生产工艺发展迅速，不断推动耐火砖国产化的进程。无铬耐火砖主要有白云石砖和镁铝尖晶石砖，白云石砖因含钙高，在生产、储存、运 输过程中极易水化，影响产品质量。镁铝尖晶石砖导热率高，致使窑体外表面温度高、热量损失大而损害窑体等缺点。
因此，开发一款无铬耐火材料，克服上述传统耐火砖的缺陷，成为需要解决的一个问题。本发明采用镁铁铝尖晶石耐火材料，不仅具有良好的挂窑皮性、抗热震性以及抗侵蚀性，弥补了白云石砖和镁铝尖晶石砖的不足，而且具有良好的柔韧性，其断裂能比镁铬砖高很多，更能适应窑壳的变形。
发明内容
基于此，本发明的目的通过以下技术方案来实现：
本发明首先提供一种无铬耐火砖，按重量份数计，包括以下组分：高纯镁砂16~28份、莫来石5~10份、低温石英4~7份、刚玉3~6份、镁橄榄石8~12份、助溶剂4~9份、发泡剂1~5份、铁铝尖晶石料5~12份。
其中，所述高纯镁砂的纯度为97%高纯镁砂，所述高纯镁砂的粒度为0~1mm。
其中，所述助溶剂为Na2CO3；所述发泡剂包括碳化硅或硅酸钠。
其中，所述铁铝尖晶石料由特级矾土和铁磷，在温度1450~1550℃，并添加石墨提供还原
反应环境的条件下，经烧结反应制得纯度为80~95%的铁铝尖晶石料。
本发明还提供一种无铬耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
（1）碎料：将莫来石、低温石英、刚玉、镁橄榄石和铁铝尖晶石料分别投入碎料机对上述原料进行破碎，过200目筛备用；
（2）球磨干燥：按配方称取高纯镁砂和步骤（1）中备用的各原料，按照质量比为料∶球∶水＝1~3∶4~7∶0. 6~3.5的比例，共同置入球磨罐中，进行混合粉磨和均化4~6h，得到浆料，随后将料浆置于干燥箱中，干燥箱温度为105~115℃，干燥至质量不再变化波动，得到粉料，将粉料放入球磨机干磨0.5 h，至粉料的平均粒径≤30μm，得到物料1，结束球磨；
（3）搅拌：将步骤（2）得到的物料1倒入搅拌机，加入助溶剂和发泡剂，进行搅拌混合，所述搅拌速率为1500~2000转/分钟，所述搅拌混合时间为6~10分钟，得到物料2；
（4）压模成型：采用自动液压机将混匀的物料2压制成标准尺寸耐火砖，在干燥带干燥24h，送入砖窑经1300~1450℃烧制得无铬耐火砖成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：添加高纯镁砂和铁铝尖晶石料使得镁铁铝尖晶石耐火材料具有良好的结构柔韧性、热震稳定性和挂窑皮性，提高了水泥回转窑烧成带的挂窑皮性；添加适量的助熔剂降低液相产生的温度，有利于样品的发泡，增加气孔率，选用碳化硅和/或硅酸钠，在800~900℃烧结时即开始产生气体，发泡效果较强，可作为理想的发泡剂使用，利用高温发泡，选择合适的物料配比制备出的隔热耐火砖体积密度小、强度高且具有较为优异的隔热保温性能。
具体实施方式
本发明首先提供一种无铬耐火砖，按重量份数计，包括以下组分：粒度为0~1mm的97%高纯镁砂16~28份、莫来石5~10份、低温石英4~7份、刚玉3~6份、镁橄榄石8~12份、助溶剂4~9份、发泡剂1~5份、铁铝尖晶石料5~12份。
其中，所述助溶剂为Na2CO3；所述发泡剂包括碳化硅或硅酸钠。
其中，所述铁铝尖晶石料由特级矾土和铁磷，在温度1450~1550℃，并添加石墨提供还原反应环境的条件下，经烧结反应制得纯度为80~95%的铁铝尖晶石料。
本发明还提供一种无铬耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
（1）碎料：将莫来石、低温石英、刚玉、镁橄榄石和铁铝尖晶石料分别投入碎料机对上述原料进行破碎，过200目筛备用；
（2）球磨干燥：按配方称取高纯镁砂和步骤（1）中备用的各原料，按照质量比为料∶球∶水＝1~3∶4~7∶0. 6~3.5的比例，共同置入球磨罐中，进行混合粉磨和均化4~6h，得到浆料，随后将料浆置于干燥箱中，干燥箱温度为105~115℃，干燥至质量不再变化波动，得到粉料，将粉料放入球磨机干磨0.5 h，至粉料的平均粒径≤30μm，得到物料1，结束球磨；
（3）搅拌：将步骤（2）得到的物料1倒入搅拌机，加入助溶剂和发泡剂，进行搅拌混合，所述搅拌速率为1500~2000转/分钟，所述搅拌混合时间为6~10分钟，得到物料2；
（4）压模成型：采用自动液压机将混匀的物料2压制成标准尺寸耐火砖，在干燥带干燥24h，送入砖窑高温经1300~1450℃烧制得无铬耐火砖成品。
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
本发明首先提供一种无铬耐火砖，按重量份数计，包括以下组分：粒度为0~1mm的97%高纯镁砂16~28份、莫来石5~10份、低温石英4~7份、刚玉3~6份、镁橄榄石8~12份、助溶剂4~9份、发泡剂1~5份、铁铝尖晶石料5~12份；所述助溶剂为Na2CO3；所述发泡剂包括碳化硅。
其中，所述铁铝尖晶石料由特级矾土和铁磷，在温度1450℃，并添加石墨提供还原反应环境的条件下，经烧结反应制得纯度为80%的铁铝尖晶石料。
本发明还提供一种无铬耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
（1）碎料：将莫来石、低温石英、刚玉、镁橄榄石和铁铝尖晶石料分别投入碎料机对上述原料进行破碎，过200目筛备用；
（2）球磨干燥：按配方称取高纯镁砂和步骤（1）中备用的各原料，按照质量比为料∶球∶水＝1∶4∶0. 6的比例，共同置入球磨罐中，进行混合粉磨和均化4h，得到浆料，随后将料浆置于干燥箱中，干燥箱温度为105℃，干燥至质量不再变化波动，得到粉料，将粉料放入球磨机干磨0.5 h，至粉料的平均粒径为30μm，得到物料1，结束球磨；
（3）搅拌：将步骤（2）得到的物料1倒入搅拌机，加入助溶剂和发泡剂，进行搅拌混合，所述搅拌速率为1500转/分钟，所述搅拌混合时间为6分钟，得到物料2；
（4）压模成型：采用自动液压机将混匀的物料2压制成标准尺寸耐火砖，在干燥带干燥24h，送入砖窑高温经1300℃烧制得无铬耐火砖成品。
实施例2
本发明首先提供一种无铬耐火砖，按重量份数计，包括以下组分：粒度为0~1mm的97%高纯镁砂16~28份、莫来石5~10份、低温石英4~7份、刚玉3~6份、镁橄榄石8~12份、助溶剂4~9份、发泡剂1~5份、铁铝尖晶石料5~12份；所述助溶剂为Na2CO3；所述发泡剂包括碳化硅或硅酸钠。
其中，所述铁铝尖晶石料由特级矾土和铁磷，在温度1450~1550℃，并添加石墨提供还原反应环境的条件下，经烧结反应制得纯度为80~95%的铁铝尖晶石料。
本发明还提供一种无铬耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
（1）碎料：将莫来石、低温石英、刚玉、镁橄榄石和铁铝尖晶石料分别投入碎料机对上述原料进行破碎，过200目筛备用；
（2）球磨干燥：按配方称取高纯镁砂和步骤（1）中备用的各原料，按照质量比为料∶球∶水＝3∶7∶3.5的比例，共同置入球磨罐中，进行混合粉磨和均化6h，得到浆料，随后将料浆置于干燥箱中，干燥箱温度为115℃，干燥至质量不再变化波动，得到粉料，将粉料放入球磨机干磨0.5 h，至粉料的平均粒径25μm，得到物料1，结束球磨；
（3）搅拌：将步骤（2）得到的物料1倒入搅拌机，加入助溶剂和发泡剂，进行搅拌混合，所述搅拌速率为2000转/分钟，所述搅拌混合时间为10分钟，得到物料2；
（4）压模成型：采用自动液压机将混匀的物料2压制成标准尺寸耐火砖，在干燥带干燥24h，送入砖窑高温经1450℃烧制得无铬耐火砖成品。
实施例3
本发明首先提供一种无铬耐火砖，按重量份数计，包括以下组分：粒度为0~1mm的97%高纯镁砂16~28份、莫来石5~10份、低温石英4~7份、刚玉3~6份、镁橄榄石8~12份、助溶剂4~9份、发泡剂1~5份、铁铝尖晶石料5~12份；所述助溶剂为Na2CO3；所述发泡剂包括碳化硅或硅酸钠。
其中，所述铁铝尖晶石料由特级矾土和铁磷，在温度1450~1550℃，并添加石墨提供还原反应环境的条件下，经烧结反应制得纯度为80~95%的铁铝尖晶石料。
本发明还提供一种无铬耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
（1）碎料：将莫来石、低温石英、刚玉、镁橄榄石和铁铝尖晶石料分别投入碎料机对上述原料进行破碎，过200目筛备用；
（2）球磨干燥：按配方称取高纯镁砂和步骤（1）中备用的各原料，按照质量比为料∶球∶水＝2∶5∶1.2的比例，共同置入球磨罐中，进行混合粉磨和均化5h，得到浆料，随后将料浆置于干燥箱中，干燥箱温度为110℃，干燥至质量不再变化波动，得到粉料，将粉料放入球磨机干磨0.5 h，至粉料的平均粒径为25μm，得到物料1，结束球磨；
（3）搅拌：将步骤（2）得到的物料1倒入搅拌机，加入助溶剂和发泡剂，进行搅拌混合，所述搅拌速率为1700转/分钟，所述搅拌混合时间为8分钟，得到物料2；
（4）压模成型：采用自动液压机将混匀的物料2压制成标准尺寸耐火砖，在干燥带干燥24h，送入砖窑高温经1400℃烧制得无铬耐火砖成品。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无铬耐火砖，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：高纯镁砂16~28份、莫来石5~10份、低温石英4~7份、刚玉3~6份、镁橄榄石8~12份、助溶剂4~9份、发泡剂1~5份、铁铝尖晶石料5~12份。
2.根据权利要求1所述的一种无铬耐火砖，其特征在于，所述高纯镁砂的纯度为97%高纯镁砂，所述高纯镁砂的粒度为0~1mm。
3.根据权利要求1所述的一种无铬耐火砖，其特征在于，所述助溶剂为Na2CO3；所述发泡剂包括碳化硅或硅酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种无铬耐火砖，其特征在于，所述铁铝尖晶石料由特级矾土和铁磷，在温度1450~1550℃，并添加石墨提供还原反应环境的条件下，经烧结反应制得纯度为80~95%的铁铝尖晶石料。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述无铬耐火砖的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（1）碎料：将莫来石、低温石英、刚玉、镁橄榄石和铁铝尖晶石料分别投入碎料机对上述原料进行破碎，过200目筛备用；
（2）球磨干燥：按配方称取高纯镁砂和步骤（1）中备用的各原料，按照质量比为料∶球∶水＝1~3∶4~7∶0. 6~3.5的比例，共同置入球磨罐中，进行混合粉磨和均化4~6h，得到浆料，随后将料浆置于干燥箱中，干燥箱温度为105~115℃，干燥至质量不再变化波动，得到粉料，将粉料放入球磨机干磨0.5 h，至粉料的平均粒径≤30μm，得到物料1，结束球磨；
（3）搅拌：将步骤（2）得到的物料1倒入搅拌机，加入助溶剂和发泡剂，进行搅拌混合，所述搅拌速率为1500~2000转/分钟，所述搅拌混合时间为6~10分钟，得到物料2；
（4）压模成型：采用自动液压机将混匀的物料2压制成标准尺寸耐火砖，在干燥带干燥24h，送入砖窑经1300~1450℃烧制得无铬耐火砖成品。
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