CN111499398A - 一种耐火黏土熟料制备耐火砖的方法 - Google Patents

一种耐火黏土熟料制备耐火砖的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐火黏土熟料制备耐火砖的方法，制备原料为耐火黏土熟料和煤泥尾矿渣，其中，耐火黏土熟料占比70％，煤泥尾矿渣占比30％，将耐火黏土熟料和煤泥尾矿渣加水搅拌混合获得原料混合物熟料，原料混合物熟料的含水率小于等于15％，利用原料混合物熟料制坯，制坯过程包括：成化、搅拌、碾压、挤出、切条以及切块；制坯过程后获得坯体，坯体依次经过干燥、入窑烧制以及冷却后获得制品；原料混合物熟料的组分占比分别为：SiO2占47～56％，Al2O3占37～42％，Fe2O3占3～5.6％，CaO占0.2～0.5％，Mg占0.5～1％，TiO2占0.5～1％，K2O占0.3～0.6％以及Na2O占0.2～0.21％。本发明利用煤泥尾矿渣“废弃物”制耐火砖，填补了国内煤泥尾矿制备黏土质耐火原料技术空白，减少毁田悔林开采，保护土地资源。

Description

一种耐火黏土熟料制备耐火砖的方法
技术领域
本发明涉及耐火砖制备领域，具体指的是一种耐火黏土熟料制备耐火砖的方法。
背景技术
我国是耐火砖原料资源大国，耐火砖原料主要有硅质、半硅质、黏土质、高铝质、氧化铝质以及镁质等原料，上述原料主要靠毁田毁林开采获得。
我国人均耕地资源不到世界水平的40％，因城乡建筑烧成黏土耐火砖一年要毁良田70-100万亩，但原料的大量开采对我国耕地面积造成破坏。煤泥尾矿渣富含高岭土及耐火原料属于软质耐火黏土，可塑性与粘结性强，是黏土类耐火土的替代原料。利用耐火熟料与煤泥尾矿渣混合烧成耐火砖这一技术，有效地将煤泥变废为宝，节约了土地资源，目前该类耐火砖在市场中还未出现。
发明内容
针对上述利用煤泥尾矿制耐火砖，将煤泥变废为宝，减少毁田悔林开采，保护土地资源，本发明的目的是提供了利用耐火黏土熟料和煤泥尾矿渣按照一定的比例混合，加水搅拌获得耐火黏土熟料和煤泥尾矿渣混合物，利用该混合物制造砖坯，砖坯干燥后在隧道窑内烧制而获得耐火砖。
为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案是：
一种耐火黏土熟料制备耐火砖的方法，制备原料为耐火黏土熟料和煤泥尾矿渣，其中，耐火黏土熟料占比70％，煤泥尾矿渣占比30％，将耐火黏土熟料和煤泥尾矿渣加水搅拌混合获得原料混合物熟料，原料混合物熟料的含水率小于等于15％，利用原料混合物熟料制坯，制坯过程包括：成化、搅拌、碾压、挤出、切条以及切块；制坯过程后获得坯体，坯体依次经过干燥、入窑烧制以及冷却后获得制品；原料混合物熟料的组分占比分别为：SiO2占47～56％，Al2O3占37～42％，Fe2O3占3～5.6％，CaO 占0.2～0.5％，Mg占0.5～1％，TiO2占0.5～1％，K2O占0.3～0.6％以及Na2O占0.2～ 0.21％。
本发明的有益效果是：利用煤泥尾矿渣“废弃物”制耐火砖，填补了国内煤泥尾矿制备黏土质耐火原料技术空白，减少毁田悔林开采，保护土地资源。
进一步优化为，入窑烧制在隧道窑内烧制。
采用上述技术方案，隧道窑可满足生产连续化，制砖的周期短、产量大，制品的质量高，而且余热利用率较高。
进一步优化为，隧道窑烧制过程包括：干燥脱水、预热、烧成和冷却。
采用上述技术方案，隧道窑的干燥脱水过程不仅仅是脱去原料混合物熟料中的自由水分，还包括矿物质带入的水分和化合物晶格内的水分，充分脱水才能保证砖坯在烧制过程中不会出现裂纹。
进一步优化为，耐火黏土熟料的粒度小于0.5mm。
进一步优化为，原料混合物熟料的热值为500大卡。
采用上述技术方案，煤泥发热量可更好地保证生坯煅烧的可调节性，避免局部过熟，影响砌块的性能，且实现了能源的有效利用，减少了环境污染。
进一步优化为，坯体在室外遮阳干燥，干燥时间为16小时。
采用上述技术方案，防止阳光直射导致整块坯体干燥不均匀。
进一步优化为，坯体制备过程中，包括一次搅拌和二次搅拌，一次搅拌的速度为200～220r/min，二次搅拌的速度为450～480r/min；一次搅拌和二次搅拌的时间均为自然出料时间。
采用上述技术方案，一次搅拌和二次搅拌均采用上述技术方案型号为SJJ280×36的搅拌器，一次搅拌和二次搅拌相连，一次搅拌为低转速搅拌，二次搅拌为高转速搅拌，两次搅拌保证在自然出料的时间内，将原料混合物熟料混合均匀。
进一步优化为，制坯过程中，挤出压力为4MPa，挤出后的真空度为0.07-0.09MPa。
采用上述技术方案，挤出机的挤出压力与挤出后的孔隙率和真空度正相关，挤出机在该压力下挤出的料块满足真空度在0.07-0.09MPa的范围内，保证切割后砖坯的质量。
进一步优化为，坯体在烧成的过程中，温度在1350-1380℃阶段内，需保持氧化气氛。
采用上述技术方案，氧化气氛可以使坯体受热均匀，防止砖坯开裂。
进一步优化为，坯体在烧成的过程中，在强烈收缩阶段需保持温度梯度平缓。
采用上述技术方案，温度梯度太大，容易导致烧成过程中坯体的收缩率过大，快速收缩容易导致坯体内部应力过大，在耐火砖烧成后应用中容易断裂，需保持烧成过程中的收缩率为5％。
具体实施方式
一种耐火黏土熟料制备耐火砖的方法，制备原料为耐火黏土熟料和煤泥尾矿渣，其中，耐火黏土熟料占比70％，煤泥尾矿渣占比30％，将耐火黏土熟料和煤泥尾矿渣加水搅拌混合获得原料混合物熟料，原料混合物熟料的含水率小于等于15％，利用原料混合物熟料制坯，制坯过程包括：成化、搅拌、碾压、挤出、切条以及切块；制坯过程后获得坯体，坯体依次经过干燥、入窑烧制以及冷却后获得制品；原料混合物熟料的组分占比分别为：SiO2占47～56％，Al2O3占37～42％，Fe2O3占3～5.6％，CaO 占0.2～0.5％，Mg占0.5～1％，TiO2占0.5～1％，K2O占0.3～0.6％以及Na2O占0.2～ 0.21％。
入窑烧制过程在隧道窑内烧制，因为隧道窑可满足生产连续化，制砖的周期短、产量大，制品的质量高，而且余热利用率较高。
隧道窑烧制过程包括：干燥脱水、预热、烧成和冷却，隧道窑的干燥脱水过程不仅仅是脱去原料混合物熟料中的自由水分，还包括矿物质带入的水分和化合物晶格内的水分，充分脱水才能保证砖坯在烧制过程中不会出现裂纹。
耐火黏土熟料的粒度小于0.5mm，耐火黏土熟料的粒度越小，不仅容易干燥脱水，而且使固态化合物更均匀的混合，提高制品的质量；原料混合物熟料的热值为500大卡，煤泥发热量可更好地保证生坯煅烧的可调节性，避免局部过熟，影响砌块的性能，且实现了能源的有效利用，减少了环境污染。
坯体在室外遮阳干燥，干燥时间为16小时，防止阳光直射导致整块坯体干燥不均匀。
本发明的耐火黏土熟料制备耐火砖的方法包括以下步骤：
步骤1：将70％的耐火黏土熟料与30％的尾矿渣加水混合获得原料混合物熟料，保证原料混合物熟料含水率小于等于15％。
步骤2：将原料混合物熟料输送至成化库进行成化。
步骤3：将成化后的原料混合物熟料输送至搅拌系统搅拌、碾压。
步骤4：将搅拌碾压后的原料混合物熟料首先输入真空挤出机挤出，然后利用自动切条机切条，最后利用切坯机切块，切块后获得砖坯。
步骤5：利用自动码坯机将砖坯码在露天下进行晾晒和风干，自然干燥16小时；
步骤6：将风干后的砖坯放入隧道窑依次进行干燥、预热、烧成和冷却。
上述步骤3中的搅拌包括一次搅拌和二次搅拌，一次搅拌和二次搅拌均采用上述技术方案型号为SJJ280×36的搅拌器，一次搅拌和二次搅拌相连，其中，一次搅拌的速度为200～220r/min，二次搅拌的速度为450～480r/min；一次搅拌和二次搅拌的时间均为自然出料时间，两次搅拌保证在自然出料的时间内，将原料混合物熟料混合均匀。
上述步骤4中，所用真空挤出机的型号为JKY50/50D～35；自动切条机的型号为KQZ；自动切块机的型号为QP21；其中，真空挤出机的挤出压力为4MPa，挤出后的真空度为0.07-0.09MPa，坯体抗压强度不大于110kg/cm；真空挤出机的挤出压力与挤出后的孔隙率和真空度正相关，真空挤出机在该压力下挤出的料块满足真空度在 0.07-0.09MPa的范围内，保证切割后砖坯的质量。
上述步骤5中，自动码坯机的型号为ZMP330，该型号的码坯机为液压式自动码坯机，自动码坯7层。
上述步骤6中，隧道窑内干燥的温度范围为100～200℃；预热温度为300～500℃；坯体的烧成温度范围为600～1050℃，烧成时间为12小时；隧道窑内冷却时间为6～ 10小时后得到制品耐火砖。
隧道窑烧制过程包括：干燥脱水、预热、烧成和冷却，隧道窑的干燥脱水过程不仅仅是脱去原料混合物熟料中的自由水分，还包括矿物质带入的水分和化合物晶格内的水分，充分脱水才能保证砖坯在烧制过程中不会出现裂纹。其中，干燥脱水过程是利用隧道窑中的余热进行干燥，即将隧道窑高温区多余的热量输送至隧道窑干燥区用于坯体干燥，可以使坯体内部与外部同时干燥，避免了烧成期间坯体炸裂。
干燥脱水具体分为四个阶段：第一阶段，隧道窑内温度在100～110℃的范围内，该温度下的原料混合物熟料表面吸附的水分被干燥；第二阶段，隧道窑内的温度在 110～400℃的范围内，该温度下原料混合物熟料内化合物的晶格水开始缓慢排出；第三阶段，隧道窑内温度在400～450℃范围内，该温度下原料混合物熟料内化合物的晶格水快速排出；第四阶段，隧道窑内温度在550～800℃范围内，原料混合物熟料内化合物的晶格水脱水过程变缓。
砖坯在隧道窑内烧成和冷却过程中需注意以下几点：
(1)常温至200℃时升温不宜过快，以防坯体开裂。
(2)高温阶段温升应平稳，温度在1350-1380℃阶段内，需保持氧化气氛，使坯体受热均匀，防止砖坯开裂。
(3)烧成强烈收缩阶段要保持温度梯度平缓，保持过程中的收缩率达5％。
(4)坯体需在1350～1380℃范围内保温22小时，以保证制品中的反应充分，制品表里一致。
(5)制品冷却时间为6～10小时。
(6)耐火砖的止火温度一般要高于烧成温度100-150℃，高出的温度值在 50-100℃左右较适宜，止火温度为烧成结束后停止拱火的温度。
本发明公开了一种耐火黏土熟料制备耐火砖的方法，制备原料为耐火黏土熟料和煤泥尾矿渣，其中，耐火黏土熟料占比70％，煤泥尾矿渣占比30％，将耐火黏土熟料和煤泥尾矿渣加水搅拌混合获得原料混合物熟料，原料混合物熟料的含水率小于等于 15％，利用原料混合物熟料制坯，制坯过程包括：成化、搅拌、碾压、挤出、切条以及切块；制坯过程后获得坯体，坯体依次经过干燥、入窑烧制以及冷却后获得制品；原料混合物熟料的组分占比分别为：SiO2占47～56％，Al2O3占37～42％，Fe2O3 占3～5.6％，CaO占0.2～0.5％，Mg占0.5～1％，TiO2占0.5～1％，K2O占0.3～0.6％以及Na2O占0.2～0.21％。本发明利用煤泥尾矿渣“废弃物”制耐火砖，填补了国内煤泥尾矿制备黏土质耐火原料技术空白，减少毁田悔林开采，保护土地资源。
本具体实施例仅仅是对发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种耐火黏土熟料制备耐火砖的方法，其特征在于：制备原料为耐火黏土熟料和煤泥尾矿渣，其中，所述耐火黏土熟料占比70％，所述煤泥尾矿渣占比30％，将所述耐火黏土熟料和所述煤泥尾矿渣加水搅拌混合获得原料混合物熟料，所述原料混合物熟料的含水率小于等于15％，利用所述原料混合物熟料制坯，所述制坯过程包括：成化、搅拌、碾压、挤出、切条以及切块；所述制坯的过程后获得坯体，所述坯体依次经过干燥、入窑烧制以及冷却后获得制品；
所述原料混合物熟料的组分占比分别为：SiO2占47～56％，Al2O3占37～42％，Fe2O3占3～5.6％，CaO占0.2～0.5％，Mg占0.5～1％，TiO2占0.5～1％，K2O占0.3～0.6％以及Na2O占0.2～0.21％。
2.根据权利要求1所述的耐火黏土熟料制备耐火砖的方法，其特征在于：所述入窑烧制过程在隧道窑内烧制。
3.根据权利要求2所述的耐火黏土熟料制备耐火砖的方法，其特征在于：所述隧道窑烧制的过程包括：干燥脱水、预热、烧成以及冷却。
4.根据权利要求1所述的耐火黏土熟料制备耐火砖的方法，其特征在于：所述耐火黏土熟料的粒度小于0.5mm。
5.根据权利要求1所述的耐火黏土熟料制备耐火砖的方法，其特征在于：所述原料混合物熟料的热值为500大卡。
6.根据权利要求1所述的耐火黏土熟料制备耐火砖的方法，其特征在于：所述坯体在室外遮阳干燥，干燥时间为16小时。
7.根据权利要求1所述的耐火黏土熟料制备耐火砖的方法，其特征在于：所述坯体制备过程中，包括一次搅拌和二次搅拌，所述一次搅拌的速度为200～220r/min，所述二次搅拌的速度为450～480r/min；所述一次搅拌和所述二次搅拌的时间均为自然出料时间。
8.根据权利要求1所述的耐火黏土熟料制备耐火砖的方法，其特征在于：所述制坯过程中，挤出压力为4MPa，挤出后的真空度为0.07-0.09MPa。
9.根据权利要求3所述的耐火黏土熟料制备耐火砖的方法，其特征在于：所述坯体在所述烧成的过程中，温度在1350-1380℃阶段内需保持氧化气氛。
10.根据权利要求3所述的耐火黏土熟料制备耐火砖的方法，其特征在于：所述坯体在所述烧成的过程中，在强烈收缩阶段需保持温度梯度平缓。
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