CN111719093A - 一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料及其制备工艺，涉及耐火材料技术领域，为解决现有超大型煤气净化装置用耐火材料由于强度不高，降低了其使用寿命的问题。所述炉体的内壁固定设置有炉内衬耐火材料，所述炉内衬耐火材料与炉体之间固定设置有隔热层，该原料包括以下重量份的组份：石墨50%～55%，刚玉50%～54%，镁砂1%～5%，金属铝粉14%～18%，结合剂2%～6%，氮化硅铁粉体2%～6%，氧化铝‑氧化硅混合粉体100份，氧化镁6～8份，纤维10～15份。

Description

一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，具体为一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料及其制备工艺。
背景技术
随着现代工业的不断发展，高炉技术也不断在进步，其中重要的参数就包括传热系数和热膨胀系数。炉衬耐火材料作为高炉炉衬的重要组成部分，其本身的性能将直接决定着高炉的使用性能。在传统意义上，耐火材料是指耐火度不低于1580°C的无机非金属材料，它是为高温技术服务的基础材料，是用作高温窑炉等热工设备的结构材料，以及工业高温容器和部件的材料，并且能够承受相应的物理化学变化及机械作用。大部分耐火材料是以天然矿石（如耐火粘土、硅石、菱镁矿、白云石）为原料制造的，采用某些工业原料和人工合成原料（如工业氧化铝、碳化硅、合成莫来石、合成尖晶石等）也日益增多，因此，耐火材料的种类很多。
现有超大型煤气净化装置用耐火材料由于强度不高，降低了其使用寿命；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料及其制备工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的现有超大型煤气净化装置用耐火材料由于强度不高，降低了其使用寿命的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料，包括炉体，所述炉体的内壁固定设置有炉内衬耐火材料。
优选的，所述炉内衬耐火材料与炉体之间固定设置有隔热层。
一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料，其特征在于：该原料包括以下重量份的组份：
石墨 50%～55%
刚玉 50%～54%
镁砂 1%～5%
金属铝粉 14%～18%
结合剂 2%～6%
氮化硅铁粉体 2%～6%
氧化铝-氧化硅混合粉体 100份
氧化镁 6～8份
纤维 10～15份
优选的，所述石墨的C含量为90～98%，粒度≤0.15mm。
优选的，所述结合剂为氧化硅改性酚醛树脂，其是由以下质量比的原料制成：苯酚25-30%、甲醛30-36%、乙二醇15-20%、氧化硅微粉15-20%、γ-氨丙基三乙氧基硅烷5-10%和浓盐酸4-6%。
优选的，所述纤维由50重量份的赤泥、3重量份的氧化镁和1重量份的氧化钙制成，所述纤维的直径为0.01～0.1mm，长度为1～2mm。
一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将石墨、镁砂、刚玉、金属铝粉、氮化硅铁粉体、氧化镁、氧化铝-氧化硅混合粉体和纤维混合导入球磨罐中球磨3～4小时，再加入结合剂，作为基质；
步骤2：将基质在振动罐里进行充分混匀，搅拌3～30分钟，得到浆料；
步骤3：然后将混合均匀的基质与原料重量6～8wt%的煤粉一起掺混作为耐火材料的原料，导入高混机中进行混炼，搅拌、超声振荡，得到坯料；
步骤4：向坯料中加入催化剂、结合剂，搅拌溶解，再将浆料导入，加热并搅拌，得到坯体；
步骤5：将坯体送入干燥窑内进行干燥、粉碎，再将干燥的坯体在电窑里进行热处理；
步骤6：之后进行冷却，并在液压机10～20MPa压力下压制成型；
步骤7：成型后坯体在1200～1400下烧结3～5小时，烧结完毕后自然冷却，从而得到专用耐火材料。
优选的，所述步骤1中球磨时的球磨转速为1500～2000rpm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明与传统耐火材料相比，气孔更低，烧成温度低，体密更高，拥有更小的膨胀率和重烧线变化，稳定性更好，抗热震性能更优越，且制备简单方便高效，生产能耗低，具有优良的抗压强度、抗热震性、高断裂韧性、耐磨性以及耐火隔热性，使用寿命长，同时也能增强耐火材料的使用可靠性，应用领域宽泛，具有广阔的市场前景。
2、通过采用球磨的方式将氮化硅铁粉体加入材料中，硅铁粉体分散于原料与基质间，促进烧结，填充气孔，提高了材料的常温强度及致密性，纤维能显著提高材料的抗热震性和韧性；本发明中高能球磨主要是使粉末的活性增加，有利于通过机械力诱发离子固态扩散和低温出现液相，促进后期的相转变过程，通过球磨作用，使反应物的比表面积增大，使固与固反应更容易进行。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图中：1、炉体；2、炉内衬耐火材料；3、隔热层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
请参阅图1，本发明提供的一种实施例：一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料，包括炉体1，炉体1的内壁固定设置有炉内衬耐火材料2。
进一步，炉内衬耐火材料2与炉体1之间固定设置有隔热层3，隔热层3能够防止和阻断热量的传递。
一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料，其特征在于：该原料包括以下重量份的组份：
石墨 51%
刚玉 52%
镁砂 2%
金属铝粉 15%
结合剂 4%
氮化硅铁粉体 4%
氧化铝-氧化硅混合粉体 100份
氧化镁 6份
纤维 11份
进一步，石墨的C含量为90～98%，粒度≤0.15mm。
进一步，结合剂为氧化硅改性酚醛树脂，其是由以下质量比的原料制成：苯酚25-30%、甲醛30-36%、乙二醇15-20%、氧化硅微粉15-20%、γ-氨丙基三乙氧基硅烷5-10%和浓盐酸4-6%。
进一步，纤维由50重量份的赤泥、3重量份的氧化镁和1重量份的氧化钙制成，所述纤维的直径为0.01～0.1mm，长度为1～2mm。
一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将石墨、镁砂、刚玉、金属铝粉、氮化硅铁粉体、氧化镁、氧化铝-氧化硅混合粉体和纤维混合导入球磨罐中球磨3～4小时，再加入结合剂，作为基质；
步骤2：将基质在振动罐里进行充分混匀，搅拌3～30分钟，得到浆料；
步骤3：然后将混合均匀的基质与原料重量6～8wt%的煤粉一起掺混作为耐火材料的原料，导入高混机中进行混炼，搅拌、超声振荡，得到坯料；
步骤4：向坯料中加入催化剂、结合剂，搅拌溶解，再将浆料导入，加热并搅拌，得到坯体；
步骤5：将坯体送入干燥窑内进行干燥、粉碎，再将干燥的坯体在电窑里进行热处理；
步骤6：之后进行冷却，并在液压机10～20MPa压力下压制成型；
步骤7：成型后坯体在1200～1400下烧结3～5小时，烧结完毕后自然冷却，从而得到专用耐火材料。
进一步，步骤1中球磨时的球磨转速为1500～2000rpm。
实施例2
一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料，其特征在于：该原料包括以下重量份的组份：
石墨 52%
刚玉 53%
镁砂 3%
金属铝粉 15%
结合剂 3%
氮化硅铁粉体 5%
氧化铝-氧化硅混合粉体 100份
氧化镁 7份
纤维 12份
进一步，石墨的C含量为90～98%，粒度≤0.15mm。
进一步，结合剂为氧化硅改性酚醛树脂，其是由以下质量比的原料制成：苯酚25-30%、甲醛30-36%、乙二醇15-20%、氧化硅微粉15-20%、γ-氨丙基三乙氧基硅烷5-10%和浓盐酸4-6%。
进一步，纤维由50重量份的赤泥、3重量份的氧化镁和1重量份的氧化钙制成，所述纤维的直径为0.01～0.1mm，长度为1～2mm。
一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将石墨、镁砂、刚玉、金属铝粉、氮化硅铁粉体、氧化镁、氧化铝-氧化硅混合粉体和纤维混合导入球磨罐中球磨3～4小时，再加入结合剂，作为基质；
步骤2：将基质在振动罐里进行充分混匀，搅拌3～30分钟，得到浆料；
步骤3：然后将混合均匀的基质与原料重量6～8wt%的煤粉一起掺混作为耐火材料的原料，导入高混机中进行混炼，搅拌、超声振荡，得到坯料；
步骤4：向坯料中加入催化剂、结合剂，搅拌溶解，再将浆料导入，加热并搅拌，得到坯体；
步骤5：将坯体送入干燥窑内进行干燥、粉碎，再将干燥的坯体在电窑里进行热处理；
步骤6：之后进行冷却，并在液压机10～20MPa压力下压制成型；
步骤7：成型后坯体在1200～1400下烧结3～5小时，烧结完毕后自然冷却，从而得到专用耐火材料。
进一步，步骤1中球磨时的球磨转速为1500～2000rpm。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料，包括炉体（1），其特征在于：所述炉体（1）的内壁固定设置有炉内衬耐火材料（2）。
2.根据权利要求1所述的一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料，其特征在于：所述炉内衬耐火材料（2）与炉体（1）之间固定设置有隔热层（3）。
3.根据权利要求1所述的一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料，其特征在于：该原料包括以下重量份的组份：
石墨 50%～55%
刚玉 50%～54%
镁砂 1%～5%
金属铝粉 14%～18%
结合剂 2%～6%
氮化硅铁粉体 2%～6%
氧化铝-氧化硅混合粉体 100份
氧化镁 6～8份
纤维 10～15份。
4.根据权利要求3所述的一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料，其特征在于：所述石墨的C含量为90～98%，粒度≤0.15mm。
5.根据权利要求3所述的一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料，其特征在于：所述结合剂为氧化硅改性酚醛树脂，其是由以下质量比的原料制成：苯酚25-30%、甲醛30-36%、乙二醇15-20%、氧化硅微粉15-20%、γ-氨丙基三乙氧基硅烷5-10%和浓盐酸4-6%。
6.根据权利要求3所述的一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料，其特征在于：所述纤维由50重量份的赤泥、3重量份的氧化镁和1重量份的氧化钙制成，所述纤维的直径为0.01～0.1mm，长度为1～2mm。
7.根据权利要求1所述的一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将石墨、镁砂、刚玉、金属铝粉、氮化硅铁粉体、氧化镁、氧化铝-氧化硅混合粉体和纤维混合导入球磨罐中球磨3～4小时，再加入结合剂，作为基质；
步骤2：将基质在振动罐里进行充分混匀，搅拌3～30分钟，得到浆料；
步骤3：然后将混合均匀的基质与原料重量6～8wt%的煤粉一起掺混作为耐火材料的原料，导入高混机中进行混炼，搅拌、超声振荡，得到坯料；
步骤4：向坯料中加入催化剂、结合剂，搅拌溶解，再将浆料导入，加热并搅拌，得到坯体；
步骤5：将坯体送入干燥窑内进行干燥、粉碎，再将干燥的坯体在电窑里进行热处理；
步骤6：之后进行冷却，并在液压机10～20MPa压力下压制成型；
步骤7：成型后坯体在1200～1400下烧结3～5小时，烧结完毕后自然冷却，从而得到专用耐火材料。
8.根据权利要求7所述的一种超大型煤气净化装置用专用耐火材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤1中球磨时的球磨转速为1500～2000rpm。
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