CN112279660A - 一种轻烧活化炉用炉型砖的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及耐火材料制造及耐火材料应用领域，更具体而言，涉及一种轻烧活化炉用炉型砖的生产方法，按磷酸盐轻烧耐火材料为40%‑50%、熟矾土为30%‑40%、纯粘土为30%‑10％的质量百分比进行配料，以磷酸盐轻烧耐火材料代替硅酸盐粘土质材料来生产活化炉用炉型砖，减少现用的粘土使用量，减少的粘土用熟矾土补齐，采用磷酸盐轻烧耐火材料为主要原材料制作的炉型砖可以延长炉窑的使用寿命。采用本发明技术生产的产品质量一致性高，耐磨性好，强度高，使用寿命由原来的3‑5年提高到8‑10年。采用本发明技术可以降低生产成本，因为产品的煅烧温度由过去的1300℃降低到300℃‑450℃，所以煅烧时所消耗的燃料显著降低，可降低70%，同时污染物排放量也大大降低。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料制造及耐火材料应用领域，更具体而言，涉及一种轻烧活化炉用炉型砖的生产方法。
背景技术
目前我国工业窑炉的活化炉无论是竖式炉（斯列普炉、斯托克炉）还是卧式回转炉，其所用的炉型砖都是以硅酸盐粘土质材料为主要原材料制作完成，其制作方法大致为：采用粘土为结合剂，各种粗、细颗粒料配用（不同的生料、熟料进行不同的配比），然后半干湿加压成型制土坯、阴干、在1300℃左右进行烧结成型、冷却出炉、打包、装箱即完成全部的制作过程。
硅酸盐耐火材料是以含硅为主，由于它的化学特征呈弱酸性，所以其产品的脆性及韧性不足，温度冷热变化存在时，极易产生龟裂脱落。
由于硅酸盐物理、化学自然特性的存在，这种活化炉用炉型砖，无论在制作过程还是使用过程当中，都极易造成炉型砖的损坏，其中炸裂和机械磨损并存。
另外，这种炉型砖的成型温度高（1300℃左右），在制造过程中燃料消耗量大，燃料燃烧时污染物排放量大，不易做到节能减排，是一种环境不友好的生产过程。
炉型砖是活化炉的关键部件材料，其质量的高低决定了活化炉的使用寿命，而由于目前这种炉型砖制作所采用的原材料是硅酸盐粘土质材料为主要原材料，因此在活化炉的使用过程中寿命不长，一般是3至5年，寿命短的甚至不到一年。
发明内容
为了克服现有技术中所存在的不足，本发明提供一种轻烧活化炉用炉型砖的生产方法，解决活化炉用炉型砖成型温度高，活化炉用炉型砖使用寿命短的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种轻烧活化炉用炉型砖的生产方法，包括以下步骤：
S1、配料：按磷酸盐轻烧耐火材料为40%-50%、熟矾土为30%-40%、纯粘土为30%-10％的质量百分比进行配料；
S2、混料：将上述原料与结合剂进行充分的均匀混合、常温熟化待用；
S3、压制：将熟化后的物料置于模具中，在压力机中进行高压成型；
S4、干燥：将压制成型的坯料通风晾干，待坯料中的游离水排出干净时入窑待烧；
S5、煅烧：进入炉窑内的坯料在300℃-450℃的温度下，煅烧12小时；
S6、冷却出窑：待煅烧好的产品自然冷却后，对产品进行分拣，打包、装箱、待运。
进一步地，所述磷酸盐轻烧耐火材料中生料和熟料的配比为2-4:8-6；所述生料为磷酸与氧化铝混合物，所述熟料由硅酸盐耐火材料与粘土经高温1350℃温度烧结而成。
进一步地，所述结合剂采用浓度为80%的磷酸或磷酸二氢铝。
进一步地，所述压力机采用四柱式液压机，成型压力不低于1.3kg/cm2。
进一步地，所述步骤S4中坯料晾干过程中避免直射阳光照射。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本发明提供了一种轻烧活化炉用炉型砖的生产方法，以磷酸盐轻烧耐火材料代替硅酸盐粘土质材料来生产活化炉用炉型砖，减少现用的粘土使用量，减少的粘土用熟矾土补齐，磷酸与含有三氧化二铝原料中的铝矾矿进行合成反应、生成磷酸二氢铝，磷酸二氢铝使用温度大于1300℃、有强度、韧性强、据有塑性粘连的特性；磷酸与含有三氧化二铝原矿铝矾土合成反应增加了原矿中的结合性能，使的耐火制品更加强固；采用磷酸盐轻烧耐火材料为主要原材料制作的炉型砖可以延长炉窑的使用寿命。采用本发明技术生产的产品质量一致性高，耐磨性好，强度高，使用寿命由原来的3-5年提高到8-10年。采用本发明技术可以降低生产成本，因为产品的煅烧温度由过去的1300℃降低到300℃-450℃，所以煅烧时所消耗的燃料显著降低，可降低70%，同时污染物排放量也大大降低。
具体实施方式
下面将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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种轻烧活化炉用炉型砖的生产方法，包括以下步骤：
S1、配料：按磷酸盐轻烧耐火材料为40%-50%、熟矾土为30%-40%、纯粘土为30%-10％的质量百分比进行配料；其磷酸盐轻烧耐火材料中生料和熟料的配比为2-4:8-6；
S2、混料：将上述原料与结合剂进行充分的均匀混合、常温熟化待用；结合剂采用浓度为80%的磷酸或磷酸二氢铝；
S3、压制：将熟化后的物料置于模具中，在压力机中进行高压成型；
S4、干燥：将压制成型的坯料通风晾干，避免直射阳光照射，待坯料中的游离水排出干净时入窑待烧；压力机采用四柱式液压机，成型压力不低于1.3kg/cm2；
S5、煅烧：进入炉窑内的坯料在300℃-450℃的温度下，煅烧12小时；
S6、冷却出窑：待煅烧好的产品自然冷却后，对产品进行分拣，打包、装箱、待运。
经过上述工艺加工，再加选用磷酸盐耐火材料经轻烧制作活化炉用炉型砖，其产品质量一致性好，使用寿命长。
磷酸盐是较强的酸性材料，制作活化炉用炉型砖，在烧结过程中产生的气体以碳酸为主，相互的渗蚀化学反应微弱或没有，又具有相互拥抱性，使得耐火材料的现组织结构不遭破坏。磷酸与原材料中的氧化铝结合，经化学反应生成磷酸二氢铝，是较强结合剂，形成微小粒子间的分子结合，分子间颗粒结合牢固，所以耐磨、有韧性，表现在产品质量上就是使用寿命成倍增长。硅酸盐粘土质材料烧结结合是点结合，结合的牢固度受颗粒大小分布的均匀性因素影响比较突出。在本实施例中，磷酸盐轻烧耐火材料生料为磷酸与氧化铝混合物，磷酸盐轻烧耐火材料熟料由硅酸盐耐火材料与粘土经高温1350℃温度烧结，使硅酸盐质粘土砖晶体变为半石英结晶的磷酸二氢铝；磷酸二氢铝，是一种胶体状的弱粘合剂，在1400℃左右才分解，在低于1400℃左右时有极强的强度和韧性，显现它的耐磨性。磷酸盐轻烧耐火材料的烧结结合是以磷酸二氢铝分子结合的形式进行结合，分子间的结合距离远远小于颗粒之间结合的距离，而且该分子结合是面结合，从而使其结合的牢固度更高。因为再细的颗粒与分子相比较，其体积相差很大，粒子间距离越小，结合性能越强。因此以磷酸盐轻烧耐火材料经过上述工艺生产的活化炉用炉型砖强度高、耐磨性好、使用寿命长。磷酸盐耐火材料的使用温度，正常状况不超过1400℃，为避免因过烧后出现的不良性，适当加入纯粘土10％，保证高温下材料特性不变。同时，使用温度超过1400℃后磷酸盐轻烧耐火材料生料在随着温度的升高和生料中的氧化铝含量低，会有急骤收缩和磷酸二氢铝生成的少，强度下降。
耐火材料的结合性能有两种。第一种：依靠特高温、粘士质烧结1330℃直至硅砖、三铝砖、二铝砖、一铝砖、镁砖、镁铝砖、镁铬砖等，到1600℃左右自然或合成矿体的物理烧结或电熔方法。第二种：是化学反应，用酸性、碱性、环氧树脂等有机、无机结合剂的低温生产方法。各种结合是在符合、适应一定条件下的特定使用要求。第一种烧结方法的结合，是依靠特高温烧结，使我们用肉眼察觉到颗粒成软稠体粘连的结合、从微观的角度观察分析、是点结合、很少量的能成为液体状。点结合粘连留有的空隙，分子间百分之三十以上的间距，在耐火材料上的表现就是脆性强、韧性差。第二种化学合成的结合是面结合、结合面多、在产品的表现它强度好、韧性特性高。化学合成材料结合剂很多，有有机的、无机的、但在耐火材料，使用有烧结温度的，必须选用结合能经受达到1300℃左右。
现有工业烧结窑炉中，能够经过1300℃左右温度结合剂、是酸性的磷酸二氢铝和碱性的泡花碱。“泡花碱”多数用在钢铁企业的“盛钢桶”的桶壁上或纸箱制品的粘连上，因为他是碱性物质、钢液。铁液中低比重杂质与之高温下进行化学反应、形成碴液、浮上钢液、铁液表面、便于清除、有利于净化，但使用“泡花碱”结合剂的耐火材料不能用在活化炉上，因为活化炉烧结活性炭时产生的是酸性气体、与之要进行化学反应，使得该耐火产品很快就会损坏，从而使得活化炉马上报废。
活化炉是烧结性窑炉，不是冶炼性窑炉，烧结过程要产生一种气体-CO2酸性气体，该CO2酸性气体与磷酸不进行化学反应，反而有亲和抱团力，所以使用磷酸二氢铝为结合剂制造的耐火材料适应于活化炉的使用。
在本实施例中，磷酸与氧化铝按照制取的化学反应的最佳结合能的比例。过多的磷酸使得饱和度下降、亲和力降低、有相互争夺的排斥迹象，合成的磷酸二氧铝变相、结合能下降或无作用。少加磷酸，磷酸二氢铝反应不饱和、结合能弱、失去钢性，韧性。所以使用磷酸结合剂，特别注意耐火材料铝矾土、粘土中氧化铝在原料矿中的含量，准确撑握磷酸比例用量，这是影响韧性的关健，也是炉型砖使用寿命的关健，不是越多越好。
磷酸盐合成的有结合能最佳的耐火材料400℃左右就开始形成较好的结合能。制成的产品就可以满足活化炉使用。如果用高温烧结，耐火材料在1500℃左右存在线收缩，使窑体耐火砖型相互收缩松动，在回转炉的旋转下容易脱落、在立式活化炉中会逐步形成整体塌陷。
活化炉使用磷酸盐耐火材料，第一能够在高温下经受烧结，磷酸盐经受达到1400℃为保持更高温度，在磷酸盐制品中加入可塑性好的10%到20%的优质粘土，保障它的高温特性。
磷酸本身是一种液体状物质、他在与氧化铝结合，生成磷酸二氢铝。在试验与烧结生产的耐火材料制品，相同品种，相同用10公斤锤击打，普通高温烧结制品，在锤击4次的情况下，基本破碎成粉，或者是小块；而采用磷酸二氢铝结合剂生产的产品，在锤击10次以后，产品没有破碎迹象。这是由于烧结过程中与磷酸发生面结合，而普通耐火材料烧结结合是点结合。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种轻烧活化炉用炉型砖的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、配料：按磷酸盐轻烧耐火材料为40%-50%、熟矾土为30%-40%、纯粘土为30%-10％的质量百分比进行配料；
S2、混料：将上述原料与结合剂进行充分的均匀混合、常温熟化待用；
S3、压制：将熟化后的物料置于模具中，在压力机中进行高压成型；
S4、干燥：将压制成型的坯料通风晾干，待坯料中的游离水排出干净时入窑待烧；
S5、煅烧：进入炉窑内的坯料在300℃-450℃的温度下，煅烧12小时；
S6、冷却出窑：待煅烧好的产品自然冷却后，对产品进行分拣，打包、装箱、待运。
2.根据权利要求1所述的一种轻烧活化炉用炉型砖的生产方法，其特征在于：所述磷酸盐轻烧耐火材料中生料和熟料的配比为2-4:8-6；所述生料为磷酸与氧化铝混合物，所述熟料由硅酸盐耐火材料与粘土经高温1350℃温度烧结而成。
3.根据权利要求1所述的一种轻烧活化炉用炉型砖的生产方法，其特征在于：所述结合剂采用浓度为80%的磷酸或磷酸二氢铝。
4.根据权利要求1所述的一种轻烧活化炉用炉型砖的生产方法，其特征在于：所述压力机采用四柱式液压机，成型压力不低于1.3kg/cm2。
5.根据权利要求1所述的一种轻烧活化炉用炉型砖的生产方法，其特征在于：所述步骤S4中坯料晾干过程中避免直射阳光照射。
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