CN112299826A - 一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，包括如下原料：板状刚玉40‑78的重量份；电熔铬铝尖晶石10‑21的重量份；碳化硅3‑7的重量份；碳化硅9‑18的重量份；氧化锆粉2‑8的重量份；氧化铝超细粉2‑6的重量份；粘结剂3‑6的重量份。本发明通过板状刚玉掺和电熔铬铝尖晶石、碳化硅、碳化硅、氧化锆粉、氧化铝超细粉、粘结剂的优化配比，采用可续的最紧密堆积密度颗粒配级，制得适合氧化锌回转窑用的具有导热系数低、体积密度小、抗腐蚀能力强的节能型铝铬锆硅复合砖，有效降低氧化锌回转窑单位能耗，提升氧化锌回转窑的砌筑耐火砖的使用寿命，大大降低了回转窑的维护成本，提升氧化锌的生产效率。

Description

一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖及制备方法

技术领域

本发明涉及耐火砖生产技术领域，具体涉及一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖及制备方法。

背景技术

氧化锌回转窑作为回收湿法冶炼中含锌渣料的氧化锌回收设备，属于高温火法冶炼设备，其工作反应带温度通常维持在很高的状态，其砌筑反应池的耐火砖要求具有耐高温、抗腐蚀、低调热系数、适当的体积密度的特性。然而，目前回转窑反应带普遍采用的耐火砖的导热系数较高不仅不利于回转窑内温度的保持，还增加了窑体冷却水的消耗；同时耐火砖的体积密度大增加了回转窑自重；耐火砖的抗腐蚀性能不佳，在回转窑转动过程中熔池内热液加大对反应带砌筑耐火砖的侵蚀。因此，氧化锌回转窑运转过程中耐火砖存在侵蚀速率高，使用寿命短，热损失较大的缺点，致使窑体使用周期短，甚至三个月内就要进行停炉大修，大大浪费能源，加大了工作人员的劳动强度高，降低了氧化锌的生产效率，同时增加了单位产品的生产成本，不利于企业的降本增效。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖及制备方法，通过板状刚玉掺和电熔铬铝尖晶石、碳化硅、碳化硅、氧化锆粉、氧化铝超细粉、粘结剂的合理配比，制备一种具有导热系数低、体积密度小、抗腐蚀能力强的节能型铝铬锆硅复合砖，从而降低氧化锌回转窑单位能耗，提供反应带砌筑耐火砖的使用寿命，降低回转窑的维护成本，提升氧化锌的生产效率。为此，本发明提供如下技术方案：

一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，包括如下原料：板状刚玉40-78的重量份；电熔铬铝尖晶石10-21的重量份；碳化硅3-7的重量份；碳化硅9-18的重量份；氧化锆粉2-8的重量份；氧化铝超细粉2-6的重量份；粘结剂3-6的重量份。

所述的一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，包括如下原料：板状刚玉40的重量份；电熔铬铝尖晶石10的重量份；碳化硅3的重量份；碳化硅9的重量份；氧化锆粉2的重量份；氧化铝超细粉2的重量份；粘结剂3的重量份。

所述的一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，包括如下原料：板状刚玉59的重量份；电熔铬铝尖晶石15的重量份；碳化硅5的重量份；碳化硅14的重量份；氧化锆粉5的重量份；氧化铝超细粉4的重量份；粘结剂4的重量份。

所述的一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，包括如下原料：板状刚玉78的重量份；电熔铬铝尖晶石21的重量份；碳化硅7的重量份；碳化硅7的重量份；氧化锆粉8的重量份；氧化铝超细粉6的重量份；粘结剂6的重量份。

所述的一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，所述的板状刚玉中Al₂O₃≧99.5%，Fe₂O₃≦0.5%；所述的电熔铬铝尖晶石中Cr₂O₃≧15%，Fe₂O₃≦0.8%；所述的氮化硅包括N：38-39%，O：1-1.5%，C≦0.1%，Fe≦0.2%；所述的氧化锆粉中Zr₂O₃≧95%，Fe₂O₃≦0.5%；所述的碳化硅中SiC≧98%，Fe₂O₃≦1.0%；所述的氧化铝超细粉中Al₂O₃≧99.5%，Fe₂O₃≦0.2%。

所述的一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，所述的板状刚玉中颗粒粒径在3-5mm的颗粒料占比为15.38-20%，颗粒粒径在3-1mm的颗粒料占比为29.49-37.5%，颗粒粒径在0-1mm的颗粒料占比为10.25-12.5%，剩余颗粒粒径≦0.074mm粉料占比为30-38.46%。

所述的一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，所述的电熔铬铝尖晶石中颗粒粒径在0-1mm的颗粒料占比为57.14-70%，颗粒粒径≦0.074mm的粉料占比为30-42.85%。

所述的一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，所述的氮化硅、碳化硅、氧化锆粉为粒径小于等于0.074mm的粉料；所述的氧化铝超细粉为粒径≦0.001mm的超细粉料。

所述的一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，所述的粘结剂中SiO₂含量为30-31%，NaO≦0.3%；粘结剂比重：1.19-1.21g/cm3；粘结剂碱度：9-10。

一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将颗粒粒径分别为3-5mm、1-3mm、0-1mm以及颗粒粒径≦0.074mm的板状刚玉粉料按其所占配比量进行干混，而后加入所述配比量2/3的粘结剂继续混合，混合搅拌10-30min，制备板状刚玉湿料备用；

步骤2：将步骤1制得板状刚玉湿料依次加入氮化硅、碳化硅、氧化锆粉、氧化铝超细粉，进行混辗1-3min，制得中间料；

步骤3：将剩余1/3的所述配比量粘结剂加入步骤2得到的中间料，进行3-5分钟的混合，制得泥料备用；

步骤4：将步骤3得到的泥料进行不小于12h的醒料；

步骤5：将步骤4中醒料后的泥料采用1250 吨液压机进行压力成型，制得成型砖坯；

步骤6：将步骤5中成型砖坯进入隧道干燥窑进行干燥，干燥窑进口温度65-85℃，出口温度110-130℃，干燥周期为20-30min；

步骤7：将步骤6经过干燥的砖坯进入高温隧道窑烧成，烧成温度为1520-1570℃，烧成周期为60-150min；

步骤8：将步骤7烧成砖坯出窑自然冷却6-9h，经过风机冷却至常温，制得成品耐火砖。

步骤9：将步骤8制得的成品耐火砖，进行拣选，剔除不合格耐火砖，而后将合格成品耐火砖进行码放、包装

本发明的有益效果：本发明通过板状刚玉掺和电熔铬铝尖晶石、碳化硅、碳化硅、氧化锆粉、氧化铝超细粉、粘结剂的优化配比，采用可续的最紧密堆积密度颗粒配级，制得适合氧化锌回转窑用的具有导热系数低、体积密度小、抗腐蚀能力强的节能型铝铬锆硅复合砖，有效降低氧化锌回转窑单位能耗，氧化锌回转窑的砌筑耐火砖的使用寿命提升至18个月以上，大大降低了回转窑的维护成本，提升氧化锌的生产效率。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的方案，以下是对本发明实施例作进一步的详细说明。

实施例1

一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，包括如下原料：板状刚玉40的重量份；电熔铬铝尖晶石10的重量份；碳化硅3的重量份；碳化硅9的重量份；氧化锆粉2的重量份；氧化铝超细粉2的重量份；粘结剂3的重量份。

其中，板状刚玉中Al₂O₃≧99.5%，Fe₂O₃≦0.5%；电熔铬铝尖晶石中Cr₂O₃≧15%，Fe₂O₃≦0.8%；氮化硅包括N：38-39%，O：1-1.5%，C≦0.1%，Fe≦0.2%；氧化锆粉中Zr₂O₃≧95%，Fe₂O₃≦0.5%；碳化硅中SiC≧98%，Fe₂O₃≦1.0%；氧化铝超细粉中Al₂O₃≧99.5%，Fe₂O₃≦0.2%。

其中，板状刚玉中颗粒粒径在3-5mm的颗粒料占比为15.38，颗粒粒径在3-1mm的颗粒料占比为37.5%，颗粒粒径在0-1mm的颗粒料占比为10.25，剩余颗粒粒径≦0.074mm粉料占比为36.87%。

其中，电熔铬铝尖晶石中颗粒粒径在0-1mm的颗粒料占比为57.14%，颗粒粒径≦0.074mm的粉料占比为42.85%。

其中，氮化硅、碳化硅、氧化锆粉为粒径小于等于0.074mm的粉料；氧化铝超细粉为粒径≦0.001mm的超细粉料。

其中，粘结剂中SiO₂含量为30-31%，NaO≦0.3%；粘结剂比重：1.19-1.21g/cm3；粘结剂碱度：9-10。

一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将颗粒粒径分别为3-5mm、1-3mm、0-1mm以及颗粒粒径≦0.074mm的板状刚玉粉料按实施例1的原料配比进行干混，而后加入所述配比量2/3的粘结剂继续混合，混合搅拌10min，制备板状刚玉湿料备用；

步骤2：将步骤1制得板状刚玉湿料依次加入氮化硅、碳化硅、氧化锆粉、氧化铝超细粉，进行混辗3min，制得中间料；

步骤3：将剩余1/3的所述配比量粘结剂加入步骤2得到的中间料，进行5分钟的混合，制得泥料备用；

步骤4：将步骤3得到的泥料进行不小于12h的醒料；

步骤5：将步骤4中醒料后的泥料采用1250 吨液压机进行压力成型，制得成型砖坯；

步骤6：将步骤5中成型砖坯进入隧道干燥窑进行干燥，干燥窑进口温度75℃，出口温度120℃，干燥周期为25min；

步骤7：将步骤6经过干燥的砖坯进入高温隧道窑烧成，烧成温度为1520℃，烧成周期为150min；

步骤8：将步骤7烧成砖坯出窑自然冷却8h，经过风机冷却至常温，制得成品耐火砖。

步骤9：将步骤8制得的成品耐火砖，进行拣选，剔除不合格耐火砖，而后将合格成品耐火砖进行码放、包装

实施例2

一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，包括如下原料：板状刚玉59的重量份；电熔铬铝尖晶石15的重量份；碳化硅5的重量份；碳化硅14的重量份；氧化锆粉5的重量份；氧化铝超细粉4的重量份；粘结剂4的重量份。

其中，板状刚玉中Al₂O₃≧99.5%，Fe₂O₃≦0.5%；电熔铬铝尖晶石中Cr₂O₃≧15%，Fe₂O₃≦0.8%；氮化硅包括N：38-39%，O：1-1.5%，C≦0.1%，Fe≦0.2%；氧化锆粉中Zr₂O₃≧95%，Fe₂O₃≦0.5%；碳化硅中SiC≧98%，Fe₂O₃≦1.0%；氧化铝超细粉中Al₂O₃≧99.5%，Fe₂O₃≦0.2%。

其中，板状刚玉中颗粒粒径在3-5mm的颗粒料占比为20%，颗粒粒径在3-1mm的颗粒料占比为37.5%，颗粒粒径在0-1mm的颗粒料占比为10.25%，剩余颗粒粒径≦0.074mm粉料占比为32.25%。

其中，电熔铬铝尖晶石中颗粒粒径在0-1mm的颗粒料占比为63%，颗粒粒径≦0.074mm的粉料占比为37%。

其中，氮化硅、碳化硅、氧化锆粉为粒径小于等于0.074mm的粉料；氧化铝超细粉为粒径≦0.001mm的超细粉料。

其中，粘结剂中SiO₂含量为30-31%，NaO≦0.3%；粘结剂比重：1.19-1.21g/cm3；粘结剂碱度：9-10。

一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将颗粒粒径分别为3-5mm、1-3mm、0-1mm以及颗粒粒径≦0.074mm的板状刚玉粉料按实施例2配比量进行干混，而后加入所述配比量2/3的粘结剂继续混合，混合搅拌10-30min，制备板状刚玉湿料备用；

步骤2：将步骤1制得板状刚玉湿料依次加入氮化硅、碳化硅、氧化锆粉、氧化铝超细粉，进行混辗2min，制得中间料；

步骤3：将剩余1/3的所述配比量粘结剂加入步骤2得到的中间料，进行4分钟的混合，制得泥料备用；

步骤4：将步骤3得到的泥料进行不小于12h的醒料；

步骤5：将步骤4中醒料后的泥料采用1250 吨液压机进行压力成型，制得成型砖坯；

步骤6：将步骤5中成型砖坯进入隧道干燥窑进行干燥，干燥窑进口温度75℃，出口温度120℃，干燥周期为25min；

步骤7：将步骤6经过干燥的砖坯进入高温隧道窑烧成，烧成温度为1545℃，烧成周期为100min；

步骤8：将步骤7烧成砖坯出窑自然冷却8h，经过风机冷却至常温，制得成品耐火砖。

步骤9：将步骤8制得的成品耐火砖，进行拣选，剔除不合格耐火砖，而后将合格成品耐火砖进行码放、包装

实施例3

一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，包括如下原料：板状刚玉78的重量份；电熔铬铝尖晶石21的重量份；碳化硅7的重量份；碳化硅7的重量份；氧化锆粉8的重量份；氧化铝超细粉6的重量份；粘结剂6的重量份。

其中，板状刚玉中Al₂O₃≧99.5%，Fe₂O₃≦0.5%；电熔铬铝尖晶石中Cr₂O₃≧15%，Fe₂O₃≦0.8%；氮化硅包括N：38-39%，O：1-1.5%，C≦0.1%，Fe≦0.2%；氧化锆粉中Zr₂O₃≧95%，Fe₂O₃≦0.5%；碳化硅中SiC≧98%，Fe₂O₃≦1.0%；氧化铝超细粉中Al₂O₃≧99.5%，Fe₂O₃≦0.2%。

其中，板状刚玉中颗粒粒径在3-5mm的颗粒料占比为19.04%，颗粒粒径在3-1mm的颗粒料占比为30%，颗粒粒径在0-1mm的颗粒料占比为12.5%，剩余颗粒粒径≦0.074mm粉料占比为38.46%。

其中，电熔铬铝尖晶石中颗粒粒径在0-1mm的颗粒料占比为70%，颗粒粒径≦0.074mm的粉料占比为30%。

其中，氮化硅、碳化硅、氧化锆粉为粒径小于等于0.074mm的粉料；氧化铝超细粉为粒径≦0.001mm的超细粉料。

其中，粘结剂中SiO₂含量为30-31%，NaO≦0.3%；粘结剂比重：1.19-1.21g/cm3；粘结剂碱度：9-10。

一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将颗粒粒径分别为3-5mm、1-3mm、0-1mm以及颗粒粒径≦0.074mm的板状刚玉粉料按其所占配比量进行干混，而后加入所述配比量2/3的粘结剂继续混合，混合搅拌10-30min，制备板状刚玉湿料备用；

步骤2：将步骤1制得板状刚玉湿料依次加入氮化硅、碳化硅、氧化锆粉、氧化铝超细粉，进行混辗1-3min，制得中间料；

步骤3：将剩余1/3的所述配比量粘结剂加入步骤2得到的中间料，进行5分钟的混合，制得泥料备用；

步骤4：将步骤3得到的泥料进行不小于12h的醒料；

步骤5：将步骤4中醒料后的泥料采用1250 吨液压机进行压力成型，制得成型砖坯；

步骤6：将步骤5中成型砖坯进入隧道干燥窑进行干燥，干燥窑进口温度75℃，出口温度120℃，干燥周期为25min；

步骤7：将步骤6经过干燥的砖坯进入高温隧道窑烧成，烧成温度为1570℃，烧成周期为60min；

步骤8：将步骤7烧成砖坯出窑自然冷却8h，经过风机冷却至常温，制得成品耐火砖。

步骤9：将步骤8制得的成品耐火砖，进行拣选，剔除不合格耐火砖，而后将合格成品耐火砖进行码放、包装。

该成品铝铬锆硅砖的各项性能：

1、检测方法标准

本发明采用以下的标椎对制得的成品铝铬锆硅砖的Al₂O₃、Cr₂O₃、Fe₂O₃、Zr₂O₃、SiC、显气孔率、常温耐压强、体积密度、荷重软化开始温度、高温抗折强、导热系数、耐火性、热震稳定性能进行检测：

（1）本发明按照GB/T6900-2006铝硅系耐火材料化学分析方法中的乙酸锌返滴定EDTA容量法（9.1）测定铝铬锆硅砖中的氧化铝含量；

（2）本发明按照GB/T5070-2015含铬耐火材料化学分析方法中的酸溶法测定氧化铬含量；

（3）本发明按照GB/T16555-2017含碳、碳化硅、氮化物耐火材料化学分析方法中的直接法测定碳化硅含量；

（4）本发明按照YB/T5200-1993中致密性耐火砖体积密度、显孔率和真空率试验方法测试铝铬锆硅砖的体积密度和显气孔率；

（5）本发明按照YB/T370-2016耐火制品荷重软化温度方法（非示差-升温法）测试铝铬锆硅砖的符合软化点；

（6）本发明按照GB/T3002-2017耐火砖的高温抗折强度检测方法测试铝铬锆硅砖高温抗折强度；

（7）本发明按照YBT 4130-2018 耐火材料 导热系数试验方法(水流量平板法)测试铝铬锆硅砖的导热系数；

（8）本发明按照GB/T18301-2012耐火材料常温耐磨性试验方法测试了铝铬锆硅砖的耐磨性；

（9）本发明按照YB/T376.3-2004耐火制品抗热震性式样方法（水-急冷法）测试铝铬锆硅砖的热震稳定性。

2、选择成品铝铬锆硅砖采用本发明的方式对其性能进行测定，结果如表1所示：

表1 本发明成品耐火砖各项性能参数

由表1可知，本发明的铝铬锆硅砖在高温条件下具有较低的导热系数，较高的耐磨性能，高温抗弯折、热稳定性能强，该种特性的铝铬锆硅砖应用于氧化锌回转窑反应带砌筑反应熔池，从而提高氧化锌回转窑的使用寿命，降低回转窑的维护成本，从而提高氧化锌的生产效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，其特征在于：包括如下原料：板状刚玉40-78的重量份；电熔铬铝尖晶石10-21的重量份；碳化硅3-7的重量份；碳化硅9-18的重量份；氧化锆粉2-8的重量份；氧化铝超细粉2-6的重量份；粘结剂3-6的重量份。

2.根据权利要求1所述的一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，其特征在于：包括如下原料：板状刚玉40的重量份；电熔铬铝尖晶石10的重量份；碳化硅3的重量份；碳化硅9的重量份；氧化锆粉2的重量份；氧化铝超细粉2的重量份；粘结剂3的重量份。

3.根据权利要求1所述的一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，其特征在于：包括如下原料：板状刚玉59的重量份；电熔铬铝尖晶石15的重量份；碳化硅5的重量份；碳化硅14的重量份；氧化锆粉5的重量份；氧化铝超细粉4的重量份；粘结剂4的重量份。

4.根据权利要求1所述的一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，其特征在于：包括如下原料：板状刚玉78的重量份；电熔铬铝尖晶石21的重量份；碳化硅7的重量份；碳化硅7的重量份；氧化锆粉8的重量份；氧化铝超细粉6的重量份；粘结剂6的重量份。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，其特征在于：所述的板状刚玉中Al₂O₃≧99.5%，Fe₂O₃≦0.5%；所述的电熔铬铝尖晶石中Cr₂O₃≧15%，Fe₂O₃≦0.8%；所述的氮化硅包括N：38-39%，O：1-1.5%，C≦0.1%，Fe≦0.2%；所述的氧化锆粉中Zr₂O₃≧95%，Fe₂O₃≦0.5%；所述的碳化硅中SiC≧98%，Fe₂O₃≦1.0%；所述的氧化铝超细粉中Al₂O₃≧99.5%，Fe₂O₃≦0.2%。

6.根据权利要求5所述的一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，其特征在于：所述的板状刚玉中颗粒粒径在3-5mm的颗粒料占比为15.38-20%，颗粒粒径在3-1mm的颗粒料占比为29.49-37.5%，颗粒粒径在0-1mm的颗粒料占比为10.25-12.5%，剩余颗粒粒径≦0.074mm粉料占比为30-38.46%。

7.根据权利要求5任一所述的一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，其特征在于：所述的电熔铬铝尖晶石中颗粒粒径在0-1mm的颗粒料占比为57.14-70%，颗粒粒径≦0.074mm的粉料占比为30-42.85%。

8.根据权利要求7任一所述的一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，其特征在于：所述的氮化硅、碳化硅、氧化锆粉为粒径小于等于0.074mm的粉料；所述的氧化铝超细粉为粒径≦0.001mm的超细粉料。

9.根据权利要求5任一所述的一种氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖，其特征在于：所述的粘结剂中SiO₂含量为30-31%，NaO≦0.3%；粘结剂比重：1.19-1.21g/cm3；粘结剂碱度：9-10。

10.如根据权利要求1所述的氧化锌回转窑反应带用铝铬锆硅复合砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将颗粒粒径分别为3-5mm、1-3mm、0-1mm以及颗粒粒径≦0.074mm的板状刚玉粉料按其所占配比量进行干混，而后加入所述配比量2/3的粘结剂继续混合，混合搅拌10-30min，制备板状刚玉湿料备用；

步骤2：将步骤1制得板状刚玉湿料依次加入氮化硅、碳化硅、氧化锆粉、氧化铝超细粉，进行混辗1-3min，制得中间料；

步骤3：将剩余1/3的所述配比量粘结剂加入步骤2得到的中间料，进行3-5分钟的混合，制得泥料备用；

步骤4：将步骤3得到的泥料进行不小于12h的醒料；

步骤5：将步骤4中醒料后的泥料采用1250 吨液压机进行压力成型，制得成型砖坯；

步骤6：将步骤5中成型砖坯进入隧道干燥窑进行干燥，干燥窑进口温度65-85℃，出口温度110-130℃，干燥周期为20-30min；

步骤7：将步骤6经过干燥的砖坯进入高温隧道窑烧成，烧成温度为1520-1570℃，烧成周期为60-150min；

步骤8：将步骤7烧成砖坯出窑自然冷却6-9h，经过风机冷却至常温，制得成品耐火砖；

步骤9：将步骤8制得的成品耐火砖，进行拣选，剔除不合格耐火砖，而后将合格成品耐火砖进行码放、包装。