CN112456999A - 一种回转窑烧成带用砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种回转窑烧成带用砖及其制备方法，其原料组成和重量份数如下：粒度为3～5mm的镁铝尖晶石25份～35份，粒度为1～3mm的镁砂20份～30份，粒度≤1mm的镁铝尖晶石5份～15份，粒度为‑180目的镁砂8份～16份，预处理过的粒度为‑350目的金属铝粉6份～10份，预处理过的粒度为‑200目的金属镁粉4份～6份；粒度为5～6μm的氧化铝微粉6份～10份；按照上述原料总重量的3％～4％加入纸浆废液。本发明制备方法简单，易于实现，所制备的回转窑烧成带用砖强度高，砖中形成的纤维具有增韧作用，有效提高烧成砖的抗热震性能，防止其开裂和剥落，提高石灰、水泥等回转窑烧成带的内衬服役寿命。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料制备技术领域。具体涉及一种回转窑烧成带用砖的制备方法。
背景技术
镁铝尖晶石砖可用在水泥、石灰等回转窑烧成带中。由于回转窑的服役环境不但具有很强的气流冲刷和粉尘摩擦，而且其温度波动非常大，因此现使用的镁铝尖晶石砖不仅要具有耐火度高、强度大、耐磨性和抗侵蚀性良好的特性，而且也要有特别好的热震稳定性，只有这样才能提高服役寿命、减少窑炉拆修成本。现有技术中，单一的原位镁铝尖晶石形成过程中，会有6-15％的残余体积膨胀，由于体积膨胀会产生较大的热应力裂纹，不但使材料的抗折性能受到较大影响，材料的抗热震性能更是会因此降低。本发明主要针对提高回转窑烧成带用镁铝尖晶石砖的热震稳定性进行研发和改进。
申请号为201310240755.4的中国发明专利申请公开了“一种高强低导镁铝尖晶石砖”，以镁铝合成料、电熔镁砂和α-Al2O3细粉为原料，木质素磺酸钙为外加剂，经过湿碾、机压和焙烧制备而成。此发明主要利用基础性的颗粒级配即颗粒和基质之间的结合来实现材料的高强，并且此发明中镁铝尖晶石砖焙烧时间过长，能耗过高，不利于节能减排。
发明内容
本发明提供了一种回转窑烧成带用砖及其制备方法，该制备方法简单，易于实现，所制备的回转窑烧成带用砖强度高，且砖中形成的纤维具有增韧作用，可以有效提高烧成砖的抗热震性能，防止其开裂和剥落，从而提高石灰、水泥等回转窑烧成带的内衬服役寿命。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种回转窑烧成带用砖，其原料组成和重量份数如下：粒度为3～5mm的镁铝尖晶石25份～35份，粒度为1～3mm的镁砂20份～30份，粒度≤1mm的镁铝尖晶石5份～15份，粒度为-180目的镁砂8份～16份，预处理过的粒度为-350目的金属铝粉6份～10份，预处理过的粒度为-200目的金属镁粉4份～6份；粒度为5～6μm的氧化铝微粉6份～10份；另外，按照上述原料总重量的3％～4％加入纸浆废液。
所述铝镁尖晶石中MgO+Al2O3≥98wt％，SiO2≤0.6wt％。
所述氧化铝微粉为α活性氧化铝微粉。
所述预处理过的粒度为-350目的金属铝粉的制备方法如下：
1)称取粒度为-350目的金属铝粉，置于10-15倍于其质量的沸水中，搅拌12～24h，得到悬浮液；
2)将所得悬浮液过滤并将滤上物真空干燥，得到预处理过的粒度为-350目的金属铝粉。
所述预处理过的粒度为-200目的金属镁粉的制备方法如下：
1)称取粒度为-200目的金属镁粉，置于10-15倍于其质量的60～80℃的水中，搅拌12～24h，得到悬浮液；
2)将所得悬浮液过滤并将滤上物真空干燥，得到预处理过的粒度为-200目的金属镁粉。
一种回转窑烧成带用砖的制备方法，包括下列步骤：
1)先将预处理过的粒度为-350目的金属铝粉和预处理过的粒度为-200目的金属镁粉按配比混合均匀，再与粒度为3～5mm的镁铝尖晶石、粒度为1～3mm的镁砂、粒度≤1mm的镁铝尖晶石、粒度为-180目的镁砂、粒度为5～6μm的氧化铝微粉，按配比混合均匀；
2)按照步骤1)中原料总重量的3％～4％加入纸浆废液并搅拌均匀，得到混合料；
3)将步骤2)所得的混合料压制成型并干燥，得到砖坯；
4)将步骤3)所得砖坯经高温烧制成型，得到回转窑烧成带用砖。
上述步骤3)中,干燥温度为100～120℃，干燥时间不少于24h。
上述步骤4)中，高温烧制的温度为1500～1750℃，烧制时间不少于3h。
本发明中，粒度范围是指粒度大于等于最小值和小于等于最大值的数值区间，例如粒度3～5mm是指3mm≤粒度≤5mm。
本发明的一种回转窑烧成带用砖的原料组成设计原理如下：
1)3～5mm的镁铝尖晶石和1～3mm的镁砂具有晶粒发育好、强度高等优点，能够保证胚体烧成后的骨架结构，从而为烧成制品提供足够的强度；
2)粒度≤1mm的镁铝尖晶石用于填充骨料颗粒的空隙，减少烧成砖内大孔的形成，增加砖体强度；
3)粒度为-180目的镁砂、粒度为5～6μm的氧化铝微粉高温下可以形成镁铝尖晶石细粉，此过程为体积膨胀过程，可以抵消部分烧结过程产生的收缩，从而保证烧成后的体积稳定性，；
4)预处理过的粒度为-350目的金属铝粉在高温焙烧过程中会发生氧化生成氧化铝纤维，并且在熔融状态下的金属铝和来自预处理过的粒度为-200目的金属镁粉的熔融态金属镁易生成镁铝尖晶石纤维，提高烧成制品的抗热震性能；
5)纸浆废液作为添加剂，能够增加原料混合的融合性，利于砖坯成型。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，砖坯在烧制过程中，预处理过的粒度为-350目的金属铝粉和预处理过的粒度为-200目的金属镁粉在高温条件下形成具有一维结构的氧化铝纤维和镁铝尖晶石纤维，这些纤维在各物相的晶粒间生长并延伸，连接颗粒与基质或者连接颗粒与颗粒，最后于烧成镁铝尖晶石砖内部形成纤维桥连增韧的结构。此结构具有很高的强度和耐热流冲击性，可以有效提高回转窑烧成带用砖的抗热震性能，防止其开裂和剥落，提高水泥、石灰等回转窑烧成带的内衬使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细的说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
本实施例中，一种回转窑烧成带用砖，其原料组成和重量份数如下：粒度为3～5mm的镁铝尖晶石30份，粒度为1～3mm的镁砂25份，粒度≤1mm的镁铝尖晶石12份，粒度为-180目的镁砂10份，预处理过的粒度为-350目的金属铝粉8份，预处理过的粒度为-200目的金属镁粉5份；粒度为5～6μm的氧化铝微粉10份；另外，按照上述原料总重量的3％加入纸浆废液。
所述预处理过的粒度为-350目的金属铝粉的制备方法如下：
1)称取-350目的金属铝粉，置于10倍于其质量的沸水中，搅拌12～24h，得到悬浮液；
2)将所得悬浮液过滤并将滤上物真空干燥，得到预处理过的粒度为-350目的金属铝粉；
所述预处理过的粒度为-200目的金属镁粉的制备方法如下：
1)称取-200目的金属镁粉，置于10倍于其质量的60～80℃水中，搅拌12～24h，得到悬浮液；
2)将所得悬浮液过滤并将滤上物真空干燥，得到预处理过的粒度为-200目的金属镁粉；
一种回转窑烧成带用砖的制备方法步骤包括：
1)先将预处理过的粒度为-350目的金属铝粉和预处理过的粒度为-200目的金属镁粉按配比混合均匀，再与粒度为3～5mm的镁铝尖晶石、粒度为1～3mm的镁砂、粒度≤1mm的镁铝尖晶石、粒度为-180目的镁砂、粒度为5～6μm的氧化铝微粉，按配比混合均匀；
2)按照上述原料总重量的3％加入纸浆废液并搅拌均匀，得到混合料；
3)将上述混合料压制成型并干燥，干燥温度为100～120℃，干燥时间为24h；得到砖坯；
4)将上述砖坯于1500～1550℃高温烧制4h，得到回转窑烧成带用砖。
按照国家标准对本实施例1制备的回转窑烧成带用砖进行物理和化学检测，检测结果如表1所示。
【实施例2】
本实施例中，一种回转窑烧成带用砖的制备过程与实施例1相同。区别在于本实施例中，其原料组成和重量份数如下：粒度为3～5mm的镁铝尖晶石33份，粒度为1～3mm的镁砂27份，粒度≤1mm的镁铝尖晶石8份，粒度为-180目的镁砂13份，预处理过的粒度为-350目的金属铝粉9份，预处理过的粒度为-200目的金属镁粉4份；粒度为5～6μm的氧化铝微粉6份；另外，按照上述原料总重量的4％加入纸浆废液。
制备过程中，干燥温度为110～120℃，干燥时间26h。高温烧制的温度为1550～1600℃，烧制时间为5h。
按照国家标准对本实施例2制备的回转窑烧成带用砖进行物理和化学检测，检测结果如表1所示。
【实施例3】
本实施例中，一种回转窑烧成带用砖的制备过程与实施例1相同。区别在于本实施例中，其原料组成和重量份数如下：粒度为3～5mm的镁铝尖晶石27份，粒度为1～3mm的镁砂23份，粒度≤1mm的镁铝尖晶石15份，粒度为-180目的镁砂15份，预处理过的粒度为-350目的金属铝粉7份，预处理过的粒度为-200目的金属镁粉6份；粒度为5～6μm的氧化铝微粉7份；另外，按照上述原料总重量的4％加入纸浆废液。
制备过程中，干燥温度为110～120℃，干燥时间26h。高温烧制的温度为1600～1680℃，烧制时间为5h。
按照国家标准对本实施例3制备的回转窑烧成带用砖进行物理和化学检测，检测结果如表1所示。
【实施例4】
本实施例中，一种回转窑烧成带用砖的制备过程与实施例1相同。区别在于本实施例中，其原料组成和重量份数如下：粒度为3～5mm的镁铝尖晶石26份，粒度为1～3mm的镁砂28份，粒度≤1mm的镁铝尖晶石10份，粒度为-180目的镁砂11份，预处理过的粒度为-350目的金属铝粉10份，预处理过的粒度为-200目的金属镁粉6份；粒度为5～6μm的氧化铝微粉9份；另外，按照上述原料总重量的3％加入纸浆废液。
制备过程中，干燥温度为110～120℃，干燥时间24h。高温烧制的温度为1680～1750℃，烧制时间为4h。
按照国家标准对本实施例4制备的回转窑烧成带用砖进行物理和化学检测，检测结果如表1所示。
表1回转窑烧成带用砖成品检测结果
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(％) | 14.32 | 15.81 | 17.12 | 16.53 |
| Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(％) | 0.88 | 0.79 | 0.92 | 0.84 |
| MgO(％) | 84.80 | 83.40 | 81.96 | 82.63 |
| 显气孔率(％) | 24.1 | 16.2 | 15.5 | 16.1 |
| 体积密度(g/cm<sup>3</sup>) | 2.63 | 2.56 | 2.54 | 2.55 |
| 耐压强度(MPa) | 65.2 | 63.6 | 69.1 | 70.3 |
| 荷软(℃) | ≥1700 | ≥1700 | ≥1700 | ≥1700 |
| 耐磨性(cm<sup>3</sup>) | 3.0 | 3.2 | 3.5 | 3.3 |
| 抗热震性(次) | ≥20 | ≥20 | ≥20 | ≥20 |
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种回转窑烧成带用砖，其特征在于，其原料组成和重量份数如下：粒度为3～5mm的镁铝尖晶石25份～35份，粒度为1～3mm的镁砂20份～30份，粒度≤1mm的镁铝尖晶石5份～15份，粒度为-180目的镁砂8份～16份，预处理过的粒度为-350目的金属铝粉6份～10份，预处理过的粒度为-200目的金属镁粉4份～6份；粒度为5～6μm的氧化铝微粉6份～10份；另外，按照上述原料总重量的3％～4％加入纸浆废液。
2.根据权利要求1所述的一种回转窑烧成带用砖，其特征在于，所述铝镁尖晶石中MgO+Al2O3≥98wt％，SiO2≤0.6wt％。
3.根据权利要求1所述的一种回转窑烧成带用砖，其特征在于，所述氧化铝微粉为α活性氧化铝微粉。
4.根据权利要求1所述的一种回转窑烧成带用砖，其特征在于，所述预处理过的粒度为-350目的金属铝粉的制备方法如下：
1)称取粒度为-350目的金属铝粉，置于10-15倍于其质量的沸水中，搅拌12～24h，得到悬浮液；
2)将所得悬浮液过滤并将滤上物真空干燥，得到预处理过的粒度为-350目的金属铝粉。
5.根据权利要求1所述的一种回转窑烧成带用砖，其特征在于，所述预处理过的粒度为-200目的金属镁粉的制备方法如下：
1)称取粒度为-200目的金属镁粉，置于10-15倍于其质量的60～80℃的水中，搅拌12～24h，得到悬浮液；
2)将所得悬浮液过滤并将滤上物真空干燥，得到预处理过的粒度为-200目的金属镁粉。
6.一种如权利要求1-5其中任意一项所述的回转窑烧成带用砖的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)先将预处理过的粒度为-350目的金属铝粉和预处理过的粒度为-200目的金属镁粉按配比混合均匀，再与粒度为3～5mm的镁铝尖晶石、粒度为1～3mm的镁砂、粒度≤1mm的镁铝尖晶石、粒度为-180目的镁砂、粒度为5～6μm的氧化铝微粉，按配比混合均匀；
2)按照步骤1)中原料总重量的3％～4％加入纸浆废液并搅拌均匀，得到混合料；
3)将步骤2)所得的混合料压制成型并干燥，得到砖坯；
4)将步骤3)所得砖坯经高温烧制成型，得到回转窑烧成带用砖。
7.根据权利要求6所述的一种回转窑烧成带用砖的制备方法，其特征在于，上述步骤3)中,干燥温度为100～120℃，干燥时间不少于24h。
8.根据权利要求6所述的一种回转窑烧成带用砖的制备方法，其特征在于，上述步骤4)中，高温烧制的温度为1500～1750℃，烧制时间不少于3h。
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