CN113248241B - 一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖及其生产工艺，所述复合砖包括以下原料：ZrSiO4、Al2O3、Al2(SiO4)O、MgCO3、Fe2O3、Sb2O3、Cr2O3、TiO2、MnO、CuO、Na2CO3、高岭土、环氧树脂、复合粘结剂、减水剂和结合剂；所述复合砖的制备方法为：首先称取原料，并粉碎混合，然后将粉碎后的物料与水混合，并研磨干燥处理，然后向研磨后的物料中加入环氧树脂、复合粘结剂、减水剂和结合剂，搅拌均匀，最后将混合物料压制成型，并进行干燥、烧制，即可得到复合砖成品；通过本发明制备的复合砖具有较高的致密性以及结合强度，抗渣侵蚀性能较强，适宜大量推广。

Description

一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖及其生产工艺
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，具体是涉及一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖及其生产工艺。
背景技术
目前危废处置行业的焚烧系统耐火材料，多采用刚玉质、铬刚玉质、锆刚玉质等材质耐火砖筑炉，这类砖具有耐火、高荷重软化温度、耐磨性能、化学稳定性、热震稳定性及抗渣浸蚀性好等优点，可提高焚烧炉的使用寿命，提高生产率，降低生产成本。熔铸锆刚玉材料在熔窑上部结构内衬使用较广，可以提高熔窑寿命，满足玻璃熔化和澄清温度升高要求。
但是，现有技术中的锆刚玉复合砖在烧制过程中，各材料间结合强度低，致密性差，气孔高，导致复合砖的热震稳定性较差，抗渣浸蚀性能不够理想；同时，现有技术中锆刚玉复合砖在制备过程中，砖体内部应力较大，极易造成砖体开裂。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种结合强度高、致密性好的锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖及其生产工艺。
本发明的技术方案为：一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖，包括以下重量份的原料：ZrSiO4 28-45份、Al2O3 18-26份、Al2(SiO4)O 7-13份、MgCO3 5-12份、 Fe2O3 9-16份、Sb2O35-9份、Cr2O3 4-11份、TiO2 3-7份、MnO 2-5份、CuO 2-8 份、Na2CO3 4-9份、高岭土4-16份、环氧树脂7-16份、复合粘结剂0.5-1.2份、减水剂0.2-0.4份、结合剂1-1.5份；
结合剂为铬合磷酸盐结合剂；
复合粘结剂由水玻璃粘结剂和活性树脂粘接剂按照体积比1:1组成；
减水剂由木质素磺酸钙、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物和亚硫酸氢钠按照体积比3:1:2组成。
一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖的生产工艺，包括以下步骤：
S1、按比例称取ZrSiO4、Al2O3、Al2(SiO4)O、MgCO3、Fe2O3、Sb2O3、Cr2O3、 TiO2、MnO、CuO、Na2CO3和高岭土，混合均匀后粉碎，并过90-130目筛，获得混合物料细粉，备用；
S2、将步骤S1所得混合物料细粉与水按照体积比1:1-3混合均匀，得到混合浆料，然后将混合浆料使用球磨机研磨15-50min，使混合浆料细度达到 135-360目；最后将研磨后的浆料在350-700W的功率下微波加热干燥处理2-5h，使得浆料的含水率控制在25-45％，自然冷却至室温；
S3、向步骤S2所得浆料中依次加入环氧树脂、复合粘结剂、减水剂和结合剂，然后在900-1500r/min，700-900W条件下，超声搅拌15-45min，静置陈化 1-3h，得到混合湿料；
S4、将步骤S3所得混合湿料加入模具中在等静压机中在110-180℃条件下静压成型，控制等静压机工作压力为15-29MPa，成型砖坯自然养护25-40h，再在95-105℃的温度下干燥至含水率≤4％，得到复合砖初坯；
S5、将步骤S4所得复合砖初坯送入干燥窑进行干燥，控制干燥窑的温度为 480-690℃，干燥时间为3-5h，然后将干燥后的复合砖初坯放入烧制窑，控制烧制温度为800-1000℃，烧制时间为2-4h，出窑后自然冷却至室温后，即得复合砖成品。
进一步地，高岭土使用之前，采用5-8％浓度的氢氧化钠浸泡15-25min，然后在150-250℃温度条件下煅烧40-75min；通过对高岭土进行碱浸泡后高温煅烧，能改善高岭土的内部构造，进而提高复合砖的抗侵蚀性能。
进一步地，步骤S1完成后，对混合物料细粉进行压力喷雾造粒，二次颗粒在40-80目，并控制二次颗粒含水率2-8％，通过对混合物料进行二次粉碎，使得粉碎后的物料颗粒更加均匀，降低烧制后的复合砖的气孔率，提高复合砖的致密性。
进一步地，步骤S5中，干燥后的复合砖初坯放入烧制窑之前在300-400℃条件下，预热处理1-3h，通过对复合砖初坯进行预热处理，能够有效避免复合砖初在烧制过程中开裂，降低复合砖的次品率。
进一步地，步骤S5中，复合砖初烧制完成后，封闭烧制窑，并在1000-1200℃温度条件下继续烧制20-50min，当烧制窑内温度≤150℃后，打开烧制窑，通过以上操作能够提高复合砖的抗渣侵蚀性能。
进一步地，步骤S5中复合砖初坯干燥时，先以3-5℃/min的速率将复合砖初坯升温至250-380℃，保温0.5-1.5h，再以4-8℃/min的速率升温至380-450℃，保温1-3h，再以6-9℃/min的速率升温至450-690℃，保温0.5-1h；以不同的升温速率对复合砖初坯进行加热干燥，能够避免复合砖初坯加热过程中产生形变，提高复合砖初坯的结构强度。
进一步地，步骤S5完成后，将复合砖成品置入压力反应釜，充入浓度 0.5-2mol/L的碳化硅粉溶液至完全淹没复合砖成品，在0.1-0.8MPa条件下进行压力渗透20-40min，渗透完成后干燥处理，通过在复合砖成品表面通过压力渗透碳化硅粉，使得碳化硅粉在复合砖成品表面形成致密的隔热层，提高复合砖成品的耐压强度、抗侵蚀性能和热稳定性。
进一步地，步骤S1进行之前，将ZrSiO4、Al2O3和Al2(SiO4)O混合均匀，然后加入混合物料质量15-35％的氯化钠溶液，在800-1200r/min条件下干磨 8-20min，然后在800-1000W的红外功率下加热0.5-1.5h，冷却至室温后用蒸馏水洗涤至中性，并干燥处理，通过对ZrSiO4、Al2O3和Al2(SiO4)O进行以上操作，能够提高复合砖成品对抗重金属及重金属碱的能力，进而提高复合砖成品的抗侵蚀性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在制备复合砖过程中，所用原材料来源广、成本低廉，而且本发明的制作过程低能、环保；同时本发明复合砖制备过程中，各材料间的结合强度高，致密性好，气孔率低，热震稳定性较好、抗渣浸蚀性能好，通过对ZrSiO4、Al2O3和Al2(SiO4)O进行干磨处理，以及对高岭土进行了碱浸泡以及高温煅烧处理，能改善高岭土的内部构造，提高了复合砖成品对抗重金属及重金属碱的能力，进而提高复合砖成品的抗侵蚀性能；本发明步骤步骤S5中以不同的升温速率对复合砖初坯进行加热干燥，避免复合砖初坯加热过程中产生形变，提高复合砖初坯的结构强度，同时对复合砖初坯进行预热处理，能够有效避免复合砖初在烧制过程中开裂，降低复合砖的次品率；复合砖初烧制完成后，封闭烧制窑继续对复合砖成品进行密封烧制，能够提高复合砖的抗渣侵蚀性能，通过在复合砖成品表面通过压力渗透碳化硅粉，使得碳化硅粉在复合砖成品表面形成致密的隔热层，提高复合砖成品的耐压强度、抗侵蚀性能和热稳定性。
具体实施方式
实施例1：一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖，包括以下重量份的原料：ZrSiO4 28份、Al2O3 18份、Al2(SiO4)O 7份、MgCO3 5份、Fe2O3 9份、Sb2O3 5份、Cr2O3 4份、TiO2 3份、MnO2份、CuO 2份、Na2CO3 4份、高岭土4份、环氧树脂7 份、复合粘结剂0.5份、减水剂0.2份、结合剂1份；
结合剂为铬合磷酸盐结合剂；
复合粘结剂由水玻璃粘结剂和活性树脂粘接剂按照体积比1:1组成；
减水剂由木质素磺酸钙、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物和亚硫酸氢钠按照体积比3:1:2组成。
一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖的生产工艺，包括以下步骤：
S1、按比例称取ZrSiO4、Al2O3、Al2(SiO4)O、MgCO3、Fe2O3、Sb2O3、Cr2O3、 TiO2、MnO、CuO、Na2CO3和高岭土，混合均匀后粉碎，并过90-130目筛，获得混合物料细粉，备用；
S2、将步骤S1所得混合物料细粉与水按照体积比1:1混合均匀，得到混合浆料，然后将混合浆料使用球磨机研磨15min，使混合浆料细度达到135目；最后将研磨后的浆料在350W的功率下微波加热干燥处理2h，使得浆料的含水率控制在25％，自然冷却至室温；
S3、向步骤S2所得浆料中依次加入环氧树脂、复合粘结剂、减水剂和结合剂，然后在900r/min，700W条件下，超声搅拌15min，静置陈化1h，得到混合湿料；
S4、将步骤S3所得混合湿料加入模具中在等静压机中在110℃条件下静压成型，控制等静压机工作压力为15MPa，成型砖坯自然养护25h，再在95℃的温度下干燥至含水率为4％，得到复合砖初坯；
S5、将步骤S4所得复合砖初坯送入干燥窑进行干燥，控制干燥窑的温度为 480℃，干燥时间为3h，然后将干燥后的复合砖初坯放入烧制窑，控制烧制温度为800℃，烧制时间为2h，出窑后自然冷却至室温后，即得复合砖成品。
实施例2、一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖，包括以下重量份的原料：ZrSiO4 32份、Al2O3 22份、Al2(SiO4)O 10份、MgCO3 9份、Fe2O3 12份、Sb2O3 8份、 Cr2O3 9份、TiO2 6份、MnO 4份、CuO 5份、Na2CO3 6份、高岭土13份、环氧树脂11份、复合粘结剂0.9份、减水剂0.3份、结合剂1.2份；
结合剂为铬合磷酸盐结合剂；
复合粘结剂由水玻璃粘结剂和活性树脂粘接剂按照体积比1:1组成；
减水剂由木质素磺酸钙、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物和亚硫酸氢钠按照体积比3:1:2组成。
一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖的生产工艺，包括以下步骤：
S1、按比例称取ZrSiO4、Al2O3、Al2(SiO4)O、MgCO3、Fe2O3、Sb2O3、Cr2O3、 TiO2、MnO、CuO、Na2CO3和高岭土，将ZrSiO4、Al2O3和Al2(SiO4)O混合均匀，然后加入混合物料质量15％的氯化钠溶液，在800r/min条件下干磨20min，然后在800W的红外功率下加热0.5h，冷却至室温后用蒸馏水洗涤至中性，并干燥处理，通过对ZrSiO4、Al2O3和Al2(SiO4)O进行以上操作，能够提高复合砖成品对抗重金属及重金属碱的能力，进而提高复合砖成品的抗侵蚀性能；将高岭土采用5％浓度的氢氧化钠浸泡15min，然后在150℃温度条件下煅烧40min；通过对高岭土进行碱浸泡后高温煅烧，能改善高岭土的内部构造，进而提高复合砖的抗侵蚀性能，然后将所有材料混合均匀后粉碎，并过90目筛，获得混合物料细粉，备用；
S2、将步骤S1所得压力喷雾造粒后的混合物料细粉与水按照体积比1:2混合均匀，得到混合浆料，然后将混合浆料使用球磨机研磨35min，使混合浆料细度达到290目；最后将研磨后的浆料在490W的功率下微波加热干燥处理4h，使得浆料的含水率控制在30％，自然冷却至室温；
S3、向步骤S2所得浆料中依次加入环氧树脂、复合粘结剂、减水剂和结合剂，然后在1200r/min，810W条件下，超声搅拌33min，静置陈化2h，得到混合湿料；
S4、将步骤S3所得混合湿料加入模具中在等静压机中在136℃条件下静压成型，控制等静压机工作压力为24MPa，成型砖坯自然养护30h，再在100℃的温度下干燥至含水率为3％，得到复合砖初坯；
S5、将步骤S4所得复合砖初坯送入干燥窑进行干燥，控制干燥窑的温度为 525℃，干燥时间为4h，然后将干燥后的复合砖初坯放入烧制窑，控制烧制温度为925℃，烧制时间为3h，出窑后自然冷却至室温后，即得复合砖成品。
实施例3、一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖，包括以下重量份的原料：ZrSiO4 45份、Al2O3 26份、Al2(SiO4)O 13份、MgCO3 12份、Fe2O3 16份、Sb2O3 9份、 Cr2O3 11份、TiO2 7份、MnO 5份、CuO 8份、Na2CO3 9份、高岭土16份、环氧树脂16份、复合粘结剂1.2份、减水剂0.4份、结合剂1.5份；
结合剂为铬合磷酸盐结合剂；
复合粘结剂由水玻璃粘结剂和活性树脂粘接剂按照体积比1:1组成；
减水剂由木质素磺酸钙、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物和亚硫酸氢钠按照体积比3:1:2组成。
一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖的生产工艺，包括以下步骤：
S1、按比例称取ZrSiO4、Al2O3、Al2(SiO4)O、MgCO3、Fe2O3、Sb2O3、Cr2O3、 TiO2、MnO、CuO、Na2CO3和高岭土，将ZrSiO4、Al2O3和Al2(SiO4)O混合均匀，然后加入混合物料质量15％的氯化钠溶液，在800r/min条件下干磨20min，然后在800W的红外功率下加热0.5h，冷却至室温后用蒸馏水洗涤至中性，并干燥处理，通过对ZrSiO4、Al2O3和Al2(SiO4)O进行以上操作，能够提高复合砖成品对抗重金属及重金属碱的能力，进而提高复合砖成品的抗侵蚀性能；将高岭土采用8％浓度的氢氧化钠浸泡25min，然后在250℃温度条件下煅烧75min；通过对高岭土进行碱浸泡后高温煅烧，能改善高岭土的内部构造，进而提高复合砖的抗侵蚀性能，然后将所有材料混合均匀后粉碎，并过130目筛，获得混合物料细粉，备用；对混合物料细粉进行压力喷雾造粒，二次颗粒在80目，并控制二次颗粒含水率3％，通过对混合物料进行二次粉碎，使得粉碎后的物料颗粒更加均匀，降低烧制后的复合砖的气孔率，提高复合砖的致密性；
S2、将步骤S1所得压力喷雾造粒后的混合物料细粉与水按照体积比1:3混合均匀，得到混合浆料，然后将混合浆料使用球磨机研磨50min，使混合浆料细度达到360目；最后将研磨后的浆料在700W的功率下微波加热干燥处理5h，使得浆料的含水率控制在45％，自然冷却至室温；
S3、向步骤S2所得浆料中依次加入环氧树脂、复合粘结剂、减水剂和结合剂，然后在1500r/min，900W条件下，超声搅拌45min，静置陈化3h，得到混合湿料；
S4、将步骤S3所得混合湿料加入模具中在等静压机中在180℃条件下静压成型，控制等静压机工作压力为29MPa，成型砖坯自然养护40h，再在105℃的温度下干燥至含水率为4％，得到复合砖初坯；
S5、将步骤S4所得复合砖初坯送入干燥窑进行干燥，控制干燥窑的温度为 690℃，干燥时间为5h，然后将干燥后的复合砖初坯放入烧制窑，控制烧制温度为1000℃，烧制时间为4h，出窑后自然冷却至室温后，即得复合砖成品。
实施例4、一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖，包括以下重量份的原料：ZrSiO4 28份、Al2O3 18-份、Al2(SiO4)O 7份、MgCO3 5份、Fe2O3 9份、Sb2O3 5份、Cr2O3 4份、TiO2 3份、MnO 2份、CuO 2份、Na2CO3 4份、高岭土4份、环氧树脂7 份、复合粘结剂0.5份、减水剂0.2份、结合剂1份；
结合剂为铬合磷酸盐结合剂；
复合粘结剂由水玻璃粘结剂和活性树脂粘接剂按照体积比1:1组成；
减水剂由木质素磺酸钙、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物和亚硫酸氢钠按照体积比3:1:2组成。
一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖的生产工艺，包括以下步骤：
S1、按比例称取ZrSiO4、Al2O3、Al2(SiO4)O、MgCO3、Fe2O3、Sb2O3、Cr2O3、 TiO2、MnO、CuO、Na2CO3和高岭土，混合均匀后粉碎，并过90-130目筛，获得混合物料细粉，备用；
S2、将步骤S1所得混合物料细粉与水按照体积比1:2混合均匀，得到混合浆料，然后将混合浆料使用球磨机研磨32min，使混合浆料细度达到245目；最后将研磨后的浆料在490W的功率下微波加热干燥处理4h，使得浆料的含水率控制在32％，自然冷却至室温；
S3、向步骤S2所得浆料中依次加入环氧树脂、复合粘结剂、减水剂和结合剂，然后在1250r/min，825W条件下，超声搅拌30min，静置陈化2h，得到混合湿料；
S4、将步骤S3所得混合湿料加入模具中在等静压机中在136℃条件下静压成型，控制等静压机工作压力为25MPa，成型砖坯自然养护36h，再在105℃的温度下干燥至含水率为3％，得到复合砖初坯；
S5、将步骤S4所得复合砖初坯送入干燥窑进行干燥，先以3℃/min的速率将复合砖初坯升温至250℃，保温0.5h，再以4℃/min的速率升温至380℃，保温1h，再以6℃/min的速率升温至450℃，保温0.5h；以不同的升温速率对复合砖初坯进行加热干燥，能够避免复合砖初坯加热过程中产生形变，提高复合砖初坯的结构强度；干燥后的复合砖初坯放入烧制窑之前在300℃条件下，预热处理1h，通过对复合砖初坯进行预热处理，能够有效避免复合砖初在烧制过程中开裂，降低复合砖的次品率；然后将干燥后的复合砖初坯放入烧制窑，控制烧制温度为1000℃，烧制时间为4h，出窑后自然冷却至室温后，即得复合砖成品。
实施例5、一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖，包括以下重量份的原料：ZrSiO4 45份、Al2O3 26份、Al2(SiO4)O 13份、MgCO3 12份、Fe2O3 16份、Sb2O3 9份、 Cr2O3 11份、TiO2 7份、MnO 5份、CuO 8份、Na2CO3 9份、高岭土16份、环氧树脂16份、复合粘结剂1.2份、减水剂0.4份、结合剂1.5份；
结合剂为铬合磷酸盐结合剂；
复合粘结剂由水玻璃粘结剂和活性树脂粘接剂按照体积比1:1组成；
减水剂由木质素磺酸钙、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物和亚硫酸氢钠按照体积比3:1:2组成。
一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖的生产工艺，包括以下步骤：
S1、按比例称取ZrSiO4、Al2O3、Al2(SiO4)O、MgCO3、Fe2O3、Sb2O3、Cr2O3、 TiO2、MnO、CuO、Na2CO3和高岭土，混合均匀后粉碎，并过130目筛，获得混合物料细粉，备用；
S2、将步骤S1所得混合物料细粉与水按照体积比1:3混合均匀，得到混合浆料，然后将混合浆料使用球磨机研磨50min，使混合浆料细度达到360目；最后将研磨后的浆料在700W的功率下微波加热干燥处理5h，使得浆料的含水率控制在45％，自然冷却至室温；
S3、向步骤S2所得浆料中依次加入环氧树脂、复合粘结剂、减水剂和结合剂，然后在1500r/min，900W条件下，超声搅拌45min，静置陈化2h，得到混合湿料；
S4、将步骤S3所得混合湿料加入模具中在等静压机中在180℃条件下静压成型，控制等静压机工作压力为29MPa，成型砖坯自然养护40h，再在105℃的温度下干燥至含水率为4％，得到复合砖初坯；
S5、将步骤S4所得复合砖初坯送入干燥窑进行干燥，先以4℃/min的速率将复合砖初坯升温至300℃，保温1h，再以6℃/min的速率升温至425℃，保温 2h，再以8℃/min的速率升温至480℃，保温1h；以不同的升温速率对复合砖初坯进行加热干燥，能够避免复合砖初坯加热过程中产生形变，提高复合砖初坯的结构强度；干燥后的复合砖初坯放入烧制窑之前在320℃条件下，预热处理2h，通过对复合砖初坯进行预热处理，能够有效避免复合砖初在烧制过程中开裂，降低复合砖的次品率；然后将干燥后的复合砖初坯放入烧制窑，控制烧制温度为 925℃，烧制时间为3h，复合砖初烧制完成后，封闭烧制窑，并在1100℃温度条件下继续烧制40min，当烧制窑内温度为150℃后，打开烧制窑，通过以上操作能够提高复合砖的抗渣侵蚀性能；出窑后自然冷却至室温后，即得复合砖成品，最后将复合砖成品置入压力反应釜，充入浓度0.5mol/L的碳化硅粉溶液至完全淹没复合砖成品，在0.1MPa条件下进行压力渗透20min，渗透完成后干燥处理，通过在复合砖成品表面通过压力渗透碳化硅粉，使得碳化硅粉在复合砖成品表面形成致密的隔热层，提高复合砖成品的耐压强度、抗侵蚀性能和热稳定性。
实施例6、一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖，包括以下重量份的原料：ZrSiO4 33份、Al2O3 25份、Al2(SiO4)O 11份、MgCO3 9份、Fe2O3 13份、Sb2O3 8份、 Cr2O3 8份、TiO2 6份、MnO 2份、CuO 5份、Na2CO3 7份、高岭土11份、环氧树脂12份、复合粘结剂1份、减水剂0.3份、结合剂1.2份；
结合剂为铬合磷酸盐结合剂；
复合粘结剂由水玻璃粘结剂和活性树脂粘接剂按照体积比1:1组成；
减水剂由木质素磺酸钙、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物和亚硫酸氢钠按照体积比3:1:2组成。
一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖的生产工艺，包括以下步骤：
S1、按比例称取ZrSiO4、Al2O3、Al2(SiO4)O、MgCO3、Fe2O3、Sb2O3、Cr2O3、 TiO2、MnO、CuO、Na2CO3和高岭土，将ZrSiO4、Al2O3和Al2(SiO4)O混合均匀，然后加入混合物料质量35％的氯化钠溶液，在1200r/min条件下干磨20min，然后在1000W的红外功率下加热1.5h，冷却至室温后用蒸馏水洗涤至中性，并干燥处理，通过对ZrSiO4、Al2O3和Al2(SiO4)O进行以上操作，能够提高复合砖成品对抗重金属及重金属碱的能力，进而提高复合砖成品的抗侵蚀性能；将高岭土采用8％浓度的氢氧化钠浸泡25min，然后在150℃温度条件下煅烧75min；通过对高岭土进行碱浸泡后高温煅烧，能改善高岭土的内部构造，进而提高复合砖的抗侵蚀性能，然后将所有材料混合均匀后粉碎，并过130目筛，获得混合物料细粉，备用；对混合物料细粉进行压力喷雾造粒，二次颗粒在80目，并控制二次颗粒含水率为5％，通过对混合物料进行二次粉碎，使得粉碎后的物料颗粒更加均匀，降低烧制后的复合砖的气孔率，提高复合砖的致密性；
S2、将步骤S1所得压力喷雾造粒后的混合物料细粉与水按照体积比1:2混合均匀，得到混合浆料，然后将混合浆料使用球磨机研磨36min，使混合浆料细度达到280目；最后将研磨后的浆料在450W的功率下微波加热干燥处理4h，使得浆料的含水率控制在33％，自然冷却至室温；
S3、向步骤S2所得浆料中依次加入环氧树脂、复合粘结剂、减水剂和结合剂，然后在1360r/min，900W条件下，超声搅拌45min，静置陈化3h，得到混合湿料；
S4、将步骤S3所得混合湿料加入模具中在等静压机中在180℃条件下静压成型，控制等静压机工作压力为29MPa，成型砖坯自然养护40h，再在105℃的温度下干燥至含水率为4％，得到复合砖初坯；
S5、将步骤S4所得复合砖初坯送入干燥窑进行干燥，先以5℃/min的速率将复合砖初坯升温至380℃，保温1.5h，再以8℃/min的速率升温至450℃，保温3h，再以9℃/min的速率升温至690℃，保温1h；以不同的升温速率对复合砖初坯进行加热干燥，能够避免复合砖初坯加热过程中产生形变，提高复合砖初坯的结构强度；干燥后的复合砖初坯放入烧制窑之前在400℃条件下，预热处理 3h，通过对复合砖初坯进行预热处理，能够有效避免复合砖初在烧制过程中开裂，降低复合砖的次品率；然后将干燥后的复合砖初坯放入烧制窑，控制烧制温度为 1000℃，烧制时间为4h，复合砖初烧制完成后，封闭烧制窑，并在1200℃温度条件下继续烧制50min，当烧制窑内温度下降到120℃后，打开烧制窑，通过以上操作能够提高复合砖的抗渣侵蚀性能；出窑后自然冷却至室温后，即得复合砖成品，最后将复合砖成品置入压力反应釜，充入浓度2mol/L的碳化硅粉溶液支完全淹没复合砖成品，在0.8MPa条件下进行压力渗透40min，渗透完成后干燥处理，通过在复合砖成品表面通过压力渗透碳化硅粉，使得碳化硅粉在复合砖成品表面形成致密的隔热层，提高复合砖成品的耐压强度、抗侵蚀性能和热稳定性。
试验例：对实施例1-6所得复合砖成品进行相关性能检测，结果如表1所示；
表1：不同条件下复合砖成品相关性能检测结果；
Figure BDA0002996946580000121
通过表1数据对比可知，实施例2中，由于将ZrSiO4、Al2O3和Al2(SiO4)O 混合均匀，然后加入混合物料治疗15％的氯化钠溶液，在800r/min条件下干磨 20min，然后800W的红外功率下加热0.5h，冷却至室温后用蒸馏水洗涤至中性，并干燥处理；以及对高岭土进行了碱浸泡以及高温煅烧处理，能改善高岭土的内部构造，提高了复合砖成品对抗重金属及重金属碱的能力，进而提高复合砖成品的抗侵蚀性能；实施例3中，由于对步骤S1得到的混合物料细粉进行压力喷雾造粒，使得粉碎后的物料颗粒更加均匀，降低了烧制后的复合砖的气孔率，提高复合砖的致密性，进而提高了复合砖成品的结构强度；实施例4中，由于在步骤S5中以不同的升温速率对复合砖初坯进行加热干燥，避免复合砖初坯加热过程中产生形变，提高复合砖初坯的结构强度，同时对复合砖初坯进行预热处理，能够有效避免复合砖初在烧制过程中开裂，降低复合砖的次品率；实施例5中，由于在步骤S5中，复合砖初烧制完成后，封闭烧制窑继续对复合砖成品进行密封烧制，能够提高复合砖的抗渣侵蚀性能，通过在复合砖成品表面通过压力渗透碳化硅粉，使得碳化硅粉在复合砖成品表面形成致密的隔热层，提高复合砖成品的耐压强度、抗侵蚀性能和热稳定性，实施例6中，通过对各反应步骤进行综合优化，使所得复合砖成品的各项性能都得到了进一步的提升。

Claims (1)

1.一种锆刚玉的耐磨抗侵蚀复合砖，其特征在于，包括以下重量份的原料：ZrSiO4 28-45份、Al2O3 18-26份、Al2(SiO4)O 7-13份、MgCO3 5-12份、Fe2O3 9-16份、Sb2O3 5-9份、Cr2O34-11份、TiO2 3-7份、MnO 2-5份、CuO 2-8份、Na2CO34-9份、高岭土4-16份、环氧树脂7-16份、复合粘结剂0.5-1.2份、减水剂0.2-0.4份、结合剂1-1.5份；
所述结合剂为铬合磷酸盐结合剂；
所述复合粘结剂由水玻璃粘结剂和活性树脂粘接剂按照体积比1:1组成；
所述减水剂由木质素磺酸钙、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物和亚硫酸氢钠按照体积比3:1:2组成；
所述复合砖的生产工艺，包括以下步骤：
S1、按比例称取所述ZrSiO4、Al2O3、Al2(SiO4)O、MgCO3、Fe2O3、Sb2O3、Cr2O3、TiO2、MnO、CuO、Na2CO3和高岭土，混合均匀后粉碎，并过90-130目筛，获得混合物料细粉，备用；
S2、将步骤S1所得混合物料细粉与水按照体积比1:1-3混合均匀，得到混合浆料，然后将所述混合浆料使用球磨机研磨15-50min，使混合浆料细度达到135-360目；最后将研磨后的浆料在350-700W的功率下微波加热干燥处理2-5h，使得浆料的含水率控制在25-45％，自然冷却至室温；
S3、向步骤S2所得浆料中依次加入所述环氧树脂、复合粘结剂、减水剂和结合剂，然后在900-1500r/min，700-900W条件下，超声搅拌15-45min，静置陈化1-3h，得到混合湿料；
S4、将步骤S3所得混合湿料加入模具中在等静压机中在110-180℃条件下静压成型，控制等静压机工作压力为15-29MPa，成型砖坯自然养护25-40h，再在95-105℃的温度下干燥至含水率≤4％，得到复合砖初坯；
S5、将步骤S4所得复合砖初坯送入干燥窑进行干燥，控制干燥窑的温度为480-690℃，干燥时间为3-5h，然后将干燥后的复合砖初坯放入烧制窑，控制烧制温度为800-1000℃，烧制时间为2-4h，出窑后自然冷却至室温后，即得复合砖成品；
步骤S1完成后，对所述混合物料细粉进行压力喷雾造粒，二次颗粒在40-80目，并控制二次颗粒含水率2-8％；
步骤S5中，所述干燥后的复合砖初坯放入烧制窑之前在300-400℃条件下，预热处理1-3h；
步骤S5中复合砖初坯干燥时，先以3-5℃/min的速率将复合砖初坯升温至250-380℃，保温0.5-1.5h，再以4-8℃/min的速率升温至380-450℃，保温1-3h，再以6-9℃/min的速率升温至450-690℃，保温0.5-1h；
所述高岭土使用之前，采用5-8％浓度的氢氧化钠浸泡15-25min，然后在150-250℃温度条件下煅烧40-75min；
步骤S5中，复合砖初烧制完成后，封闭烧制窑，并在1000-1200℃温度条件下继续烧制20-50min，当烧制窑内温度≤150℃后，打开烧制窑；
步骤S5完成后，将所述复合砖成品置入压力反应釜，充入浓度0.5-2mol/L的碳化硅粉溶液至完全淹没复合砖成品，在0.1-0.8MPa条件下进行压力渗透20-40min，渗透完成后干燥处理；
步骤S1进行之前，将所述ZrSiO4、Al2O3和Al2(SiO4)O混合均匀，然后加入混合物料质量15-35％的氯化钠溶液，在800-1200r/min条件下干磨8-20min，然后在800-1000W的红外功率下加热0.5-1.5h，冷却至室温后用蒸馏水洗涤至中性，并干燥处理。
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