CN113698181A - 一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖及其制备工艺，由下述重量百分比的原料制成：工作层微孔高纯镁砂70～95％、铁铝尖晶石4～15％、1～8％、轻质镁橄榄石2～10％、结合剂1～5％；保温层微孔高纯镁砂10～50％、轻质镁橄榄石50～80％、纳米氧化铝微粉1～10％；隔热层为纳米气凝胶板。该低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖及其制备工艺，其整体的体积密度小，导热系数远低于现有产品，能显著降低热工窑炉的能耗，实现节能降耗的目的，并且在实际生产的过程中，生产制备方便且高效，因此方便了进行实际推广和应用，从而有效的解决了现有水泥窑采用镁铁尖晶石砖会出现能耗高以及使用寿命短的问题。
Description
技术领域
本发明涉及耐火节能材料技术领域，具体为一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖及其制备工艺。
背景技术
水泥回转窑属于建材设备类，是石灰窑的一种，回转窑按处理物料不同可分为水泥回转窑、冶金化工回转窑和石灰回转窑，而水泥回转窑是水泥熟料干法和湿法生产线的主要设备，水泥窑烧成带温度较高，水泥生料在高温作用下，在该部位熔融成高温液体，对耐火材料有着极强的侵蚀力，目前该部位普遍使用镁铁尖晶石砖。
现有镁铁尖晶石砖多为提高抗侵蚀性能，多采用高纯镁砂或电熔镁砂做主原料，添加部分铁铝尖晶石提高水泥窑窑皮粘结力，但是这两种材料都存在导热系数较高的问题，这样会造成壳体温度偏高，以及水泥的能耗增加，同时，在实际使用过程中，当窑矿不稳定时，会出现局部温度过高，特别是使用至后期，产品变薄后一旦窑况不稳定，只能停窑检修，造成通体寿命变短，衬砖使用寿命降低，因此难以满足社会需求，故而提出一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖及其制备工艺来解决上述中提出的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖及其制备工艺，具备导热系数低，可在高温下使用等优点，解决了现有水泥窑采用镁铁尖晶石砖会出现能耗高以及使用寿命短的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖，包括工作层，所述工作层的外侧固定连接有保温层，所述工作层远离保温层一侧的侧壁上开设有缺口，所述缺口的内侧设置有隔热层，所述工作层包括高纯镁砂颗粒、镁橄榄石颗粒、高纯镁砂细粉和低钠硅溶胶，所述保温层包括高纯镁砂颗粒、镁橄榄石颗粒、镁橄榄石细粉、高温增强剂和低钠硅溶胶。
进一步，所述工作层中原料配比为：粒度0-1mm的微孔高纯镁砂颗粒 10-15wt％、粒度1-3mm的微孔高纯镁砂颗粒15-30wt％、粒度3-5mm的轻质镁橄榄石颗粒15-20wt％、粒度＜0.074mm的微孔高纯镁砂细粉30-40wt％与低钠硅溶胶3-5wt％。
进一步，所述微孔高纯镁砂气孔直径＜0.005mm占比90％。
进一步，所述保温层中原料配比为：粒度0-1mm的微孔高纯镁砂颗粒 10-15wt％、粒度1-3mm的轻质镁橄榄石颗粒15-30wt％、粒度3-5mm的轻质镁橄榄石颗粒15-20wt％、粒度＜0.074mm的轻质镁橄榄石细粉30-40wt％、高温增强剂3-5wt％与低钠硅溶胶3-5wt％。
进一步，所述隔热层为外形呈板状的纳米气凝胶板。
进一步，所述低钠硅溶胶的化学成分质量百分比为：Na2O＜0.006％，SiO2 ＞30％。
一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖的制备工艺，包括以下步骤：
a、工作层：将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入结合剂混碾，然后依次加入剩余粉料后混碾备用，隔热层：将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入结合剂混碾，然后依次加入剩余粉料后混碾备用；
b、完成配料后用隔板将模具隔成长度比为1-3：1-2的两个部分，分别将工作层与隔热层的泥料加入两个隔室，抽取隔板后采用压力机成型；
c、将砖坯自然干燥24小时后，然后烘干24小时；
d、将成型后的砖坯取出后经110℃烘干24小时后，装窑于1500℃-1580℃保温，保温完毕后冷却即可；
e、将纳米气凝胶板粘结到冷却后制品的缺口处，既得到这种制品，而该制品即为低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖。
进一步，所述步骤a中加入结合剂的混碾时间为5分钟，所述加入剩余粉料的混碾之间为10分钟。
进一步，所述步骤c中烘干的温度为110℃。
进一步，所述步骤d中保温的温度为1500℃-1580℃，所述保温时间为 4-8小时。
与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：
该低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖及其制备工艺，其依靠多层复合结构优势，有着优异的高温使用性能，同时其导热系数远低于同类产品，经测试使用在水泥窑烧成带能大大降低筒体表面温度，相对于市场上同类产品低 50～80℃，从而有效的解决了现有水泥窑采用镁铁尖晶石砖会出现能耗高以及使用寿命短的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的结构剖面图。
图中：1工作层、2保温层、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。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。
实施例1：
请参阅图1-2，本实施例中的一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖，包括工作层1、与工作层1固定连接的保温层2和设置于保温层2内的隔热层3，其中，保温层2远离工作层1的一侧壁上开设有向内凹陷的缺口，且隔热层3 固定连接位于该缺口的内侧。
本实施例中的工作层1是由骨料、粉料和外加结合剂按照下述重量份配比配制而成：
骨料：55wt％，其中粒度0-1mm的微孔高纯镁砂10wt％，粒度1-3mm的微孔高纯镁砂35wt％，粒度3-5mm的轻质镁橄榄石15wt％；
粉料：40wt％，粒度＜0.074mm的微孔高纯镁砂40wt％；
结合剂：4wt％。
并且，保温层2是由骨料、混合细粉、高温增强剂外加结合剂按以下配比制成：
骨料：粒度0-1mm的微孔高纯镁砂颗粒10wt％，粒度1-3mm的轻质镁橄榄石颗粒30wt％，粒度3-5mm的轻质镁橄榄石颗粒15wt％；
细粉：粒度＜0.074mm的合成铝酸钾细粉40wt％；
高温增强剂：5wt％；
而隔热层3为一块纳米气凝胶板。
该低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖采用下列方法进行制备：
第一步，配料：
S1：工作层1配料，将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入结合剂混碾5分钟，然后依次加入剩余粉料后混碾10分钟备用；
S2：保温层2配料，将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入结合剂混碾5分钟，然后依次加入剩余粉料后混碾10分钟备用。
第二步，完成配料后用隔板将模具隔成长度比为7：3的两个部分，分别将工作层1与保温层2的泥料加入两个隔室，抽取隔板后采用压力机冲压成型。
第三步，将砖坯自然干燥24小时后，110℃烘干24小时。
第四步，烧成：
将成型后的砖坯取出后经110℃烘干24小时后，装窑于1550℃保温7个小时后冷却，将纳米气凝胶板粘结到冷却后制品的缺口处既得到这种制品。
本实施例的实施效果对比如下表所示：
第一实施例效果对比表
实施例2：
如图1-2所示，本实施例中的一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖，包括工作层1、与工作层1固定连接的保温层2和设置于保温层2内的隔热层3，其中，保温层2远离工作层1的一侧壁上开设有向内凹陷的缺口，且隔热层3 固定连接位于该缺口的内侧。
本实施例中的工作层1是由骨料，粉料外加结合剂按照下述重量份配比配制而成：
骨料：55wt％，其中粒度0-1mm的微孔高纯镁砂15wt％，粒度1-3mm的微孔高纯镁砂25wt％，粒度3-5mm的轻质镁橄榄石20wt％；
粉料：40wt％，粒度＜0.074mm的微孔高纯镁砂10wt％；
结合剂4wt％；
并且，保温层2是由骨料、细粉、高温增强剂、外加高分子结合剂按以下配比制成：
骨料：粒度0-1mm的微孔高纯镁砂颗粒15wt％，粒度1-3mm的轻质镁橄榄石25wt％，粒度3-5mm的轻质镁橄榄石颗粒20wt％；
混合细粉：粒度＜0.074mm的轻质镁橄榄石细粉40wt％，
高温增强剂：5wt％；
而绝热层(3)为一块纳米气凝胶板。
该低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖采用下列方法进行制备：
第一步，配料：
S1：工作层1配料，将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入结合剂混碾5分钟，然后依次加入剩余粉料后混碾10分钟备用；
S2：保温层2配料，将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入结合剂混碾5分钟，然后依次加入剩余粉料后混碾10分钟备用。
第二步，完成配料后用隔板将模具隔成长度比为7：3的两个部分，分别将工作层1与保温层2的泥料加入两个隔室，抽取隔板后采用压力机冲压成型；
第三步，将砖坯自然干燥24小时后，110℃烘干24小时；
第四步，烧成：
将成型后的砖坯取出后经110℃烘干24小时后，装窑于1580℃保温5个小时后冷却，将纳米气凝胶板粘结到冷却后制品的缺口处既得到这种制品。
本实施例的实施效果对比如下表所示：
第二实施例效果对比表
从上述实施例1、实施例2可以看出本发明产品导热系数远低于市场上常见的镁铁铝尖晶石砖，使用的微孔高纯镁砂及轻质镁橄榄石，可以实现较低的体密度，从而能降低热工设备自重，热工设备自重的减轻有效的降低了设备电机运转时的负荷、运行时的电流、吨产品的电耗，同时提高了电机运行的稳定性，减少了维护次数，为设备长期稳定运行提供了保障。较低的导热系数还能减少热量损失，较高的荷软温度和热震稳定性保证了产品使用的安全性及较长的使用寿命，用来代替现有普通镁铁铝尖晶石砖使用寿命延长的同时节能降耗效果显著。
上述实施例的工作原理为：
其具有工作层1、保温层2和隔热层3形成的多层复合结构优势，因此有着优异的高温使用性能，同时其导热系数远低于同类产品，经测试使用在水泥窑烧成带能大大降低筒体表面温度，相对于市场上同类产品低50～80℃。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖，其特征在于：包括工作层(1)，所述工作层(1)的外侧固定连接有保温层(2)，所述工作层(1)远离保温层(2)一侧的侧壁上开设有缺口，所述缺口的内侧设置有隔热层(3)；
所述工作层(1)包括高纯镁砂颗粒、镁橄榄石颗粒、高纯镁砂细粉和低钠硅溶胶；
所述保温层(2)包括高纯镁砂颗粒、镁橄榄石颗粒、镁橄榄石细粉、高温增强剂和低钠硅溶胶。
2.根据权利要求1所述的一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖，其特征在于：所述工作层(1)中原料配比为：粒度0-1mm的微孔高纯镁砂颗粒10-15wt％、粒度1-3mm的微孔高纯镁砂颗粒15-30wt％、粒度3-5mm的轻质镁橄榄石颗粒15-20wt％、粒度＜0.074mm的微孔高纯镁砂细粉30-40wt％与低钠硅溶胶3-5wt％。
3.根据权利要求1所述的一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖，其特征在于：所述微孔高纯镁砂气孔直径＜0.005mm占比90％。
4.根据权利要求1所述的一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖，其特征在于：所述保温层(2)中原料配比为：粒度0-1mm的微孔高纯镁砂颗粒10-15wt％、粒度1-3mm的轻质镁橄榄石颗粒15-30wt％、粒度3-5mm的轻质镁橄榄石颗粒15-20wt％、粒度＜0.074mm的轻质镁橄榄石细粉30-40wt％、高温增强剂3-5wt％与低钠硅溶胶3-5wt％。
5.根据权利要求1所述的一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖，其特征在于：所述隔热层(3)为外形呈板状的纳米气凝胶板。
6.根据权利要求1所述的一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖，其特征在于：所述低钠硅溶胶的化学成分质量百分比为：Na2O＜0.006％，SiO2＞30％。
7.一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a、工作层：将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入结合剂混碾，然后依次加入剩余粉料后混碾备用，隔热层：将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入结合剂混碾，然后依次加入剩余粉料后混碾备用；
b、完成配料后用隔板将模具隔成长度比为1-3：1-2的两个部分，分别将工作层与隔热层的泥料加入两个隔室，抽取隔板后采用压力机成型；
c、将砖坯自然干燥24小时后，然后烘干24小时；
d、将成型后的砖坯取出后经110℃烘干24小时后，装窑于1500℃-1580℃保温，保温完毕后冷却即可；
e、将纳米气凝胶板粘结到冷却后制品的缺口处，既得到这种制品，而该制品即为低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖。
8.根据权利要求7所述的一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖的制备工艺，其特征在于：所述步骤a中加入结合剂的混碾时间为5分钟，所述加入剩余粉料的混碾之间为10分钟。
9.根据权利要求7所述的一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖的制备工艺，其特征在于：所述步骤c中烘干的温度为110℃。
10.根据权利要求7所述的一种低导热多层复合镁铁铝尖晶石砖的制备工艺，其特征在于：所述步骤d中保温的温度为1500℃-1580℃，所述保温时间为4-8小时。
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