CN117303919B - 一种免烧铬刚玉耐火砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种免烧铬刚玉耐火砖及其制备方法；包括如下步骤：将矾土、黏土、电熔镁砂、废弃镁铬砖颗粒、碳化硅、水泥混合，获得第一混料；按照重量份数计，将矾土、黏土、电熔镁砂、废弃玻璃钢纤维和水泥混合，获得第二混料；向第一混料加水，获得第一灌入料；向第二混料加水，获得第二灌入料；将第一灌入料灌入模具中，第一灌入料的灌入量为模具体积的2/3，在第一灌入料的上表面压出十字凹槽，向十字凹槽灌入第二灌入料，填满十字凹槽后，再灌入第一混料，填满模具，压制成型后，获得免烧铬刚玉耐火砖；获得免烧铬刚玉耐火砖耐腐蚀性好，抗折和抗压性能好，满足目前对耐火砖的使用要求。

Description

一种免烧铬刚玉耐火砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火砖技术领域，尤其是涉及一种免烧铬刚玉耐火砖及其制备方法。
背景技术
耐火砖根据制备工艺是否需要烧成可大体分为烧成砖和免烧砖两种。烧成砖因原料丰富，制备工艺复杂，在我国不少地区仍然大量使用。但是烧成砖的生产过程中存在能耗高、污染排放量大，用后废砖会造成二次污染等问题。免烧砖又称为化学结合砖，是指砖胚无需烧成而直接砌筑使用的耐火材料。免烧砖生产工艺比较简单，用不同材质的耐火材料，制品中骨料与细粉的结合主要靠结合剂的化学作用结合而成。常有的结合剂有：水玻璃、硫酸盐、金属氯化物、磷酸、磷酸盐、硅酸盐及水泥等。免烧砖的生产工艺与烧结砖基本相同，其性能取决于粉粒状料和结合剂的性质和用量。与同样材料的烧结砖相比，高温强度较低，不宜用于超高温承重部位；但是耐热震性较高，在冶金、化工、建材等工业部门均可广泛代替烧结砖使用。利用粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、化工渣或天然砂、海涂泥等作为主要原料，不经高温煅烧，可制成免烧砖。
再有，我国固体废弃物的积存量和年排放量十分巨大，这类废料都以自然堆积法储存于人工库中，这些废料不仅要侵占大量土地，污染着周边地区的环境，而且每年需要投入大量并且是无法收回的废料处理资金，已成为企业的沉重包袱。但是，如果使用工业废料作为主体材料生产免烧砖，其耐火性能、保温隔热等性能及其他力学性能达不到使用专用原料的水平，因此，在保证砖体本身性能优良的前提下，提高工业废渣利用率，降低生产成本，是目前耐火砖材发展的一个方向。
因此，针对上述问题本发明急需提供一种免烧铬刚玉耐火砖及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种免烧铬刚玉耐火砖及其制备方法，通过免烧铬刚玉耐火砖制备方法的提出以解决采用废弃料制备的免烧砖无法达到采用砖原料生产的砖的性能水平的技术问题。
本发明提供的一种免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，包括如下步骤：
按照重量份数计，将矾土30-50份、黏土10-20份、电熔镁砂10-20份、废弃镁铬砖颗粒10-20份、碳化硅1-5份和水泥5-10份混合，获得第一混料；
按照重量份数计，将矾土30-50份、黏土10-20份、电熔镁砂10-20份、废弃玻璃钢纤维10-20份和水泥1-5份混合，获得第二混料；
向第一混料加水，搅拌，获得第一灌入料；
向第二混料加水，搅拌，获得第二灌入料；
将第一灌入料灌入模具中，第一灌入料的灌入量为模具体积的2/3，在第一灌入料的上表面压出十字凹槽，向十字凹槽灌入第二灌入料，填满十字凹槽后，再灌入第一混料，填满模具，压制成型后，获得免烧铬刚玉耐火砖。
优选地，十字形凹槽的深度为免烧铬刚玉耐火砖厚度的1/4-1/3。
优选地，十字形凹槽的横截面面积为免烧铬刚玉耐火砖表面面积的2/3。
优选地，向第一混料加入水的量为第一混料总质量的5-7％；向第二混料加入水的量为第二混料总质量的5-7％。
优选地，免烧铬刚玉耐火砖压制时，成型压力为1000吨；成型后于室温自然干燥1～2天。
优选地，免烧铬刚玉耐火砖干燥后，200℃保温24h。
优选地，废弃镁铬砖颗粒的粒径为1-8mm，其中，按照重量份数计，1mm≤粒径≤3为50份，3mm＜粒径≤8为50份；废弃镁铬砖颗粒中氧化镁含量≥65％，氧化铬含量≥8％。
优选地，废弃玻璃钢纤维的粒径为1-10mm。
优选地，矾土粒径为200目至8mm，其中，按照重量份数计，粒径为200目以下的1-3份，粒径为0-1mm 80-90份，粒径为1-3mm 4-10份,粒径为3～5mm 3-5份、粒径为5～8mm 2-4份。
本发明还提供了一种基于如上述中任一项所述的免烧铬刚玉耐火砖的制备方法获得的免烧铬刚玉耐火砖，包括第一混料和第二混料，其中
按照重量份数计，第一混料包括将矾土30-50份、黏土10-20份、电熔镁砂10-20份、废弃镁铬砖颗粒10-20份、碳化硅1-5份和水泥5-10份；
按照重量份数计，第二混料包括将矾土30-50份、黏土10-20份、电熔镁砂10-20份、废弃玻璃钢纤维10-20份和水泥1-5份。
本发明提供的一种免烧铬刚玉耐火砖及其制备方法与现有技术相比具有以下进步：
1、本发明提供免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，由于采用了废弃镁铬砖颗粒和电熔镁砂，免烧铬刚玉耐火砖具有高的抗渣侵蚀性能，同时，也实现了对废弃镁铬砖颗粒再利用，避免Cr元素对土壤或水源的污染，降低耐火砖的制造成本。
2、本发明提供免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，在耐火砖的中心采用废弃的玻璃纤维增强基体，不仅提高了废弃料的再利用，同时应用玻璃钢纤维的刚性和韧性，提高耐火砖中心部位的抗压强度和抗折强度。
3、本发明提供的免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，采用两种不同的混料制备耐火砖，在砖的承重部位采用添加纤维的基体，提高了中心点的抗压、抗折能力，在外部采用耐侵蚀的混料，进而从整体提高耐火砖的物理性能，使得采用废料的耐火砖达到与现有的耐火砖的性能，提高了废弃物的再利用，降低砖的成本，同时可以减少废弃料对环境的污染。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
本发明提供的一种免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，包括如下步骤：
S1)按照重量份数计，将矾土30-50份、黏土10-20份、电熔镁砂10-20份、废弃镁铬砖颗粒10-20份、碳化硅1-5份和水泥5-10份混合，获得第一混料；
S2)按照重量份数计，将矾土30-50份、黏土10-20份、电熔镁砂10-20份、废弃玻璃钢纤维10-20份和水泥1-5份混合，获得第二混料；
S3)向第一混料加水，搅拌，获得第一灌入料；
S4)向第二混料加水，搅拌，获得第二灌入料；
S5)将第一灌入料灌入模具中，第一灌入料的灌入量为模具体积的2/3，在第一灌入料的上表面压出十字凹槽，向十字凹槽灌入第二灌入料，填满十字凹槽后，再灌入第一混料，填满模具，压制成型后，获得免烧铬刚玉耐火砖。
具体地，十字形凹槽的深度为免烧铬刚玉耐火砖厚度的1/4-1/3。
具体地，十字形凹槽的横截面面积为免烧铬刚玉耐火砖表面面积的2/3。
具体地，向第一混料加入水的量为第一混料总质量的5-7％；向第二混料加入水的量为第二混料总质量的5-7％。
具体地，免烧铬刚玉耐火砖压制时，成型压力为1000吨；成型后于室温自然干燥1～2天。
具体地，免烧铬刚玉耐火砖干燥后，200℃保温24h。
具体地，废弃镁铬砖颗粒的粒径为1-8mm，其中，按照重量份数计，1mm≤粒径≤3为50份，3mm＜粒径≤8为50份；废弃镁铬砖颗粒中氧化镁含量≥65％，氧化铬含量≥8％。
具体地，废弃玻璃钢纤维的粒径为1-10mm。
具体地，矾土粒径为200目至8mm，其中，按照重量份数计，粒径为200目以下的1-3份，粒径为0-1mm 80-90份，粒径为1-3mm 4-10份,粒径为3～5mm 3-5份、粒径为5～8mm 2-4份。
本发明还提供了一种基于如上述中任一项所述的免烧铬刚玉耐火砖的制备方法获得的免烧铬刚玉耐火砖，其特征在于：包括第一混料和第二混料，其中
按照重量份数计，第一混料包括将矾土30-50份、黏土10-20份、电熔镁砂10-20份、废弃镁铬砖颗粒10-20份、碳化硅1-5份和水泥5-10份；
按照重量份数计，第二混料包括将矾土30-50份、黏土10-20份、电熔镁砂10-20份、废弃玻璃钢纤维10-20份和水泥1-5份。
本发明提供免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，由于采用了废弃镁铬砖颗粒和电熔镁砂，免烧铬刚玉耐火砖具有高的抗渣侵蚀性能，同时，也实现了对废弃镁铬砖颗粒再利用，避免Cr元素对土壤或水源的污染，降低耐火砖的制造成本。
本发明提供免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，在耐火砖的中心采用废弃的玻璃纤维增强基体，不仅提高了废弃料的再利用，同时应用玻璃钢纤维的刚性和韧性，提高耐火砖中心部位的抗压强度和抗折强度。
本发明提供的免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，采用两种不同的混料制备耐火砖，在砖的承重部位采用添加纤维的基体，提高了中心点的抗压、抗折能力，在外部采用耐侵蚀的混料，进而从整体提高耐火砖的物理性能，使得采用废料的耐火砖达到与现有的耐火砖的性能，提高了废弃物的再利用，降低砖的成本，同时可以减少废弃料对环境的污染。
实施例一
一种免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，包括如下步骤：
101)按照重量份数计，将矾土40份、黏土15份、电熔镁砂15份、废弃镁铬砖颗粒15份、碳化硅3份、水泥8份混合，获得第一混料；
102)按照重量份数计，将矾土40份、黏土15份、电熔镁砂15份、废弃玻璃钢纤维15份和水泥3份混合，获得第二混料；
103)向第一混料加水，搅拌，获得第一灌入料；
104)向第二混料加水，搅拌，获得第二灌入料；
105)将第一灌入料灌入模具中，第一灌入料的灌入量为模具体积的2/3，在第一灌入料的上表面压出十字凹槽，向十字凹槽灌入第二灌入料，填满十字凹槽后，再灌入第一混料，填满模具，压制成型后，获得免烧铬刚玉耐火砖；
其中，十字形凹槽的深度为免烧铬刚玉耐火砖厚度的1/4。
其中，十字形凹槽的横截面面积为免烧铬刚玉耐火砖表面面积的2/3。
其中，向第一混料加入水的量为第一混料总质量的6％；向第二混料加入水的量为第二混料总质量的6％。
其中，免烧铬刚玉耐火砖压制时，成型压力为1000吨；成型后于室温自然干燥2天。
其中，免烧铬刚玉耐火砖干燥后，在200℃下保温24h。
其中，废弃镁铬砖颗粒的粒径为1-8mm，其中，按照重量份数计，1mm≤粒径≤3为50份，3mm＜粒径≤8为50份；废弃镁铬砖颗粒中氧化镁含量≥65％，氧化铬含量≥8％。
其中，废弃玻璃钢纤维的粒径为1-10mm。
其中，矾土粒径为200目至8mm，其中，按照重量份数计，粒径为200目以下的2份，粒径为0-1mm 85份，粒径为1-3mm 8份,粒径为3～5mm 4份、粒径为5～8mm 3份。
根据GB/T 5072-2008，对获得的免烧铬刚玉耐火砖进行物理性能测定，物理性能见表1。
实施例二
一种免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，包括如下步骤：
201)按照重量份数计，将矾土30份、黏土10份、电熔镁砂10份、废弃镁铬砖颗粒20份、碳化硅5份、水泥10份混合，获得第一混料；
202)按照重量份数计，将矾土30份、黏土10份、电熔镁砂10份、废弃玻璃钢纤维20份和水泥5份混合，获得第二混料；
203)向第一混料加水，搅拌，获得第一灌入料；
204)向第二混料加水，搅拌，获得第二灌入料；
205)将第一灌入料灌入模具中，第一灌入料的灌入量为模具体积的2/3，在第一灌入料的上表面压出十字凹槽，向十字凹槽灌入第二灌入料，填满十字凹槽后，再灌入第一混料，填满模具，压制成型后，获得免烧铬刚玉耐火砖；
其中，十字形凹槽的深度为免烧铬刚玉耐火砖厚度的1/4。
其中，十字形凹槽的横截面面积为免烧铬刚玉耐火砖表面面积的2/3。
其中，向第一混料加入水的量为第一混料总质量的5％；向第二混料加入水的量为第二混料总质量的5％。
其中，免烧铬刚玉耐火砖压制时，成型压力为150MPa；成型后于室温自然干燥2天。
其中，免烧铬刚玉耐火砖干燥后，在200℃下保温24h。
其中，废弃镁铬砖颗粒的粒径为1-8mm，其中，按照重量份数计，1mm≤粒径≤3为50份，3mm＜粒径≤8为50份；废弃镁铬砖颗粒中氧化镁含量≥65％，氧化铬含量≥8％。
其中，废弃玻璃钢纤维的粒径为1-10mm。
其中，矾土粒径为200目至8mm，其中，按照重量份数计，粒径为200目以下的3份，粒径为0-1mm 90份，粒径为1-3mm 10份,粒径为3～5mm 3份、粒径为5～8mm 4份。
根据GB/T 5072-2008，对获得的免烧铬刚玉耐火砖进行物理性能测定，物理性能见表1。
实施例三
一种免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，包括如下步骤：
301)按照重量份数计，将矾土50份、黏土20份、电熔镁砂20份、废弃镁铬砖颗粒10份、碳化硅1份、水泥5份混合，获得第一混料；
302)按照重量份数计，将矾土50份、黏土20份、电熔镁砂20份、废弃玻璃钢纤维10份和水泥1份混合，获得第二混料；
303)向第一混料加水，搅拌，获得第一灌入料；
304)向第二混料加水，搅拌，获得第二灌入料；
305)将第一灌入料灌入模具中，第一灌入料的灌入量为模具体积的2/3，在第一灌入料的上表面压出十字凹槽，向十字凹槽灌入第二灌入料，填满十字凹槽后，再灌入第一混料，填满模具，压制成型后，获得免烧铬刚玉耐火砖；
其中，十字形凹槽的深度为免烧铬刚玉耐火砖厚度的1/4。
其中，十字形凹槽的横截面面积为免烧铬刚玉耐火砖表面面积的2/3。
其中，向第一混料加入水的量为第一混料总质量的7％；向第二混料加入水的量为第二混料总质量的5-7％。
其中，免烧铬刚玉耐火砖压制时，成型压力为1000吨；成型后于室温自然干燥1天。
其中，免烧铬刚玉耐火砖干燥后，在90℃下保温2h。
其中，废弃镁铬砖颗粒的粒径为1-8mm，其中，按照重量份数计，1mm≤粒径≤3为50份，3mm＜粒径≤8为50份；废弃镁铬砖颗粒中氧化镁含量≥65％，氧化铬含量≥8％。
其中，废弃玻璃钢纤维的粒径为1-10mm。
其中，矾土粒径为200目至8mm，其中，按照重量份数计，粒径为200目以下的3份，粒径为0-1mm 90份，粒径为1-3mm 10份,粒径为3～5mm 5份、粒径为5～8mm 4份。
根据GB/T 5072-2008，对获得的免烧铬刚玉耐火砖进行物理性能测定，物理性能见表1。
实施例四
本实施例是在实施例一的基础上进一步的改进，实施例一公开的内容，本实施例不再赘述。
本实施例与实施例一的区别仅在于十字形凹槽的深度为免烧铬刚玉耐火砖厚度的1/3。
根据GB/T 5072-2008，对获得的免烧铬刚玉耐火砖进行物理性能测定，物理性能见表1。
对比例1
一种免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，包括如下步骤：
按照重量份数计，将矾土80份、黏土30份、电熔镁砂30份、废弃镁铬砖颗粒15份、废弃玻璃钢纤维15份、碳化硅3份和水泥11份混合，获得混料；向混料加水，搅拌，获得灌入料；将灌入料灌入模具中，填满模具，压制成型后，获得免烧铬刚玉耐火砖；
混料加入水的量为混料总质量的6％；烧铬刚玉耐火砖压制时，成型压力为1000吨；成型后于室温自然干燥2天；免烧铬刚玉耐火砖干燥后，在200℃下保温24h；其中，废弃镁铬砖颗粒的粒径为1-8mm，其中，按照重量份数计，1mm≤粒径≤3为50份，3mm＜粒径≤8为50份；废弃镁铬砖颗粒中氧化镁含量≥65％，氧化铬含量≥8％；废弃玻璃钢纤维的粒径为1-10mm；矾土粒径为200目至8mm，其中，按照重量份数计，粒径为200目以下的2份，粒径为0-1mm 85份，粒径为1-3mm 8份,粒径为3～5mm 4份、粒径为5～8mm 3份。
根据GB/T 5072-2008，对获得的免烧铬刚玉耐火砖进行物理性能测定，物理性能见表1。
表1免烧铬刚玉耐火砖物理性能
实施例一至实施例四的抗压强度≥100MPa，抗折强度≥15MPa，显气孔率小于12％，体积密度≥3.2g/cm3，完全可以满足现有的对耐火砖的使用要求；相比对比例1的全部料混合，通过分次添加混料且将废弃物在免烧铬刚玉耐火砖不同部位的设置，可以整体提高免烧铬刚玉耐火砖整体抗压强度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
按照重量份数计，将矾土30-50份、黏土10-20份、电熔镁砂10-20份、废弃镁铬砖颗粒10-20份、碳化硅1-5份和水泥5-10份混合，获得第一混料；
按照重量份数计，将矾土30-50份、黏土10-20份、电熔镁砂10-20份、废弃玻璃钢纤维10-20份和水泥1-5份混合，获得第二混料；
向第一混料加水，搅拌，获得第一灌入料；
向第二混料加水，搅拌，获得第二灌入料；
将第一灌入料灌入模具中，第一灌入料的灌入量为模具体积的2/3，在第一灌入料的上表面压出十字凹槽，向十字凹槽灌入第二灌入料，填满十字凹槽后，再灌入第一混料，填满模具，压制成型后，获得免烧铬刚玉耐火砖；十字形凹槽的深度为免烧铬刚玉耐火砖厚度的1/4-1/3；十字形凹槽的横截面面积为免烧铬刚玉耐火砖表面面积的2/3。
2.根据权利要求1所述的免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，其特征在于：向第一混料加入水的量为第一混料总质量的5-7％；向第二混料加入水的量为第二混料总质量的5-7％。
3.根据权利要求2所述的免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，其特征在于：免烧铬刚玉耐火砖压制时，成型压力为1000吨；成型后于室温自然干燥1～2天。
4.根据权利要求3所述的免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，其特征在于：免烧铬刚玉耐火砖干燥后，200℃保温24h。
5.根据权利要求4所述的免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，其特征在于：废弃镁铬砖颗粒的粒径为1-8mm，其中，按照重量份数计，1mm≤粒径≤3mm 50份，3mm＜粒径≤8mm 50份；废弃镁铬砖颗粒中氧化镁含量≥65％，氧化铬含量≥8％。
6.根据权利要求5所述的免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，其特征在于：废弃玻璃钢纤维的粒径为1-10mm。
7.根据权利要求6所述的免烧铬刚玉耐火砖的制备方法，其特征在于：矾土粒径为200目至8mm，其中，按照重量份数计，粒径≤200目1-3份，200目＜粒径≤1mm 80-90份，1mm＜粒径≤3mm 4-10份，3mm＜粒径≤5mm 3-5份、5mm＜粒径≤8mm 2-4份。
8.一种基于如权利要求1-7中任一项所述的免烧铬刚玉耐火砖的制备方法获得的免烧铬刚玉耐火砖，其特征在于：包括第一混料和第二混料，其中
按照重量份数计，第一混料包括矾土30-50份、黏土10-20份、电熔镁砂10-20份、废弃镁铬砖颗粒10-20份、碳化硅1-5份和水泥5-10份；
按照重量份数计，第二混料包括矾土30-50份、黏土10-20份、电熔镁砂10-20份、废弃玻璃钢纤维10-20份和水泥1-5份。
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