DE102022104254A1

DE102022104254A1 - Verbundgitterstein für einen großen Kokereiofen und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102022104254A1
Application number: DE102022104254.5A
Authority: DE
Inventors: Nai Peng; Shufeng CHEN; Peng Peng; Yunfei SONG; Shusen Hu
Original assignee: Jiyuan Refractory Furnace Co Ltd
Current assignee: Jiyuan Refractory Furnace Co Ltd
Priority date: 2021-11-10
Filing date: 2022-02-23
Publication date: 2023-05-11
Anticipated expiration: 2042-02-24
Also published as: CN113800932A; DE202022101014U1; CN115872756A; LU501507B1; CN115872756B; DE102022104254B4

Abstract

Die Erfindung stellt einen Verbundgitterstein für einen großen große Kokereiofen und sein Herstellungsverfahren bereit, das zum technischen Gebiet der Koksofengittersteine gehört. Die halbfertigen Rohlinge aus Verbundwerkstoff in dieser Erfindung haben eine dreischichtige Struktur aus einer Matrixschicht, einer Korundmullit-Zwischenschicht und einer Arbeitsschicht und werden in einer Hochtemperatur-Oxidationsatmosphäre oder einer Hochtemperatur-Stickstoffatmosphäre gebrannt, wobei sich zwischen der Matrixschicht und der Korundmullit-Zwischenschicht eine nadelförmige Mullit-Bindungsschicht und zwischen der Korundmullit-Zwischenschicht und der Arbeitsschicht eine geformte Mullit-Bindungsschicht oder eine säulenförmige Sialon-Bindungsschicht bildet, die eine gute Alkalidurchdringungsbeständigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit und Gesamtfestigkeit aufweist und gut an die Änderungen des schnellen Abkühlens und Erhitzens in Koksöfen angepasst ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der Koksofengittersteine, insbesondere auf einen Verbundgitterstein für einen großen Kokereiofen und ein Verfahren zu dessen Herstellung..
Stand der Technik
Ein Koksofengitterstein ist eine Art poröser feuerfester Baustoff, der im Regenerator des Koksofens gestapelt wird, um die Abwärme des aus der Brennkammer abgeführten Hochtemperatur-Rauchgases durch abwechselnde Wärmespeicherung und Wärmeabgabe zurückzugewinnen. Um den ständigen wechselnden Temperaturwechseln in dem Regenerator gerecht zu werden,müssen Gittersteine eine gute Temperaturwechselbeständigkeit aufweisen, und derzeit werden im oberen Teil des in China konstruierten Regenerators von Koksöfen, im Allgemeinen Gitterziegel mit niedrigem Aluminiumgehalt und einem Al2O3-Gehalt von 30 %-35 % verwendet, während in den mittleren und unteren Teile Tongittersteine mit einem Al2O3-Gehalt von 35 %-45 % verwendet werden. Die in Deutschland konstruierten Koksöfen verwenden hauptsächlich Halbkieselgittersteine mit einem Al2O3-Gehalt von 25 % -30 % und Tongittersteine mit einem Al2O3-Gehalt von 35 % -45 %.
Unabhängig davon, ob die in China oder Deutschland entworfenen Gittersteine für eine bestimmte Anzahl von Jahren weit verbreitet sind, sind die Gittersteine derzeit aufgeschäumt, ausgebeult und blockiert, was die normale Verwendung von Koksöfen beeinträchtigt. Die Hauptgründe für diese Situation sind: derzeit, ob es sich um Ton, Gittersteine mit niedrigem Aluminiumgehalt oder Halbsiliziumgittersteine handelt, es handelt sich gegenwärtig um Gittersteine aus Aluminosilikatoxid, (1) CO in das Gas dringt in dem Gitterstein ein und reagiert mit Oxiden in dem Gitterstein, um die Oxidkomponenten des Gittersteins zu zersetzen und eine Kohlenstoffabscheidung zu verursachen; (2) alkalische Oxide im Gas reagieren mit Oxidbestandteilen von Gittersteinen, einschließlich Mullit und Al2O3, was zu Ausbeulungen und Verstopfungen führt; wie man daher die Reaktion zwischen den Komponenten in Gittersteinen und CO und alkalischen Oxiden verlangsamt oder vermeidet, wird Schaumbildung, Ausbeulung und Verstopfung weitgehend vermeiden und die Lebensdauer des Gitters verbessern.
Inhalt der Erfindung
In Anbetracht dessen stellt die Erfindung einen Verbundgitterstein für einen großen Kokereiofen und ein Herstellungsverfahren zur Verfügung, wobei ein halbfertiger Verbundhalbzeugkörper einen dreischichtige Aufbau aus Korund-Mullit-Mittelschicht und Arbeitsschicht aufweist und durch Sintern in einer oxidierenden Hochtemperaturatmosphäre oder einer Hochtemperatur-Stickstoffatmosphäre gebrannt wird, wobei eine nadelartige Mullit-Verbindungsschicht zwischen der Substratschicht und der Korund-Mullit-Zwischenschicht gebildet wird und eine Mullit-Bindungsschicht oder eine säulenförmige Sialon-Verbindungsschicht zwischen der Korund-Mullit-Zwischenschicht und der Arbeitsschicht gebildet wird, die eine gute Alkalidurchdringungsbeständigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit und Gesamtfestigkeit aufweist und sich gut an die Änderungen des schnellen Abkühlens und Aufheizens in Koksöfen anpassen kann.
Um die obigen technischen Probleme zu lösen, stellt die Erfindung einen Verbundgitterstein für einen großen Kokereiofen bereit, wobei ein Verbundgitterstein aus einem halbfertigen Verbundhalbzeugkörper durch Brennen in einer oxidierenden Hochtemperaturatmosphäre oder in einer Hochtemperaturstickstoffatmosphäre hergestellt wird, wobei ein halbfertiger Verbundhalbzeugkörper eine Substratschicht, eine Korund-Mullit-Zwischenschicht und eine Arbeitsschicht umfasst, wobei die Substratschicht eine Tonmatrix oder eine niedrige Aluminiummatrix oder eine halbkieselsäurehaltige Matrix annimmt und die Arbeitsschicht eine Nichtoxid-Arbeitsschicht oder eine verschmolzene Quarz-Arbeitsschicht annimmt.
Ferner wird die Tonmatrix aus den folgenden Rohmaterialien in dem folgenden Gewichtsverhältnis hergestellt: 40-55% Pyrophyllit-Partikel, 0-30% Pyrophyllit-Feinpulver, 0-40% Pyrophyllit-Rohmehl, 0-25% Pyrophyllit-Rohmehl-Feinpulver und 0-25% kombiniertes Ton-Feinpulver; wobei ein Gewichtsverhältnis von mindestens einem von Pyrophyllit-Feinpulver, Pyrophyllit-Rohmehl, Pyrophyllit-Rohmehl-Feinpulver und kombiniertem Ton-Feinpulver größer als Null ist.
Ferner wird die niedrige Aluminiummatrix aus den folgenden Rohmaterialien gemäß dem folgenden Gewichtsverhältnis hergestellt: 0-55% Pyrophyllit-Partikel, 0-55% Kieselerde-Klinker-Partikel, 0-55% Pyrophyllit-Rohmehl-Partikel, 0-30% Kieselerde-Klinker-Feinpulver, 0-60% Kieselerde-Rohmehl-Feinpulver, 0-40% Pyrophyllit-Rohmehl-Feinpulver, 0-20% Ton-Rohmehl-Feinpulver, 0-15% Siliciumdioxid-Feinpulver und 0-25% kombiniertes Ton-Feinpulver; wobei ein Gewichtsverhältnis von mindestens einem der Pyrophyllit-Partikel, der Kieseltonklinker-Partikel und der Pyrophyllit-Rohmehl-Partikel größer als Null ist; das Gewichtsverhältnis von mindestens einem von Kieselerde-Klinker-Feinpulver, Kieselerde-Rohmehl-Feinpulver, Pyrophyllit-Rohmehl-Feinpulver, Ton-Rohmehl-Feinpulver, Siliciumdioxid-Feinpulver und kombiniertem Ton-Feinpulver größer als Null ist.
Ferner wird die halbkieselsäurehaltige Matrix aus den folgenden Rohmaterialien gemäß dem folgenden Gewichtsverhältnis hergestellt: 0-55% Kieselerde-Klinker-Partikel, 0-55% Pyrophyllit-Rohmehl-Partikel, 0-30% Kieselerde-Klinker-Feinpulver, 0-40% Pyrophyllit-Rohmehl-Feinpulver, 0-60% Kieselerde-Rohmehl-Feinpulver, 0-15% Siliciumdioxid-Feinpulver und 0-10% kombiniertes Ton-Feinpulver; wobei ein Gewichtsverhältnis von mindestens einem der Kieselerde-Klinker-Partikel und Pyrophyllit-Rohmehl-Partikel größer als Null ist; mindestens einem von Kieselerde-Klinker-Feinpulver, Kieselerde-Rohmehl-Feinpulver, Ton-Rohmehl-Feinpulver, Kieselerde-Feinpulver und kombiniertem Ton-Feinpulver größer als Null ist.
Ferner wird die Korund-Mullit-Zwischenschicht aus folgenden Rohstoffen gemäß folgendem Gewichtsverhältnis hergestellt: 55-80% Korundpulver, 10-30% α-Al2O3-Mikropulver, 5-10% Siliziumpulver, 5-10% kombinierter Ton, 0-5% feines Quarzpulver, 0-5% feines Quarzglaspulver, 0-8% Pyrophyllit-Feinpulver, 0,2-0,4% Dispergiermittel, 30-50% Bindemittel und 0,4-1,0% Antiabsetzmittel.
Ferner wird die Nichtoxid-Arbeitsschicht aus den folgenden Rohmaterialien gemäß dem folgenden Gewichtsverhältnis hergestellt: 0-80 Teile Siliziumnitrid, 0-80 Teile Siliziumkarbid, 20-50 Teile metallisches Si, 0-10 Teile α-Al2O3-Mikropulver, 0,05-0,2% Dispergiermittel, 15-30% Bindemittel, 0,5-3% Antiabsetzmittel und 0,5-2% Katalysator.
Ferner wird die verschmolzene Quarz-Arbeitsschicht aus den folgenden Rohmaterialien gemäß dem folgenden Gewichtsverhältnis hergestellt: 70%-80% feines Quarzglaspulver, 10%-20% feines Quarzpulver, 5%-10% Siliziumpulver, 1%-2% Kalk, 0,2%-0,4% Dispergiermittel, 15%-30% Bindemittel und 0,5%-1,5% Antiabsetzmittel.
Ferner sind die Dispergiermitteln, Bindemitteln, Antiabsetzmitteln und Katalysatoren in der Korund-Mullit-Zwischenschicht und der Arbeitsschicht jeweils von den folgenden Arten: das Dispergiermittel ist ein oder mehr als zwei Arten von organischen Dispergiermitteln wie Natriumtripolyphosphat, Natriumhexametaphosphat und anorganische Dispergiermittel wie FS10, FS20, F10; das Bindemittel ist eines aus Wasser, Calciumlignosulfonatlösung, Aluminiumdihydrogenphosphatlösung, Kieselgel und Aluminiumgel; das Antiabsetzmittel ist eine oder mehr als zwei Mischungen aus Carboxymethylcellulose, Stärke und Dextrin; der Katalysator ist einer oder mehr als zwei von feinem Al-Metallpulver, feinem Fe-Metallpulver und feinem Yttriumoxidpulver.
Ferner machen nach dem Brand die Substratschicht, die Korund-Mullit-Zwischenschicht und die Arbeitsschicht 60 %-75 %, 10 % und 20 %-30 % der Gesamtdicke des Verbundgittersteins aus.
Ferner betragen die Teilchengrößen der für die Substratschicht ausgewählten Rohmaterial-Pyrophyllit-Partikel, Kieselerde-Klinker-Partikel und Pyrophyllit-Rohmehl-Partikel von 3-1 mm und 1-0 mm, wobei die Teilchengrößen des Pyrophyllit-Feinpulvers, Kieselerde-Klinker-Feinpulvers , Kieselerde-Rohmehl-Feinpulver, Pyrophyllit-Rohmehl-Feinpulver, Ton-Rohmehl-Feinpulver, Silica-Feinpulver und kombiniertes Ton-Feinpulver ≤ 200 mesh sind; das Bindemittel besteht aus Wasser, einer Calciumlignosulfonatlösung und einer wässrigen Dextrinlösung.
Ferner ist die Körnigkeit des feinen Korundpulvers in der Zwischenschicht ≤ 180 Mesh und ≤ 325 Mesh, die Körnigkeit des α-Al2O3-Mikropulvers ist ≤ 2 um, die Körnung von kombiniertem Ton, feines Quarzpulver, feines Quarzglaspulver und Pyrophyllit-Feinpulver ist ≤ 180 Mesh, und das feine Siliziumpulver ist eines oder mehrere von 92 feinem Siliziumpulverr, 95 feinem Siliziumpulver und 97 feinem Siliziumpulver.
Ferner beträgt die Korngröße des feinen Siliciumcarbidpulvers in der Arbeitsschicht ≤ 180 Mesh und ≤ 325 Mesh; die Siliziumnitrid-Partikelgröße ≤ 180 mesh; die Partikelgröße des metallischen Si ist eine oder zwei von ≤ 180 Mesh und ≤ 325 Mesh.
Darüber hinaus stellt die Erfindung auch ein Herstellungsverfahren eines Verbundgittersteins für eine große Kokereiofen bereit, das die folgenden Schritte umfasst:

Schritt 1: Die Rohmaterialmischung wird entsprechend dem Anteil der Substratschicht vorzubereitet und zu einer halbfertigen Basis gepresst und dann wird die halbfertige Basis bei einer Temperatur von 60-200 °C für 24-36 Stunden getrocknet, um einen halbfertiger Körper zu erhalten;
Schritt 2: Die Rohmaterialmischung wird ohne Zugabe gemäß dem Verhältnis der Korund-Mullit-Zwischenschicht hergestellt, in den Mischer gegeben und bei einer gleichmäßigen Geschwindigkeit für 6-8 Stunden gemischt, dann wird das Bindemittel zugegeben und kontinuierlich für 4-6 Stunden gemischt, um die Aufschlämmung der Zwischenschicht zu erhalten;
Schritt 3: Die Rohmaterialmischung wird ohne Bindemittel gemäß dem Anteil der Arbeitsschicht hergestellt, in einen Mischer zum gleichmäßigen Mischen für 6-8 Stunden gegeben, dann wird das Bindemittel zum kontinuierlichen Mischen für 4-6 Stunden zugegeben, um die Arbeitsschichtaufschlämmung zu erhalten;
Schritt 4: Die Mittelschicht-Aufschlämmung wird auf die Oberfläche des halbfertigen Körpers aufgetragen, um die Mittelschicht-Aufschlämmungsbeschichtung zu bilden, dann wird der halbfertige Produktkörper bei normaler Temperatur oder unter 80°C für 1-2 Stunden gleichmäßig getrocknet, dann wird die Arbeitsschichtaufschlämmung auf die Mittelschichtaufschlämmungsbeschichtung aufgetragen, um die Arbeitsaufschlämmungsbeschichtung zu bilden, und dann für 5-7 Stunden natürlich getrocknet, um den halbfertigen Verbundhalbzeugkörper zu erhalten;
Schritt 5: Der halbfertige Verbundhalbzeugkörper wird für 10 -16 Stunden unter der Hochtemperatur-Oxidationsatmosphäre von 1300°C -1450°C oder einer Hochtemperatur-Stickstoffatmosphäre gebrannt, um den Verbundgitterstein zu erhalten.

Der technische Vorschlag der Erfindung hat die folgenden vorteilhaften Wirkungen:

(1) Das Einführen von Nichtoxid- und geschmolzenem Quarz mit guter Alkalidurchdringungsbeständigkeit und CO-Erosionsbeständigkeit in den traditionellen Gitterstein und dessen Compoundierung auf der äußeren Schicht des Gittersteins kann der Erosion und dem Eindringen von Kokereigas gut widerstehen und die Lebensdauer verlängern; gleichzeitig werden Nichtoxid- und geschmolzenes Quarz ausgewählt, das eine sehr gute Temperaturwechselbeständigkeit aufweist und die Einsatzumgebung von abwechselnd kalt und heiß im Koksofenregenerator besser erfüllen kann;
(2) Durch Hinzufügen einer Korund-Mullit-Zwischenschicht zu der herkömmlichen Gitterstein-Substratschicht und der nichtoxidischen oder geschmolzenen Quarz-Arbeitsschicht kann die Zwischenschicht mit der Substratschicht und der Arbeitsschicht während des Hochtemperaturbrandes reagieren und die drei Schichten bilden eine Abschlussverbingdung zu einem Ganze, das sich bei längerem Gebrauch nicht ablöst;
(3) Durch die Verbindung von minderwertigem Ton oder aluminiumarmen oder halbsilikatischen Materialien mit hochwertigen Nichtoxid- und verschmolzenen Quarz-Materialien haben Plaidziegel die Vorteile hochwertiger Materialien, jedoch zu niedrigeren Kosten und mit hochen Kostenleistungen;
(4) Wenn die Arbeitsschicht Nicht-Oxide auswählt, gehören SiC, Si3N4 und Sialon zu Nicht-Oxiden, und die Reaktion zwischen den beiden Oxiden ist aufgrund des Unterschieds im Valenzbindungsmodus extrem schwierig. Daher kann die Erfindung die Reaktion mit Alkalioxiden und CO in Gas gut vermeiden und die Lebensdauer des Verbundgittersteins verlängern.

Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm der Struktur eines zusammengesetzten halbfertigen Verbundhalbzeugkörpers eines zusammengesetzten Gittersteins für einen mittleren und großen Kokereiofen in der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein schematisches Diagramm der Brennstruktur des Verbundgittersteins für den mittleren und großen Kokereiofen in der vorliegenden Erfindung;

In dem Figur:

1: Substratschicht;
2: Korund-Mullit-Zwischenschicht;
3: Arbeitsschicht;
12: nadelartige Mullit-Verbindungsschicht-
23: Eine nadelartige Mullit-Verbindungsschicht 2 oder eine säulenförmige Sialon-Verbindungsschicht

Konkrete Ausführungsform
Um die Aufgabe, den technischen Vorschlag und die Vorteile des Ausführungsformen der Erfindung deutlicher zu machen,wird der technische Vorschlag des Ausführungsformen der Erfindung im Folgenden klar und vollständig in Verbindung mit den Zeichnungen 1-2 des Ausführungsformen beschrieben. Es ist offensichtlich, dass die beschriebenen Ausführungsformen Teil und nicht alle Ausführungsformen der Erfindung sind. Basierend auf den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung fallen alle anderen Ausführungsformen, die dem Durchschnittsfachmann zugänglich sind, in den Schutzbereich der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein karierter Verbundgitterstein für einen großen Kokereiofen durch Brennen eines halbfertigen Verbundproduktkörpers aus Verbundwerkstoff in einer oxidierenden Hochtemperaturatmosphäre hergestellt, wobei ein halbfertiger Verbundhalbzeugkörper eine Substratschicht 1, eine Korund-Mullit-Zwischenschicht 2 und eine Arbeitsschicht 3 umfasst, wobei die Substratschicht 1 eine Tonmatrix und die Arbeitsschicht 3 eine Nichtoxid-Arbeitsschicht aufweist.
Bei dieser Ausführungsform wird der Verbundgitterstein aus dem halbfertigen Verbundhalbzeugkörper durch eine oxidierende Hochtemperaturatmosphäre gebrannt, wobei es selbstverständlich ist, dass der Verbundgitterstein auch aus dem Verbundproduktkörper durch eine Hochtemperaturstickstoffatmosphäre gebrannt werden; die Substratschicht 1 ist jedoch nicht auf die Verwendung einer Tonmatrix beschränkt, sondern kann auch andere Materialien verwendet werden, wie etwa niedrige Aluminiummatrix oder eine halbkieselsäurehaltige Matrix; und die Arbeitsschicht 3 ist nicht auf die Verwendung einer Nichtoxid-Arbeitsschicht beschränkt, sondern kann andere Arbeitsschichten verwendet, wie etwa eine verschmolzene Quarz-Arbeitsschicht. Wie in 2 gezeigt, die Matrixschicht 1 und die Korundmullit-Zwischenschicht 2 reagierten nachdem der halbfertige Verbundhalbzeugkörper in einer oxidierenden Hochtemperaturatmosphäre oder einer Hochtemperaturstickstoffatmosphäre gesintert wurde, um die nadelförmige Mullit-Verbindungsschicht 12 zu bilden, die die Substratschicht mit die Mittelschicht verbindet, und die Korund-Mullit-Mittelschicht 2 und die Arbeitsschicht 3 reagierten, um eine nadelförmige Mullit-Verbindungsschicht 2 oder eine säulenförmige Sialon-Verbindungsschicht 23 zu bilden, die die Arbeitsschicht mit der Zwischenschicht verbindet, so dass ein dichter Verbundgitterstein verbindet aus Substratschicht, Haftbrücke 1, Mittelschicht, Haftbrücke 2 und Arbeitsschicht.
Dabei wird die Tonmatrix aus folgenden Rohstoffen nach folgendem Gewichtsverhältnis hergestellt: 40-55% Pyrophyllit-Partikel, 0-30% Pyrophyllit-Feinpulver, 0-40% Pyrophyllit-Rohmehl, 0-25% Pyrophyllit-Rohmehl-Feinpulver und 0-25% kombiniertes Ton-Feinpulver; wobei ein Gewichtsverhältnis von mindestens einem von Pyrophyllit-Feinpulver, Pyrophyllit-Rohmehl, Pyrophyllit-Rohmehl-Feinpulver und kombiniertem Ton-Feinpulver größer als Null ist.
Dabei die niedrige Aluminiummatrix aus den folgenden Rohstoffen aus dem folgenden Gewichtsverhältnis hergestellt wird: 0-55% Pyrophyllit-Partikel, 0-55% Kieselerde-Klinker-Partikel, 0-55% Pyrophyllit-Rohmehl-Partikel, 0-30% Kieselerde-Klinker-Feinpulver, 0-60% Kieselerde-Rohmehl-Feinpulver, 0-40% Pyrophyllit-Rohmehl-Feinpulver, 0-20% Ton-Rohmehl-Feinpulver, 0-15% Siliciumdioxid-Feinpulver und 0-25% kombiniertes Ton-Feinpulver; wobei ein Gewichtsverhältnis von mindestens einem der Pyrophyllit-Partikel, der Kieseltonklinker-Partikel und der Pyrophyllit-Rohmehl-Partikel größer als null ist; ein Gewichtsverhältnis von mindestens einem von Kieselerde-Klinker-Feinpulver, Kieselerde-Rohmehl-Feinpulver, Pyrophyllit-Rohmehl-Feinpulver, Ton-Rohmehl-Feinpulver, Siliciumdioxid-Feinpulver und kombiniertem Ton-Feinpulver ist größer als Null ist.
Dabei wird die halbkieselsäurehaltige Matrix aus den folgenden Rohstoffen gemäß dem folgenden Gewichtsverhältnis hergestellt: 0-55% Kieselerde-Klinker-Partikel, 0-55% Pyrophyllit-Rohmehl-Partikel, 0-30% Kieselerde-Klinker-Feinpulver, 0-40% Pyrophyllit-Rohmehl-Feinpulver, 0-60% Kieselerde-Rohmehl-Feinpulver, 0-15% Siliciumdioxid-Feinpulver und 0-10% kombiniertes Ton-Feinpulver; wobei ein Gewichtsverhältnis von mindestens einem der Kieselerde-Klinker-Partikel und Pyrophyllit-Rohmehl-Partikel größer als null ist; ein Gewichtsverhältnis von mindestens einem der Kieselerde-Klinker-Feinpulver, Kieselerde-Rohmehl-Feinpulver, Ton-Rohmehl-Feinpulver, Kieselerde-Feinpulver und kombiniertem Ton-Feinpulver größer als Null ist.
Dabei wird die Korund-Mullit-Zwischenschicht 2 aus folgenden Rohstoffen nach folgendem Gewichtsverhältnis hergestellt: 55-80% Korundpulver, 10-30% α-Al2O3-Mikropulver, 5-10% Siliziumpulver, 5-10% kombinierter Ton, 0-5% feines Quarzpulver, 0-5% feines Quarzglaspulver, 0-8% Pyrophyllit-Feinpulver, 0,2-0,4% Dispergiermittel, 30-50% Bindemittel und 0,4-1,0% Antiabsetzmittel.
Dabei wird die Nichtoxid-Arbeitsschicht aus folgenden Rohstoffen nach folgendem Gewichtsverhältnis hergestellt: 0-80 Teile Siliziumnitrid, 0-80 Teile Siliziumkarbid, 20-50 Teile metallisches Si, 0-10 Teile α-Al2O3-Mikropulver, 0,05-0,2% Dispergiermittel, 15-30% Bindemittel, 0,5-3% Antiabsetzmittel und 0,5-2% Katalysator.
Dabei wird die verschmolzene Quarz-Arbeitsschicht aus den folgenden Rohstoffen gemäß dem folgenden Gewichtsverhältnis hergestellt: 70%-80% feines Quarzglaspulver, 10%-20% feines Quarzpulver, 5%-10% Siliziumpulver, 1%-2% Kalk, 0,2%-0,4% Dispergiermittel, 15%-30% Bindemittel und 0,5%-1,5% Antiabsetzmittel.
Darunter sind die Dispergiermittel, Bindemittel, Antiabsetzmittel und Katalysatoren in der Korund-Mullit-Zwischenschicht 2 und der Arbeitsschicht 3 jeweils von den folgenden Arten: das Dispergiermittel ist eines oder mehr als zwei Arten von organischen Dispergiermitteln wie Natriumtripolyphosphat, Natriumhexametaphosphat und anorganische Dispergiermittel wie FS10, FS20 und F10; das Bindemittel ist eines aus Wasser, Calciumlignosulfonatlösung, Aluminiumdihydrogenphosphatlösung, Kieselgel und Aluminiumgel; das Antiabsetzmittel ist eine oder mehr als zwei Mischungen aus Carboxymethylcellulose, Stärke und Dextrin; der Katalysator ist einer oder mehr als zwei von feinem Al-Metallpulver, feinem Fe-Metallpulver und feinem Yttriumoxidpulver.
Nach dem Brand betragen die Substratschicht 1, die Korund-Mullit-Mittelschicht 2 und die Arbeitsschicht 3 60 %-75 %, 10 % und 20 % -30 % der Gesamtdicke des Verbundgittersteins.
Dabei ist die Substratschicht 1 Rohmaterial-Pyrophyllit-Partikel, Kieselerde-Klinkerteilchen und Pyrophyllit-Rohmehl-Partikel mit einer Körnung von 3-1 mm und 1-0 mm, wobei die Körnigkeit des Pyrophyllit-Feinpulvers, Kieselerde-Klinker-Feinpulvers, Kieselerde-Rohmehls auswählten feinen Pulvers, feinen Pyrophyllit-Rohmehlpulvers, feinen Ton-Rohmehlpulvers, feinen Siliciumdioxidpulvers und kombinierten feinen Tonpulvers ist ≤ 200 mesh; wobei ein Bindemittel aus Wasser, einer Calciumlignosulfonatlösung und einer wässrigen Dextrinlösung besteht.
Dabei ist die Körnigkeit des feinen Korundpulvers in der Mittelschicht ≤ 180 Mesh und ≤ 325 Mesh ist, die Körnigkeit des α-Al2O3-Mikropulvers ≤ 2 µm, die Körnung von kombiniertem Ton, feines Quarzpulver, feines Quarzglaspulver und Pyrophyllit-Feinpulver ist ≤ 180 Mesh, und das feine Siliziumpulver ist eines oder mehrere von 92 feinem Siliziumpulver, 95 feinem Siliziumpulver und 97 feinem Siliziumpulver.
Dabei ist die Korngröße des feinen Siliciumcarbidpulvers in der Arbeitsschicht 3 ≤ 180 Mesh und ≤ 325 Mesh; die Siliziumnitrid-Partikelgröße ≤ 180 mesh; die Partikelgröße des metallischen Si ist eine oder zwei von ≤ 180 Mesh und ≤ 325 Mesh.
Darüber hinaus stellt die Erfindung auch ein Herstellungsverfahren eines Verbundgittersteins für eine große Kokereiofen bereit, das die folgenden Schritte umfasst:

Schritt 1: Eine Rohmaterialmischung wird entsprechend dem Anteil der Substratschicht 1 hergestellt und zu einem halbfertigen Basismaterial gepresst und dann das halbfertige Basismaterial für 24- 36 Stunden bei der Temperatur von zu trocknen 60°C-200°C, um einen halbfertigen Körper zu erhalten;
Schritt 2: Die Rohmaterialmischung wird gemäß dem Verhältnis der Korund-Mullit-Mittelschicht 2 ohne Zugabe des Bindemittels hergestellt, die Mischung wird in einen Mischer gegeben und bei einer gleichmäßigen Geschwindigkeit für 6-8 Stunden gemischt, und dann wird das Bindemittel hinzugefügt hinzugefügt und kontinuierlich für 4-6 Stunden gemischt, um die Aufschlämmung der Mittelschicht zu erhalten;
Schritt 3: Die Rohmaterialmischung wird entsprechend dem Anteil der Arbeitsschicht 3 ohne Bindemittel hergestellt und in einen Mischer zum gleichmäßigen Mischen für 6-8 Stunden gegeben, und dann wird das Bindemittel zum kontinuierlichen Mischen für 4-6 Stunden zugegeben, um zu erhalten die Arbeitsschichtaufschlämmung;
Schritt 4: Die Mittelschicht-Aufschlämmung wird auf die Oberfläche des halbfertigen Körpers aufgetragen, um die Mittelschicht-Aufschlämmungsbeschichtung zu bilden, dann wird der halbfertige Produktkörper bei normaler Temperatur oder unter 80°C für 1-2 Stunden gleichmäßig getrocknet Geschwindigkeit, dann wird die Arbeitsschichtaufschlämmung auf die Mittelschichtaufschlämmungsbeschichtung aufgetragen, um die Arbeitsaufschlämmungsbeschichtung zu bilden, und dann für 5-7 Stunden natürlich getrocknet, um den halbfertigen Verbundhalbzeugkörper zu erhalten;
Schritt 5: Der halbfertige Verbundhalbzeugkörper wird für 10 -16 Stunden unter der Hochtemperatur-Oxidationsatmosphäre von 1300°C -1450°C oder einer Hochtemperatur-Stickstoffatmosphäre gebrannt, um den Verbundgitterstein zu erhalten.

Die erfindungsgemäß hergestellten physikalischen und chemischen Kennwerte der Substratschicht, der Korund-Mullit-Zwischenschicht und der Arbeitsschicht sind wie folgt:

Artikel	Substratschicht			Korund-Mullit-Zwi schenschicht	Arbeitsschicht
Artikel	Tonm atrix	Niedrige Aluminiu mmatrix	Halbkieselsäu rehaltige Matrix	Korund-Mullit-Zwi schenschicht	Nichtoxid-Arb eitsschicht	Verschmolze ne Quarz-Arbeit sschicht
Feuer Beständigkeit	≥1700	≥1700	≥1700	≥1900	≥1900	≥1800
Erweichungste mperatur laden	≥1350	≥1350	≥1350	≥1700	≥1700	≥1500
Scheinbare Porosität	20% 24%	20%~ 24%	20%~24%	≤22%	≤18%	≤20%
1100°C Wasserkühlun g/mal	15~ 20	12~15	10~15	≥30	≥60	≥60
Änderungsrate der Nachbrennlini e (1400°C×2h)	-0.2~ 0	-0.3~0	-0.2~+0.1	0	0	0
SiO2	≤55	60%~ 65%	65%~75%	≤18%	-	≥96%
Al2O3	≥40	30%~ 35%	20%~30%	≥80%	-	-

Aus der vorstehenden Tabelle ist ersichtlich, dass die Materialien der Arbeitsschicht und der Mittelschicht eine höhere Feuerbeständigkeit und eine höhere Lasterweichungstemperatur aufweisen, was die Umgebung eines langfristigen Hochtemperaturbetriebs im Regenerator besser erfüllen kann. Gleichzeitig ist die scheinbare Porosität gering, was dem Eindringen von Gas und feinen alkalischen Partikeln besser widerstehen kann; die Wasserkühlzeiten/mal bei 1100 ° C sind sehr hoch, was der Belastung durch den Wechsel von schnellem Abkühlen und schnellem Erhitzen im Regenerator des Koksofens besser widerstehen kann; darüber hinaus ist die Arbeitsschicht ein Nichtoxid, das nicht mit CO und alkalischen Substanzen reagiert, so dass Probleme wie Ausdehnung und Ausbeulen nicht auftreten. Verschmolzenes Quarz kann mit alkalischen Substanzen reagieren, um eine flüssige Phase und eine Schutzschicht zu bilden, ein weiteres Eindringen von Gas und alkalischen Substanzen zu verhindern, ihre Erosion zu verlangsamen und ihre Lebensdauer zu verlängern.
Das Obige ist die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und es sollte angemerkt werden, dass für den Durchschnittsfachmann ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen, können eine Reihe von Modifikationen und Überarbeitungen vorgenommen werden, die werden ebenfalls als im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegend angesehen.

Claims

Verbundgitterstein für große Koksöfen, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundgitterstein aus einem halbfertigen Verbundknüppel durch Brennen in einer Hochtemperatur-Oxidationsatmosphäre oder in einer Hochtemperatur-Stickstoffatmosphäre hergestellt wird, wobei ein halbfertiger Verbundhalbzeugkörper eine Substratschicht, eine Korund-Mullit-Zwischenschicht und eine Arbeitsschicht umfasst, wobei eine Matrixschicht eine Tonmatrix oder eine niedrigem Aluminiummatrix oder eine halbkieselsäurehaltige Matrix verwendet und die Arbeitsschicht eine Nichtoxid-Arbeitsschicht oder eine verschmolzene Quarz-Arbeitsschicht verwendet.
Verbundgitterstein für großen Kokereiofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tonmatrix aus den folgenden Rohstoffen in den folgenden Gewichtsverhältnissen hergestellt ist: 40 %-55 % Pyrophyllit-Partikel, 0-30 % Pyrophyllit-Feinpulver, 0-40 % Pyrophyllit-Rohmehl, 0-25 % Pyrophyllit-Rohmehl-Feinpulver, 0-25 % kombiniertes Ton-Feinpulver; wobei ein Gewichtsverhältnis von Pyrophyllit-Feinpulver, Pyrophyllit-Rohmehl, Pyrophyllit-Rohmehl-Feinpulver und kombiniertem Ton-Feinpulver größer als Null ist.
Verbundgitterstein für großen Kokereiofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die niedrige Aluminiummatrix aus den folgenden Rohstoffen in den folgenden Gewichtsverhältnissen hergestellt ist: 0-55 % Pyrophyllit-Partikel, 0-55 % Kieselerde-Klinker-Partikel, 0-55 % Pyrophyllit-Rohmehl-Partikel, 0-30 % Kieselerde-Klinker-Feinpulver, 0-60 % Kieselerde-Rohmehl-Feinpulver, 0-40 % Pyrophyllit-Rohmehl-Feinpulver, 0-20 % Ton-Rohmehl-Feinpulver, 0-15 % Siliciumdioxid-Feinpulver, 0-25 % kombiniertes Ton-Feinpulver; wobei ein Gewichtsverhältnis von mindestens einem der Pyrophyllit-Partikel, der Kieseltonklinker-Partikel und der Pyrophyllit-Rohmehl-Partikel größer als null ist; ein Gewichtsverhältnis von mindestens einem der Kieselerde-Klinker-Feinpulver, Kieselerde-Rohmehl-Feinpulver, Pyrophyllit-Rohmehl-Feinpulver, Ton-Rohmehl-Feinpulver, Siliciumdioxid-Feinpulver und kombiniertem Ton-Feinpulver größer als Null ist.
Verbundgitterstein für großen Kokereiofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die halbkieselsäurehaltige Matrix aus den folgenden Rohstoffen in den folgenden Gewichtsverhältnissen hergestellt ist: 0-55% Kieselerde-Klinker-Partikel, 0-55% Pyrophyllit-Rohmehl-Partikel, 0-30% Kieselerde-Klinker-Feinpulver, 0-40% Pyrophyllit-Rohmehl-Feinpulver, 0-60% Kieselerde-Rohmehl-Feinpulver, 0-15% Siliciumdioxid-Feinpulver und 0-10% kombiniertes Ton-Feinpulver; wobei ein Gewichtsverhältnis von mindestens einem der Kieselerde-Klinker-Partikel und Pyrophyllit-Rohmehl-Partikel größer als null ist; ein Gewichtsverhältnis von mindestens einem von Kieselerde-Klinker-Feinpulver, Kieselerde-Rohmehl-Feinpulver, Ton-Rohmehl-Feinpulver, Kieselerde-Feinpulver und kombiniertem Ton-Feinpulver größer als Null ist.
Verbundgitterstein für großen Kokereiofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korund-Mullit-Zwischenschicht aus den folgenden Rohstoffen in den folgenden Gewichtsverhältnissen hergestellt ist: 55-80% Korundpulver, 10-30% α-Al2O3-Mikropulver, 5-10% Siliziumpulver, 5-10% kombinierter Ton, 0-5% feines Quarzpulver, 0-5% feines Quarzglaspulver, 0-8% Pyrophyllit-Feinpulver, 0,2-0,4% Dispergiermittel, 30-50% Bindemittel und 0,4-1,0% Antiabsetzmittel.
Verbundgitterstein für großen Kokereiofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtoxidische Arbeitsschicht aus den folgenden Rohstoffen in den folgenden Gewichtsverhältnissen hergestellt ist: 0-80 Teile Siliziumnitrid, 0-80 Teile Siliziumkarbid, 20-50 Teile metallisches Si, 0-10 Teile α-Al2O3-Mikropulver, 0,05-0,2% Dispergiermittel, 15-30% Bindemittel, 0,5-3% Antiabsetzmittel und 0,5-2% Katalysator.
Verbundgitterstein für großen Kokereiofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Die verschmolzene Quarz-Arbeitsschicht aus den folgenden Rohstoffen in den folgenden Gewichtsverhältnissen hergestellt wird: 70%-80% feines Quarzglaspulver, 10%-20% feines Quarzpulver, 5%-10% Siliziumpulver, 1%-2% Kalk, 0,2%-0,4% Dispergiermittel, 15%-30% Bindemittel und 0,5%-1,5% Antiabsetzmittel.
Verbundgitterstein für großen Kokereiofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass: die Dispergiermittel, Bindemittel, Antiabsetzmittel und Katalysatoren in der Korund-Mullit-Zwischenschicht und der Arbeitsschicht von folgenden Arten sind: das Dispergiermittel ist eines oder mehrere von organischen Dispergiermitteln wie Natriumtripolyphosphat, Natriumhexametaphosphat und anorganische Dispergiermittel wie FS10, FS20 und F10; das Bindemittel ist eines aus Wasser, Calciumlignosulfonatlösung, Aluminiumdihydrogenphosphatlösung, Kieselgel und Aluminiumgel; der Antiabsetzmittel ist einer oder mehr als zwei Mischungen von Carboxymethylcellulose, Stärke, Dextrin; der Katalysator ist einer oder mehr als zwei von feinem Al-Metallpulver, feinem Fe-Metallpulver und feinem Yttriumoxidpulver.
Verbundgitterstein für großen Kokereiofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Brand die Substratschicht, die Korund-Mullit-Zwischenschicht und die Arbeitsschicht jeweils 60%-75%, 10% und 20%-30 % der Gesamtdicke des Verbundgittersteins betragen.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundgittersteins für großen Kokereiofen, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: Schritt 1: Eine Rohmaterialmischung wird hergestellt und in eine halbfertige Basis gemäß dem Anteil der Substratschicht gepresst, und dann wird die halbfertige Basis bei einer Temperatur von 60-200 °C für 24-36 Stunden getrocknet, um einen halbfertigen Körper zu erhalten; Schritt 2: Die Rohstoffmischung ohne Zugabe des Bindemittels wird gemäß dem Verhältnis der Korund-Mullit-Zwischenschicht hergestellt, in einen Mischer gegeben und 6-8 Stunden mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit gemischt, dann wird das Bindemittel zugegeben und 4-6 Stunden gemischt, um die Aufschlämmung der Zwischenschicht zu erhalten; Schritt 3: Die Rohstoffmischung ohne Bindemittel wird gemäß dem Anteil der Arbeitsschicht hergestellt, in den Mischer gegeben und 6 bis 8 Stunden mit gleichmäßiger Geschwindigkeit gemischt, dann wird das Bindemittel zugegeben und 4-6 Stunden kontinuierlichen gemischt, um die Arbeitsschichtaufschlämmung zu erhalten; Schritt 4: Auftragen der Mittelschicht-Aufschlämmung auf die Oberfläche des halbfertigen Körpers, um die Mittelschicht-Aufschlämmungsbeschichtung zu bilden, wonach der halbfertige Produktkörper bei normaler Temperatur oder unter 80°C für 1-2 Stunden gleichmäßig getrocknet wird, wonach die Arbeitsschichtaufschlämmung auf die Mittelschichtaufschlämmungsbeschichtung aufgetragen wird, um die Arbeitsaufschlämmungsbeschichtung zu bilden, wonach die halbfertige Verbundhalbzeugkörper durch 5-7 Stunden natürliche Trocknung erhalten wird; Schritt 5: Der halbfertige Verbundhalbzeugkörper wird für 10 -16 Stunden unter der Hochtemperatur-Oxidationsatmosphäre von 1300°C -1450°C oder einer Hochtemperatur-Stickstoffatmosphäre gebrannt, um den Verbundgitterstein zu erhalten.