專利名稱：：一種焦?fàn)t裝煤口用耐火材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域，特別涉及一種焦?fàn)t裝煤口用耐火材料。
背景技術(shù)：
：焦?fàn)t是一種復(fù)雜的熱工爐窯，它的工作壽命在2540年，其砌筑體的嚴(yán)密性和爐體各部位的壽命，決定了焦?fàn)t巨大的經(jīng)濟(jì)效益及對環(huán)保的貢獻(xiàn)度。煉焦過程是在封閉的炭化室中完成，煉焦煤就是通過裝煤口加入焦?fàn)t碳化室中。國內(nèi)外絕大多數(shù)焦?fàn)t裝煤口都是由許多小塊的粘土磚及一個鐵圈砌筑組合而成，焦?fàn)t裝煤口一般最高使用溫度在110(TC左右，在裝煤時，溫度急劇下降，煉焦時溫度又上升，因此裝煤口區(qū)域耐火材料處在急冷急熱的溫度變化中。裝煤前啟開蓋和裝完煤蓋上蓋的操作中，裝煤口要經(jīng)受機(jī)械的沖撞。焦?fàn)t裝煤口耐火材料都是普通粘土磚砌筑，上面放置H形鑄鐵圈。由T小塊磚砌筑磚縫多，容易漏煤氣，細(xì)縫處結(jié)碳造成裝煤口面抬高現(xiàn)象，使?fàn)t面不夠平整。荒煤氣經(jīng)常從粘土磚縫中溢出而腐蝕拉條，粘土磚絕熱性能不好，也使拉條處在比較高的溫度下，容易變形損壞。由于粘土磚強(qiáng)度比較低，導(dǎo)致裝煤口在使用過程中容易損壞，造成維修量很大。經(jīng)常影響焦?fàn)t的正常生產(chǎn)。目前國內(nèi)外焦?fàn)t裝煤口仍然是小塊的異型的粘土磚砌筑而成，上置一鑄鐵圈結(jié)構(gòu)，裝煤口附近火道沿粘土磚縫竄漏荒煤氣，漏氣率占全爐立火道漏氣的75%。由于裝煤口圈與粘土異型磚之間無法粘結(jié)密實而長石墨，使?fàn)t圈上漲，據(jù)測定三個月石墨厚度為40mm左右，從而造成爐圈冒煙。熱修工每年用近1520%的時間更換裝煤口，操作環(huán)境惡劣，更換時還需打開上升管蓋放散煤氣，對爐體有直接危害。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種焦?fàn)t裝煤口用耐火材料，澆注料強(qiáng)度70MP.a以上，澆注料熱震穩(wěn)定性非常好，澆注料保溫性能比粘土磚好，制備方便，同時，滿足清潔生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境和資源節(jié)省等發(fā)展的要求。本發(fā)明的裝煤口的焦?fàn)t裝煤口材料，主要由焦寶石或高鋁磯土、廢粘土磚、堇青石為主要原料，添加超微粉，以水泥為結(jié)合劑，制成不定形澆注料，澆注成符合裝煤口外形要求的耐火材料預(yù)制塊，經(jīng)過干燥烘烤后，取代原來的小塊粘土磚和鐵圈，安裝在裝煤口部位進(jìn)行使用。該材料具有強(qiáng)度高、熱震穩(wěn)定性好、保溫性能好的特點，特別適應(yīng)裝煤口的使用條件，以提高焦?fàn)t裝煤口使用壽命，保證焦?fàn)t生產(chǎn)的順行。具體地，本發(fā)明的一種焦?fàn)t裝煤口用耐火材料，其原料成分質(zhì)量百分比為焦寶石或礬土中的一種或兩種3550%，廢粘土磚020%，堇青石2035%，硅微粉35%，活性氧化鋁微粉35%，蘭晶石35%，高鋁水泥510%，復(fù)合聚磷酸鹽，外加，0.20.5%。本發(fā)明選用焦寶石或礬土、廢粘土磚為主原料，因為裝煤口的使用溫度不會超過1100。C，不必要用耐火性能很高的原料，否則會增加原料成本，加入3550%份重的焦寶石或礬土中的一種或兩種。焦?fàn)t上廢棄的粘土磚很多，為節(jié)省資源，經(jīng)破碎為顆粒后，作為澆注料的原料之，加入020%份重。本發(fā)明的另一種主原料是堇青石，堇青石(2MgO2A12035Si02)具有很低的熱膨脹系數(shù)(251000。C平均為1.5X10—6/°C)，在熱震性能要求高的耐火材料中含有堇青石材料，不僅具有良好的耐高溫性能，而且還有很好的抗熱震性能。由于裝煤口材料要求熱震性能非常高，但使用溫度在110(TC以下，是很適合堇青石的應(yīng)用特點的。加入量為2030%份重。因為堇青石是多孔類輕質(zhì)材料，加入量多強(qiáng)度就大大降低，而熱震性也沒有因為堇青石量多改善，反而還降低。因此控制堇青石加入量在2035%份重，材料的綜合性能很好。本發(fā)明的澆注料采用了高鋁水泥為結(jié)合劑，高鋁水泥是以鋁酸一鈣(CA)為主要礦物的水泥，CA具有很高的水硬活性，硬化迅速，是水泥早強(qiáng)的重要礦物成分。本發(fā)明的裝煤口材料經(jīng)過低溫烘烤后就可直接使用，在使用溫度下還可形成更高的強(qiáng)度。所以首先要求材料早期強(qiáng)度高。通過試驗研究高鋁水泥510。％份重，澆注料有最佳的綜合性能。水泥加入量太少，裝煤口耐火材料的強(qiáng)度不夠，加入量太多，材料中帶入的CaO太多，會影響裝煤口長期的使用效果。本發(fā)明澆注料所采用的微粉有硅微粉，Si02微粉水化凝固后，在表面形成較大數(shù)量的Si-OH基(硅烷醇)，脫水后聚合形成Si-O-Si結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)狀微粉鏈，使?jié)沧⒘暇哂休^高的強(qiáng)度，這種結(jié)構(gòu)不隨溫度提高而削弱。加入的硅微粉量在35%份重范圍內(nèi)，有良好的流動性能，同時材料也有較好的中、低溫強(qiáng)度。為進(jìn)一步強(qiáng)化基質(zhì)，提高澆注料的燒結(jié)性、高溫性能，在基質(zhì)中加入了活性氧化鋁微粉。在使用時，反應(yīng)活性很高的Si02微粉和活性Al203微粉能發(fā)生反應(yīng)生成莫來石晶相，有利于提高熱震穩(wěn)定性和高溫強(qiáng)度，加上微粉的活性燒結(jié)作用，進(jìn)一步促進(jìn)組織致密化，從而提高了材料的耐用性。加入量為35%份重。加入量少發(fā)揮的作用不明顯，加入量太多，不僅會增加材料的成本，而且施工時需要的加水量會增加，影響其物理性能。由于該澆注料施工水量比一般致密澆注料相對較多，氣孔率多。在反復(fù)溫度變化下長期使用會出現(xiàn)收縮裂紋，因此，本發(fā)明中加入部分蘭晶石35%份重，它在一定溫度下長期使用過程中，會轉(zhuǎn)化成莫來石晶相，并有體積膨脹，可減少裝煤口材料的收縮，但如果加入量太多，則材料的膨脹太大，反而影響其物理性能。本發(fā)明的澆注料中加入復(fù)合聚磷酸鹽作為減水劑，經(jīng)試驗研究，采用單一的磷酸鹽的減水效果比復(fù)合聚磷酸鹽要差30%以上。復(fù)合磷酸鹽的加入量外加0.20.5%份重，減水效果明顯。以上材料分別稱重經(jīng)過攪拌機(jī)混合均勻后制成不定形耐火材料，再加水?dāng)嚢韬笸ㄟ^振動成型澆注成預(yù)制塊，預(yù)制塊經(jīng)養(yǎng)護(hù)干燥，再經(jīng)過500°CX24小時的烘烤，就制成了焦?fàn)t裝煤口預(yù)制塊，可以直接在現(xiàn)場上使用。本發(fā)明所制得的裝煤口澆注料強(qiáng)度高、抗熱震性優(yōu)異、保溫性能優(yōu)良。材料根據(jù)裝煤口結(jié)構(gòu)需要澆注成不同形狀的預(yù)制塊，經(jīng)過低溫烘烤后即可安裝在爐門上使用。本發(fā)明制成的裝煤口使用壽命是粘土磚的5倍以上，有禾U于環(huán)境保護(hù)和綜合經(jīng)濟(jì)效益的提高。本發(fā)明的有益效果根據(jù)焦?fàn)t裝煤口的使用條件及對耐火材料的性能要求，本發(fā)明以高鋁一堇青石材質(zhì)體系的不定形澆注料來取代裝煤口的粘土耐火磚。在本發(fā)明技術(shù)中，以焦寶石或高鋁礬土、廢粘土磚、堇青石為主要原料，添加超微粉，以水泥為結(jié)合劑，制成不定形澆注料，澆注成符合裝煤口外形要求的耐火材料預(yù)制塊，經(jīng)過干燥烘烤后，取代原來的小塊粘土磚和鐵圈，安裝在裝煤口部位進(jìn)行使用。本發(fā)明技術(shù)與原有技術(shù)相比，有以下不同點1、材料組成及制備方法不一樣。原有技術(shù)的裝煤口耐火材料是粘土耐火磚，主要原料為粘土熟料(如焦寶石等硬質(zhì)粘土、礬土)9060%，加入結(jié)合粘土(軟質(zhì)或半軟質(zhì)粘土)1040%，加入少量臨時結(jié)合劑，先混練成半干狀態(tài)的泥料，機(jī)壓成型成磚坯，經(jīng)過干燥和高溫?zé)珊笾瞥烧惩链u。現(xiàn)場使用時將粘土磚一塊一塊的砌筑成裝煤口形狀，砌筑的火泥產(chǎn)生強(qiáng)度后才可使用。制作及施工工藝相對復(fù)雜。本發(fā)明技術(shù)的裝煤U耐火材料主要以焦寶石、高鋁磯土、廢粘土磚顆粒、堇青石為主要原料，添加超微粉，以水泥為結(jié)合劑，材料混合均勻后即制成澆注料。再將澆注料加水澆注成裝煤口預(yù)制塊，經(jīng)過干燥和低溫烘烤后就完成了裝煤口的制備。應(yīng)用時只要把裝煤口預(yù)制塊安裝在裝煤口部位就可，制作簡單，應(yīng)用非常方便。2、材料性能不一樣。原有技術(shù)的粘土磚常溫耐壓強(qiáng)度低，經(jīng)實測為36.2MPa，經(jīng)常在使用過程中由于取蓋和閉蓋的機(jī)械碰撞而損壞。本發(fā)明的裝煤口澆注料強(qiáng)度70MPa以上，在應(yīng)用過程中由于高溫作用，強(qiáng)度還會進(jìn)一步增大。粘土磚抗急冷急熱性能比較差，實測指標(biāo)為10次(IIO(TC—水冷循環(huán)次數(shù))，這是粘土磚容易損壞的重要原因之一。而本發(fā)明的裝煤口澆注料熱震穩(wěn)定性非常好，熱震實測指標(biāo)>45次(1100°C—水冷循環(huán)次數(shù))。裝煤口澆注料保溫性能比粘土磚好，由于加入了堇青石等輕質(zhì)骨料，澆注料的導(dǎo)熱率為0.8W/mk，而粘土磚的導(dǎo)熱率為1.240W/mk。3、應(yīng)用效果不一樣材料性能的不一樣導(dǎo)致了應(yīng)用效果不一樣，裝煤口澆注料強(qiáng)度高能夠比較好地經(jīng)受開、閉蓋機(jī)械應(yīng)力的碰撞；熱震穩(wěn)定性好，能夠適應(yīng)裝煤口溫度100110(TC急劇而頻繁的變化，裝煤口不開裂不剝落；裝煤口材料導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫性能好，這樣可以使焦?fàn)t爐頂散熱減少以節(jié)省能源，還具有較好的絕熱效果可以更好地保護(hù)爐頂橫拉條，有利于焦?fàn)t的長壽。因此本發(fā)明的焦?fàn)t裝煤口耐火材料更符合現(xiàn)場的使用條件和要求。本發(fā)明的裝煤口澆注料強(qiáng)度高能夠比較好地經(jīng)受開、閉蓋機(jī)械應(yīng)力的碰撞；熱震穩(wěn)定性好，能夠適應(yīng)裝煤口溫度100110(TC急劇而頻繁的變化，裝煤口不開裂不剝落；裝煤口材料導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫性能好，這樣可以使焦?fàn)t爐頂散熱減少以節(jié)省能源，還具有較好的絕熱效果可以更好地保護(hù)爐頂橫拉條，有利于焦?fàn)t的長壽。因此本發(fā)明的焦?fàn)t裝煤口耐火材料更符合現(xiàn)場的使用條件和要求。具體實施例方式本發(fā)明的有關(guān)實施例和與粘土磚比較例的組成與性能見表1、2。表1焦?fàn)t裝煤口耐火材料與比較例的組成對比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2焦?fàn)t裝煤口耐火材料與比較例的性能對比<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>比較例是從現(xiàn)場取來的焦?fàn)t裝煤口粘土磚實測值，從中可以看出其強(qiáng)度和熱震性都不如本發(fā)明的實施例，導(dǎo)熱率也比裝煤口澆注料高，因而達(dá)不到很好的使用效果。本發(fā)明實施例則通過各種原料科學(xué)組合應(yīng)用，體現(xiàn)了優(yōu)異的綜合性能，成本也較低，更適合在焦?fàn)t裝煤口條件下使用。本發(fā)明技術(shù)可以推廣到國內(nèi)外焦?fàn)t及耐火材料生產(chǎn)企業(yè)。該技術(shù)有利于環(huán)保和焦?fàn)t的清潔生產(chǎn)。裝煤口使用壽命長，大量減少維修量，有利于資材的節(jié)省，有利于焦?fàn)t長壽。因而具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。權(quán)利要求1.一種焦?fàn)t裝煤口用耐火材料，其原料成分質(zhì)量百分比為焦寶石或礬土中的一種或兩種35～50％，廢粘土磚0～20％，堇青石20～35％，硅微粉3～5％，活性氧化鋁微粉3～5％，蘭晶石3～5％，高鋁水泥5～10％，復(fù)合聚磷酸鹽，外加0.2～0.5％。全文摘要一種焦?fàn)t裝煤口用耐火材料，其原料成分質(zhì)量百分比為焦寶石或礬土中的一種或兩種35～50％，廢粘土磚0～20％，堇青石20～35％，硅微粉3～5％，活性氧化鋁微粉3～5％，蘭晶石3～5％，高鋁水泥5～10％，復(fù)合聚磷酸鹽，外加，0.2～0.5％。本發(fā)明焦?fàn)t裝煤口材料，澆注料強(qiáng)度70MPa以上，澆注料熱震穩(wěn)定性非常好，澆注料保溫性能比粘土磚好。制成不定形澆注料，澆注成符合裝煤口外形要求的耐火材料預(yù)制塊，經(jīng)過干燥烘烤后，取代原來的小塊粘土磚和鐵圈，安裝在裝煤口部位進(jìn)行使用。本發(fā)明特別適應(yīng)裝煤口的使用條件，提高焦?fàn)t裝煤口使用壽命，保證焦?fàn)t生產(chǎn)的順行。文檔編號C04B35/66GK101585710SQ20081003799公開日2009年11月25日申請日期2008年5月23日優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日發(fā)明者姜偉忠,徐志棟,甘菲芳,寶金申請人:寶山鋼鐵股份有限公司