鋯莫紅磚及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及耐火材料，尤其涉及鋯莫紅磚及其制備工藝。本發明提供的鋯莫紅磚及采用本發明制備工藝制得的產品，通過加入磷酸溶液制成耐火磚，該耐火磚可有效降低窯胴體溫度，而且使用壽命長，耐磨損，抗侵蝕能力強，特別是抗熱震次數達到40次以上；產品工作溫度范圍在1400攝氏度到1550攝氏度之間，最高允許1600攝氏度，在高溫工作狀態下，該產品具有高強度、耐侵蝕、高耐磨性、高熱震穩定性、導熱系數低及較高的荷重軟化溫度。
【專利說明】鋯莫紅磚及其制備工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及耐火材料，尤其涉及鋯莫紅磚及其制備工藝。
【背景技術】
[0002]新型干法回轉窯技術已經成為水泥行業主要的生產工藝，而回轉窯的打磚維護和砌筑也已經演變成為一個競爭激烈的領域。對于水泥廠業主來說，縮短停窯時間，降低設備維修成本，保證作業安全，提高回轉窯利用率成為必須十分重視的問題。
[0003]現有技術中的新型干法回轉窯中過渡帶用磚，常用進口尖晶石磚和硅莫磚，由于尖晶石磚成本昂貴、使用壽命短，并且尖晶石磚的導熱系數高，不利于節能降耗；而硅莫磚成品磚中氧化鋁的含量不高，耐高溫性能及抗侵蝕能力較差，抗熱震次數通常在11次左右，硅莫磚易受侵蝕，故使用壽命也比較短，因此現有技術中的干法回轉窯中過渡帶用磚都存在使用壽命短的不足。

【發明內容】

[0004]本發明提供的鋯莫紅磚及其制備工藝，旨在克服現有技術中干法回轉窯中過渡帶用磚使用壽命短的不足。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:鋯莫紅磚，包括以下組份各組分的重量百分比為:
[0006]直徑大于3毫米小于等于5毫米的特級高鋁礬土熟料:5%~10% ；
[0007]直徑大于 I毫米小于等于3毫米的特級高鋁礬土熟料:15%~23% ；
[0008]直徑大于I毫米小于等于3毫米的燒結莫來石:15%~20% ；
[0009]直徑大于0.1毫米小于等于I毫米的合成莫來石:10%~13% ；
[0010]直徑小于0.1毫米的合成莫來石:5%~8% ；
[0011]直徑大于0.1毫米小于等于I毫米的含鋯大于等于65%鋯精礦粉:3%~15% ；
[0012]白粘土:聞嶺土混合比例為3: I的復合粘土:5%~15% ；
[0013]碳化娃微粉:6%~15% ；
[0014]氧化釔微粉:0.1%~3% ；
[0015]鋁粉:0.1%~3%;
[0016]硅粉:0.1%~3%;
[0017]紅柱石微粉:2%~6% ；
[0018]白剛玉微粉:6%~10% ；
[0019]氧化鋁微粉:2%~6% ；
[0020]工業磷酸:2%~6%。
[0021]作為優選，所述鋁粉的活性鋁含量大于等于98%，所述硅粉為冶金用一級，硅含量大于等于98.5%，通過采用活性 鋁含量大于等于98%的鋁粉，硅含量大于等于98.5%的硅粉來提高耐火材料的耐磨損、耐高溫、抗氧化性，使用雙元素的合金具有分步抑制氧化進行的優點，對Al-Si合金而論，氧化時首先生成SiO2，其次生成Al2O3,使制品的氣孔率降低，同時提高了制品的強度和耐磨性，由于金屬熔點低于燒成溫度，金屬將起到助燒劑的作用，可使燒成制品的氣孔率下降，體積密度上升；提高燒成磚的韌性，并提高磚的抗熱震性，從動力學的角度考慮，Al、Si的氧化反應生成的化合物改變了耐火材料的顯微結構，增加致密度，堵塞氣孔，阻礙氧化反應產物的擴散，解決了長期以來一直存在于耐火材料中的一對矛盾:為提高抗熱震性必須保留相當高的氣孔率，但必然降低材料的強度和抗侵蝕的能力，金屬塑性相的存在，使此矛盾自然解決，由于金屬始終存在于材料中，一旦材料的表面被侵蝕掉或出現新斷口后，這個防腐層能自動生成，材料具有“自修復”的能力，具有智能材料的性能，因此鋁粉、硅粉應用在鋯莫紅磚的制備過程中能提高鋯莫紅磚的質量。
[0022]作為優選，所述復合粘土中的氧化鐵含量小于等于2%，通過采用氧化鐵含量小于等于2%的復合粘土，提高了鋯莫紅磚的質量。
[0023]作為優選，所述合成莫來石為Al2O3的含量大于等于70%的高溫合成莫來石，通過采用含量大于等于70%的高溫合成莫來石，提高了鋯莫紅磚的質量。
[0024]鋯莫紅磚制備工藝，包括以下步驟:
[0025]步驟a:將直徑大于3毫米小于等于5毫米的特級高鋁礬土熟料、直徑大于I毫米小于等于3毫米的特級高鋁礬土熟料、直徑大于I毫米小于等于3毫米的燒結莫來石、直徑大于0.1毫米小于等于I毫米的合成莫來石、直徑小于0.1毫米的合成莫來石、直徑大于0.1毫米小于等于I毫米的含鋯大于等于65%鋯精礦粉混合均勻制得骨料，所述混合時間不少于5分鐘；
[0026]步驟b:將復合粘土、碳化硅微粉、氧化釔微粉、鋁粉、硅粉、紅柱石微粉、白剛玉微粉、氧化鋁微粉混合均勻 制成輔料；
[0027]步驟c:將步驟a制得的骨料與工業磷酸混合5分鐘~8分鐘后加入步驟b制得的輔料混合10分鐘~15分鐘制得泥料；
[0028]步驟d:對步驟c制得的泥料進行不少于24小時的困料；
[0029]步驟e:對經步驟d困料后的泥料進行成型；
[0030]步驟f:對經步驟e成型后的泥料在110攝氏度~120攝氏度的溫度下干燥不少于24小時制得坯料；
[0031]步驟g:將步驟f制得的坯料在1480攝氏度~1510攝氏度的溫度下燒成。
[0032]作為優選，所述步驟b的混合時間不少于10分鐘，能過采用不少于10分鐘的混合時間，材料混合更加均勻，提高了鋯莫紅磚的質量。
[0033]作為優選，所述步驟d的困料時間為48小時,通過延長困料時間，提聞了材料的穩
定性能。
[0034]作為優選，所述步驟e的成型壓力為630噸~1000噸，通過采用該范圍內的成型壓力，材料性能穩定，提高了鋯莫紅磚的質量。
[0035]作為優選，所述步驟f的干燥溫度為120攝氏度，通過采用120攝氏度的干燥溫度，干燥速度快，提高了鋯莫紅磚的制備效率。
[0036]作為優選，所述步驟g的燒成溫度為1510攝氏度，通過采用1510攝氏度的燒成溫
度，鋯莫紅磚具有更好的耐高溫性能，而且鋯莫紅磚質量穩定。
[0037]本發明提供的鋯莫紅磚及采用本發明制備制得的產品，具有如下優點:通過加入磷酸溶液制成耐火磚，該耐火磚可有效降低窯胴體溫度，而且使用壽命長，耐磨損，抗侵蝕能力強，特別是抗熱震次數達到40次以上；產品工作溫度范圍在1400攝氏度到1550攝氏度之間，最高允許1600度，在高溫工作狀態下，該產品具有高強度、耐侵蝕、高耐磨性、高熱震穩定性、導熱系數低及較高的荷重軟化溫度。
【具體實施方式】
[0038]本發明通過采用活性鋁含量大于等于98%的鋁粉，硅含量大于等于98.5%的硅粉來提高耐火材料的耐磨損、耐高溫、抗氧化性，使用雙元素的合金具有分步抑制氧化進行的優點，對Al-Si合金而論，氧化時首先生成SiO2，其次生成Al2O3,使制品的氣孔率降低，同時提高了制品的強度和耐磨性，由于金屬熔點低于燒成溫度，金屬將起到助燒劑的作用，可使燒成制品的氣孔率下降，體積密度上升；提高燒成磚的韌性，并提高磚的抗熱震性，從動力學的角度考慮，Al、Si的氧化反應生成的化合物改變了耐火材料的顯微結構，增加致密度，堵塞氣孔，阻礙氧化反應產物的擴散，解決了長期以來一直存在于耐火材料中的一對矛盾:為提高抗熱震性必須保留相當高的氣孔率，但必然降低材料的強度和抗侵蝕的能力，金屬塑性相的存在，使此矛盾自然解決，由于金屬始終存在于材料中，一旦材料的表面被侵蝕掉或出現新斷口后，這個防腐層能自動生成，材料具有“自修復”的能力，具有智能材料的性能，因此鋁粉、硅粉應用在鋯莫紅磚的制備過程中能提高鋯莫紅磚的質量。
[0039]本發明中的氧化釔微粉為工業用微米級；本發明制得的鋯莫紅磚均采用以下標準檢測:
[0040]國家標準GB/T 2997-2000致密定形耐火制品體積密度、顯氣孔率和真氣孔率試驗方法；
[0041]國家標準GB/T 5072.1-1998致密定形耐火制品常溫耐壓強度試驗方法；
[0042]國家標準GB/T5989-1998耐火制品荷重軟化溫度試驗方法(示差-升溫法)；
[0043]冶金行業標準YB/T 376.1-1995耐火制品抗熱震性試驗方法(水急冷法)。
[0044]下面通過實施例對本發明的鋯莫紅磚及其制備工藝進行詳細說明:
[0045]實施例一
[0046]鋯莫紅磚，包括以下組份各組分的重量百分比為:
[0047]直徑大于3毫米小于等于5毫米的特級高鋁礬土熟料:5% ；
[0048]直徑大于1毫米小于等于3毫米的特級高鋁礬土熟料:18% ；
[0049]直徑大于1毫米小于等于3毫米的燒結莫來石:15% ；
[0050]直徑大于0.1毫米小于等于1毫米的合成莫來石:10%，所述合成莫來石為Al2O3的含量大于等于70%的高溫合成莫來石；
[0051]直徑小于0.1毫米的合成莫來石:7%，所述合成莫來石為Al2O3的含量大于等于70%的高溫合成莫來石；
[0052]直徑大于0.1毫米小于等于I毫米的含鋯大于等于65%鋯精礦粉:9.9% ；
[0053]白粘土:高嶺土混合比例為3: I的復合粘土:9%，所述復合粘土中的氧化鐵含量小于等于2% ；
[0054]碳化硅微粉:9% ；
[0055]氧化釔微粉:0.1% ；[0056]鋁粉:1%，所述鋁粉的活性鋁含量大于等于98% ；
[0057]娃粉:1%，所述娃粉為冶金用一級，娃含量大于等于98.5% ；
[0058]紅柱石微粉:3% ；
[0059]白剛玉微粉:8%;
[0060]氧化鋁微粉:2% ；
[0061]工業磷酸:2%。
[0062]鋯莫紅磚制備工藝，包括以下步驟:
[0063]步驟a:將直徑大于3毫米小于等于5毫米的特級高鋁礬土熟料、直徑大于I毫米小于等于3毫米的特級高鋁礬土熟料、直徑大于I毫米小于等于3毫米的燒結莫來石、直徑大于0.1毫米小于等于I毫米的合成莫來石、直徑小于0.1毫米的合成莫來石、直徑大于
0.1毫米小于等于I毫米的含鋯大于等于65%鋯精礦粉混合均勻制得骨料，混合時間為5分鐘；
[0064]步驟b:將復合粘土、碳化硅微粉、氧化釔微粉、鋁粉、硅粉、紅柱石微粉、白剛玉微粉、氧化鋁微粉混合均勻制成輔料，混合時間為10分鐘；
[0065]步驟c:將步驟a制得的骨料與工業磷酸混合5分鐘后加入步驟b制得的輔料混合10分鐘制得泥料；
[0066]步驟d:對步驟c制得的泥料進困料，困料時間為48小時；
[0067]步驟e:對經步驟d困料后的泥料進行成型，成型壓力為630噸；
[0068]步驟f:對經步驟e成型后的泥料在120攝氏度的溫度下干燥24小時制得坯料；
[0069]步驟g:將步驟f制得的坯料在1510攝氏度的溫度下燒成。
[0070]本實例制得的鋯莫紅磚，產品工作溫度范圍在1400-1550之間，在高溫工作狀態下，具有高強度、耐侵蝕、高耐磨性、高熱震穩定性、導熱系數低及較高的荷重軟化溫度的特點。可滿足各種復雜的工作環境，提高了產品的使用壽命。在標準測試條件下測得如下數值:
【權利要求】
1.鋯莫紅磚，其特征在于:包括以下組份各組分的重量百分比為: 直徑大于3毫米小于等于5毫米的特級高鋁礬土熟料:5%~10% ； 直徑大于I毫米小于等于3毫米的特級高鋁礬土熟料:15%~23% ； 直徑大于I毫米小于等于3毫米的燒結莫來石:15%~20% ； 直徑大于0.1毫米小于等于I毫米的合成莫來石:10%~13% ； 直徑小于0.1毫米的合成莫來石:5%~8% ； 直徑大于0.1毫米小于等于I毫米的含鋯大于等于65%鋯精礦粉:3%~15% ； 白粘土:聞嶺土混合比例為3:1的復合粘土:5%~15% ； 碳化硅微粉:6%~15% ； 氧化釔微粉:0.1%~3% ； 鋁粉:0.1%~3% ； 硅粉:0.1%~3% ； 紅柱石微粉:2%~6% ； 白剛玉微粉:6%~10% ；· 氧化鋁微粉:2%~6% ； 工業磷酸:2%~6%。
2.根據權利要求1所述的鋯莫紅磚，其特征在于:所述鋁粉的活性鋁含量大于等于98%,所述娃粉為冶金用一級,娃含量大于等于98.5%。
3.根據權利要求1所述的鋯莫紅磚，其特征在于:所述復合粘土中的氧化鐵含量小于等于2%。
4.根據權利要求1所述的鋯莫紅磚，其特征在于:所述合成莫來石為Al2O3的含量大于等于70%的高溫合成莫來石。
5.采用權利要求1所述配料的鋯莫紅磚制備工藝，其特征在于:包括以下步驟: 步驟a:將直徑大于等于3毫米的特級高鋁礬土熟料、直徑大于等于I毫米小于等于3毫米的特級高鋁礬土熟料、直徑大于等于I毫米小于等于3毫米的燒結莫來石、直徑大于等于0.1毫米小于等于I毫米的合成莫來石、直徑小于0.1毫米的合成莫來石、直徑大于等于0.1毫米小于等于I毫米的含鋯大于等于65%鋯精礦粉混合均勻制得骨料，所述混合時間不少于5分鐘； 步驟b:將復合粘土、碳化硅微粉、氧化釔微粉、鋁粉、硅粉、紅柱石微粉、白剛玉微粉、氧化鋁微粉混合均勻制成輔料； 步驟c:將步驟a制得的骨料與工業磷酸混合5分鐘~8分鐘后加入步驟b制得的輔料混合10分鐘~15分鐘制得泥料； 步驟d:對步驟c制得的泥料進行不少于24小時的困料； 步驟e:對經步驟d困料后的泥料進行成型； 步驟f:對經步驟e成型后的泥料在110攝氏度~120攝氏度的溫度下干燥不少于24小時制得還料； 步驟g:將步驟f制得的坯料在1480攝氏度~1510攝氏度的溫度下燒成。
6.根據權利要求5所述的鋯莫紅磚制備工藝，其特征在于:所述步驟b的混合時間不少于10分鐘。
7.根據權利要求5所述的鋯莫紅磚制備工藝，其特征在于:所述步驟d的困料時間為48小時。
8.根據權利要求5所述的鋯莫紅磚制備工藝，其特征在于:所述步驟e的成型壓力為630噸~1000噸。
9.根據權利要求5所述的鋯莫紅磚制備工藝，其特征在于:所述步驟f的干燥溫度為120攝氏度。
10.根據權利要求5所述的鋯莫紅磚制備工藝，其特征在于:所述步驟g的燒成溫度為1510攝氏度。`
【文檔編號】C04B35/66GK103819206SQ201310631791
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】范圣良 申請人:浙江瑞泰耐火材料科技有限公司