一種corex爐爐底用莫來石磚及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種COREX爐爐底用莫來石磚，其制備原料如下：莫來石均質(zhì)料50～70%，白剛玉10～20%，紅柱石10～20%，a-Al2O3粉5～10%，粘土3～5%，外加占上述原料總重2～5%的紙漿廢液。利用本發(fā)明制備的莫來石磚氣孔率低，小于16.5%，耐壓強度大于100MPa，熱震穩(wěn)定性＞30次，荷重軟化溫度＞1678℃，各項指標均優(yōu)于國內(nèi)普通剛玉莫來石磚，該產(chǎn)品具有機械強度高、耐高溫、抗侵蝕、抗沖刷特點。
【專利說明】—種COREX爐爐底用莫來石磚及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于耐火材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種COREX爐爐底用莫來石磚及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]COREX熔融還原煉鐵技術(shù)是當代世界冶金工業(yè)中最引人注目的前沿開發(fā)技術(shù)之一，并認為是最有希望取代傳統(tǒng)高爐的煉鐵生產(chǎn)工藝。其突出優(yōu)點在于生產(chǎn)過程中少量或者不使用焦炭，可解決全球冶金焦煤的短缺問題；COREX爐排放的污染物含量僅為高爐工藝的1~10%，可大大降低對環(huán)境的污染，利于環(huán)保。COREX爐代替高爐簡化了生產(chǎn)工藝，大幅度減少各類污染物的排放，并實現(xiàn)了余能，余熱、副產(chǎn)煤氣和固體廢棄物的綜合利用，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。COREX爐的工藝條件較傳統(tǒng)高爐更為苛刻，爐溫更高，渣含量大，粘度低，對爐底侵蝕沖刷損壞更加嚴重。其爐底用耐火材料要求機械強度高，耐高溫，耐磨損和抗侵蝕的特點。當前對熔融還原技術(shù)的研究側(cè)重于流程開發(fā)及工藝等問題的解決等方面，對耐火材料的研究與應(yīng)用尚未給予足夠的重視。
[0003]根據(jù)目前我國鋁礬土資源存在亂采濫挖、采富棄貧現(xiàn)象，資源浪費和破壞嚴重的現(xiàn)象。本發(fā)明利用濕 法均化、真空煉泥，高溫可控剛玉/莫來石化燒結(jié)等聯(lián)合工藝將難處理、中低品位、碎礦鋁礬土制備出優(yōu)質(zhì)的莫來石均質(zhì)料。利用莫來石均質(zhì)料二次莫來石化程度高，晶相發(fā)育良好，結(jié)構(gòu)致密，體積穩(wěn)定性好的特點，制備適合COREX爐爐底用的新型莫來石磚。均質(zhì)料的利用可緩解日益嚴重的環(huán)境問題，解決多年來鋁礬土的不良開采對環(huán)境帶來的危害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有的技術(shù)問題而提供一種用于COREX爐爐底用的莫來石磚，該磚具有很低的氣孔率，很高的耐壓強度，優(yōu)異的抗熱震性能，可完全滿足COREX爐苛刻的使用環(huán)境，延長使用壽命。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種COREX爐爐底用莫來石磚，以重量百分比計，其制備原料組成為:莫來石均質(zhì)料50~70%，白剛玉10~20%，紅柱石10~20%，B-Al2O3粉5~10%，粘土 3~5%，外加占上述原料總重2~5%的紙漿廢液；
所述莫來石均質(zhì)料的制備方法，包括如下步驟:
a、以劣質(zhì)高鋁礬土為原料，高鋁礬土中Al2O3的質(zhì)量含量為50~80%，TiO2的質(zhì)量含量(2%,Fe2O3的質(zhì)量含量≥0.5% ;將高鋁礬土按照Al2O3含量不同進行揀選分級，分別破碎后進行多級均化，然后按照不同比例合成Al2O3的質(zhì)量含量68~72%的混合料；
b、將步驟a中混合料置于球磨機中,采用濕法研磨至粒度為<0.044mm,然后經(jīng)真空抽濾，擠泥成型為泥坯；泥坯經(jīng)烘干后，置于溫度為1550~1700°C，保溫8~10h，自然冷卻至室溫得到莫來石均質(zhì)料。[0006]以質(zhì)量百分比計，所制備的莫來石均質(zhì)料化學(xué)組成=Al2O3為68~72%、TiO2 ≤2.0%、Fe2O3 ≤0.5% ;氣孔率≤ 3.0%,體積密度≥ 2.85g/cm3。
[0007]所述紙漿廢液的比重為1.0~l.6 g/cm3。
[0008]所述的COREX爐爐底用莫來石磚的制備方法包括如下步驟:
a.備料:將所述制備原料組分分別粉碎，莫來石均質(zhì)料的粒徑分別為:3~5mm、1~3mm和〈1mm，各粒徑之間比例為(1:6~8:1~5);白剛玉的粒度分別為I~3mm、〈1mm和〈0.074mm,各粒徑之間的比例為(2~4:1~3:1);紅柱石粒度為〈1mm和〈0.074mm，各粒徑之間的比例為0-3:1) ；B-Al2O3 粉粒度為〈0.044mm ;粘土粒度為〈0.044mm ；
b.混料:(1)按配比將原料粒度為3~5_莫來石均質(zhì)料、粒度為廣3_莫來石均質(zhì)料、粒度為〈1mm莫來石均質(zhì)料、粒度為I~3mm白剛玉、粒度為〈1mm白剛玉、粒度為l~3mm紅柱石和粒度為〈1_紅柱石作為骨料進行倒入混料機干混3~5min ；
(2)向步驟(1)中倒入紙衆(zhòng)廢液，混料2~3min；
(3)向步驟(2)中加入粒度為〈0.074mm白剛玉、粒度為〈0.074mm紅柱石、粒度為〈0.044mm a_Al203粉和粒度為〈0.044mm粘土進行混碾5~IOmin得到泥料；
c.成型:將步驟b混煉好的泥料，經(jīng)困料廣2h后經(jīng)壓制成磚坯，成型壓機噸位3400T。
[0009]d.干燥:將磚坯置于干燥窯中進行干燥，干燥時間20~50h，干燥窯入口溫度控制在45~90°C之間，干燥溫度控制在11(T180°C之間，控制磚坯水分< 0.5%即可準備出窯；
e.燒成:將干燥后的磚坯在高溫隧道窯或梭式窯上燒成，燒成溫度為150(Tl650°C，燒成溫度下保溫l(T20h，然后自然冷卻至室溫出窯。
[0010]本發(fā)明具有積極的有益效果:
本發(fā)明所涉及的COREX爐爐底用莫來石磚，其化學(xué)成分為:Al2O3 73~78%，F(xiàn)e2O3≤0.5%, K2O ≤ 0.25%, Na2O ≤ 0.39%。
[0011]①本發(fā)明的莫來石磚氣孔率低，小于16.5%,耐壓強度大于IOOMPa,熱震穩(wěn)定性>30次，荷重軟化溫度>1678°C，各項指標均優(yōu)于國內(nèi)普通剛玉莫來石磚。
[0012]②本發(fā)明的莫來磚可應(yīng)用于COREX爐中陶瓷墊。經(jīng)國內(nèi)C0REX-C3000項目中使用，爐底用莫來石磚使用情況良好。該產(chǎn)品具有機械強度高、耐高溫、抗侵蝕、抗沖刷特點。
【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合實施例進一步闡述本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。
[0014]實施例1:
本發(fā)明COREX爐爐底用莫來石磚，以重量百分比計，其制備原料組成為:莫來石均質(zhì)料50%，白剛玉15%，紅柱石20%，B-Al2O3粉10%，粘土 3~5%，外加占上述原料總重2%的紙漿廢液(紙漿廢液中木質(zhì)素的比重為1.2 g/cm3)ο
[0015]采用的原料莫來石均質(zhì)料是通過以下方法制備而成:
a、以劣質(zhì)高鋁礬土為原料，高鋁礬土中Al2O3的質(zhì)量含量為50~80%，TiO2的質(zhì)量含量≤2%,Fe2O3的質(zhì)量含量≤0.5% ;將高鋁礬土按照Al2O3含量不同進行揀選分級，分別破碎后進行多級均化，然后按照不同比例合成Al2O3的質(zhì)量含量68~72%的混合料；
b、將步驟a中混合料置于球磨機中,采用濕法研磨至粒度為<0.044mm,然后經(jīng)真空抽濾，擠泥成型為泥坯；泥坯經(jīng)烘干，烘干溫度為100~200°C，烘干時間為30~50h，烘干后所得泥坯的含水率< 0.5%，烘干后置于溫度為1550~1700°C，保溫8~10h，自然冷卻至室溫得到莫來石均質(zhì)料。
[0016] 采用的原料莫來石均質(zhì)料50%是由3~5mm粒度莫來石均質(zhì)料5%、3~Imm粒度莫來石均質(zhì)料35%和粒度〈1mm莫來石均質(zhì)料10%組成；
所述白剛玉15%是由粒度I~3mm的白剛玉6%、粒度〈1mm的白剛玉6%和粒度〈0.074mm的白剛玉3%組成；
所述紅柱石20%由粒度〈1mm的紅柱石10%和粒度〈0.074mm的紅柱石10%組成；
所述a-Al203粉10%的粒度為〈0.044mm ；
所述粘土 5%的粒度為〈0.044mm。
[0017]實施例2:與實施例1基本相同，不同之處在于:
本發(fā)明COREX爐爐底用莫來石磚，以重量百分比計，其制備原料組成為:莫來石均質(zhì)料60%，白剛玉15%，紅柱石15%，B-Al2O3粉5%，粘土 5%，外加占上述原料總重5%的紙漿廢液(紙漿廢液中木質(zhì)素的比重為1.1 g/cm3) ο
[0018]采用的原料莫來石均質(zhì)料60%是由3~5mm粒度莫來石均質(zhì)料6%、3~Imm粒度莫來石均質(zhì)料42%和粒度〈1mm莫來石均質(zhì)料12%組成；
所述白剛玉15%是由粒度I~3mm的白剛玉9%、粒度〈1mm的白剛玉3%和粒度〈0.074mm的白剛玉3%組成；
所述紅柱石15%由粒度〈1mm的紅柱石10%和粒度〈0.074mm的紅柱石5%組成；
所述a-Al203粉5%的粒度為〈0.044mm ；
所述粘土 5%的粒度為〈0.044mm。
[0019]實施例3:與實施例1基本相同，不同之處在于:
本發(fā)明COREX爐爐底用莫來石磚，以重量百分比計，其制備原料組成為:莫來石均質(zhì)料70%，白剛玉10%，紅柱石10%，B-Al2O3粉6%，粘土 4%，外加占上述原料總重4%的紙漿廢液(紙漿廢液中木質(zhì)素的比重為1.3 g/cm3)ο
[0020]采用的原料莫來石均質(zhì)料70%是由3~5mm粒度莫來石均質(zhì)料7%、3~Imm粒度莫來石均質(zhì)料56%和粒度〈1_莫來石均質(zhì)料7%組成；
所述白剛玉10%是由粒度I~3mm的白剛玉4%、粒度〈1mm的白剛玉4%和粒度〈0.074mm的白剛玉2%組成；
所述紅柱石10%由粒度〈1mm的紅柱石5%和粒度〈0.074mm的紅柱石5%組成；
所述a-Al203粉6%的粒度為〈0.044mm ；
所述粘土 4%的粒度為〈0.044mm。
[0021]實施例1~3中各原料的主要理化指標(如表1所示)。
【權(quán)利要求】
1.一種COREX爐爐底用莫來石磚，其特征在于:以重量百分比計，其制備原料組成為:莫來石均質(zhì)料50~70%，白剛玉10~20%，紅柱石10~20%，B-Al2O3粉5~10%，粘土 3~5%，外加占上述原料總重2~5%的紙漿廢液； 所述莫來石均質(zhì)料的制備方法，包括如下步驟: a、以劣質(zhì)高鋁礬土為原料，高鋁礬土中Al2O3的質(zhì)量含量為50~80%，TiO2的質(zhì)量含量≤2%,Fe2O3的質(zhì)量含量≤0.5% ;將高鋁礬土按照Al2O3含量不同進行揀選分級，分別破碎后進行多級均化，然后按照不同比例合成Al2O3的質(zhì)量含量68~72%的混合料； b、將步驟a中混合料置于球磨機中,采用濕法研磨至粒度為<0.044mm,然后經(jīng)真空抽濾，擠泥成型為泥坯；泥坯經(jīng)烘干后，置于溫度為1550~1700°C，保溫8~10h，自然冷卻至室溫得到莫來石均質(zhì)料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的COREX爐爐底用莫來石磚，其特征在于:以質(zhì)量百分比計，所制備的莫來石均質(zhì)料化學(xué)組成=Al2O3為68~72%、TiO2≤2.0%、Fe2O3 ≤0.5% ;氣孔率
3.0%,體積密度 > 2.85g/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述COREX爐爐底用莫來石磚，其特征在于:所述紙漿廢液的比重為 1.0~1.6 g/cm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的COREX爐爐底用莫來石磚的制備方法，其特征在于:它包括如下步驟: a.備料:將所述制備原料組分分別粉碎，莫來石均質(zhì)料的粒徑分別為:T5mm、1-3mm和〈1_，各粒徑之間比例為(1:6^8:1-5);白剛玉的粒度分別為廣3_、〈1_和〈0.074mm,各粒徑之間的比例為(2~4:1-3:1);紅柱石粒度為〈1mm和〈0.074mm，各粒徑之間的比例為0-3:1) ；B-Al2O3 粉粒度為〈0.044mm ;粘土粒度為〈0.044mm ； b.混料:(1)按配比將原料粒度為3~5_莫來石均質(zhì)料、粒度為廣3_莫來石均質(zhì)料、粒度為〈1mm莫來石均質(zhì)料、粒度為1~3mm白剛玉、粒度為〈1mm白剛玉、粒度為l~3mm紅柱石和粒度為〈1_紅柱石作為骨料進行倒入混料機干混3~5min ； (2)向步驟(1)中倒入紙衆(zhòng)廢液，混料2~3min； (3)向步驟(2)中加入粒度為〈0.074mm白剛玉、粒度為〈0.074mm紅柱石、粒度為〈0.044mm a_Al203粉和粒度為〈0.044mm粘土進行混碾5~IOmin得到泥料； c.成型:將步驟b混煉好的泥料，經(jīng)困料廣2h后經(jīng)壓制成磚坯，成型壓機噸位3400T ； d.干燥:將磚坯置于干燥窯中進行干燥，干燥時間20~50h，干燥窯入口溫度控制在45~90°C之間，干燥溫度控制在11(T180°C之間，控制磚坯水分< 0.5%即可準備出窯； e.燒成:將干燥后的磚坯在高溫隧道窯或梭式窯上燒成，燒成溫度為150(Tl650°C，燒成溫度下保溫l(T20h，然后自然冷卻至室溫出窯。
【文檔編號】C04B35/66GK103922766SQ201410106927
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】張積禮, 高長賀, 馬淑龍, 夏文斌, 王治峰, 馬飛, 周新功, 王浩杰, 金立鵬, 周偉, 張軍杰, 孫艷粉, 于光, 蔣朋, 王金元, 曲睿磊 申請人:通達耐火技術(shù)股份有限公司, 鞏義通達中原耐火技術(shù)有限公司