本發明涉及一種復合耐火磚，尤其涉及一種化工危廢焚燒爐用剛玉莫來石復合磚及其制備方法。
背景材料
在危廢處理項目中，焚燒爐的使用工況更加惡劣，使用時易損壞。處理物料的成分，尤其是na2o、k2o等強堿金屬及hcl、h2s、hf等強酸性物質在高溫下對回轉窯內襯造成嚴重侵蝕；另外，在轉動的過程中，物料對耐火材料內襯磨損嚴重；且磚與磚之間存在不均衡內應力等；另外由于種種原因使用過程每隔2-3個月需停爐，然后再升溫運行；所有這些因素嚴重影響焚燒爐使用壽命，所以內襯耐火磚必須同時具有抗侵蝕、高強度、高熱震和具有牢固的整體結構。焚燒爐內襯厚度一般在300-320mm,使用溫度在1000-1200℃，表皮溫度要求低于250℃，所以材料同時要具有較好的隔熱性能。我公司開發出一種危廢焚燒爐專用剛玉-莫來石質輕重一體復合磚，該產品采用工作面一端為剛玉莫來石重質，另端為輕質莫來石材質。剛玉莫來石重質部分同時具有對強酸強堿物質均具有好的抗侵蝕性、優越的耐磨性、好的熱震穩定性；輕質部分保溫性能好，能有效地降低爐皮溫度，節約能耗；磚型采用“錨固結構”設計，進一步增強了產品使用過程中的牢固性，有效延長回轉窯的使用壽命；特別適合處理化工危廢焚燒爐使用。而且制品中不含對環境不利的元素，屬于綠色、環保型產品。
技術實現要素：
本發明的目的在于克服以往化工危廢焚燒爐使用的高鋁磚、剛玉莫來石磚氣孔率高造成的抗侵蝕性差、強度低造成耐磨性差、熱震穩定性差造成抗剝落性差等，使用壽命低的缺陷。提供一種化工危廢焚燒爐用剛玉莫來石復合磚及其制備方法，該產品同時具有抗侵蝕、高強度、熱震穩定性好、隔熱保溫等特性，在化工危廢焚燒爐使用，壽命由原來的3-4個月提高到12個月以上。
化工危廢焚燒爐用剛玉莫來石復合磚，剛玉莫來石復合磚是由剛玉莫來石重質部分和輕質部分組成，其中，剛玉莫來石重質部分由以下重量份數的原料組成：
莫來石輕質部分由以下重量份數的原料組成：
結合劑為雙氫磷酸鋁、硫酸鋁、木質素磺酸鈣、羧甲基纖維素或糊精中的一種或多種。
莫來石輕質部分和莫來石輕質部分中各原料的顆粒度為：剛玉砂的顆粒度≤150目，氧化鋁微粉的顆粒度≤500目，超微粉a的顆粒度≤1000目，粘土的顆粒度≤200目，莫來石的顆粒度為≤180目，藍晶石的顆粒度≤300目，粘土的顆粒度≤200目。
所述的顆粒度即粉料細度。
板狀剛玉粒度為≤5mm，紅柱石粒度為≤2mm，硅線石粒度為≤1mm，輕質莫來石粒度為≤3mm。
所述的化工危廢焚燒爐用剛玉莫來石復合磚的制備方法，步驟如下：
重質部分：將剛玉砂、氧化鋁微粉、超微粉a和粘土混合均勻，制成混合粉；將板狀剛玉、紅柱石、硅線石粒度料混合均勻，混合時間為1-2分鐘，然后加結合劑再混2-3分鐘，再加入混合粉繼續混6-8分鐘，混合均勻后形成泥料a；
輕質部分：將莫來石、氧化鋁微粉、藍晶石和粘土混合均勻，制成混合粉；將莫來石輕質骨料倒入混練機混合均勻，混合時間為1-2分鐘，然后加結合劑再混2-3分鐘，再加入混合粉繼續混6-8分鐘，混合均勻后形成泥料b；
將泥料a和泥料b分別稱量后加入模型，經成型、烘烤、焙燒得產品。
成型采用630t以上機壓成型方法，加料時輕、重泥料用牙形凸凹隔板隔開分別加料，成型時去掉隔板。
烘烤溫度為110℃以上，烘烤時間為48-72小時。
焙燒溫度為1500-1600℃，焙燒時間為6-10小時。
輕、重部分結合部位采用“錨固結構”。
本發明以板狀剛玉、紅柱石、硅線石為主要原料，通過添加氧化鋁微粉和超微粉a，在氧化性氣氛下高溫燒制而成。本發明產品al2o3含量在80％-90％，其高溫穩定晶相是莫來石和剛玉。剛玉相耐高溫、耐沖刷、化學穩定性好；莫來石相的熱震穩定性(耐溫度急變性)優越，具有高溫機械強度大和很好的抗沖刷和侵蝕能力。
本發明主體材料為燒結板狀剛玉，燒結板狀剛玉是一種以高純氧化鋁為原料，不加任何添加劑在1900℃高溫下徹底燒結而成，耐1800℃的溫度，晶體結構開口氣孔小、氣孔率低、封閉氣孔較多，抗熱震性能好。由于該原料大部分氣孔為封閉氣孔，al2o3含量99％以上，雜質含量小，所以具有優異的抗酸堿侵蝕的能力；另外剛玉具有超高的強度也是磨料砂輪行業主要材料，耐磨性能優異；作為連接剛玉材料的基質部分為高純莫來石相結合，高純莫來石具有雜質少、高熱震、抗剝落、高溫體積穩定性好的特點。
本發明通過合理設計配比和高壓成型及高溫燒結，形成剛玉莫來石結合相具有低氣孔、高強度、高耐磨的性能。特別是在低氣孔、抗侵蝕、高強度、高熱震、抗剝落等性能遠優于國家標準和市場同類產品。
本發明利用不同原料之間，同一原料不同原料粒度之間膨脹系數的差異，使產品形成微裂紋，提高產品的熱震穩定性。顆粒料板狀剛玉與紅柱石、硅線石的配合使用以及各種不同細粉的配合使用使產品在燒成過程中形成一定量的微裂紋，從而提高產品抗熱震穩定性。
超微粉a的引入使莫來石化溫度提前至小于1000℃，這樣制品同時具有較強的中高溫強度。
本發明采用重質剛玉莫來石材質和輕質莫來石材質復合，且材質之間采用牙型咬合以增加接合能力。磚與磚之間采用凸凹槽“錨固結構”設計，進一步增強了產品使用過程中的牢固性，有效延長回轉窯的使用壽命。
本發明原料理化指標：
板狀剛玉的化學組分質量分數為：al2o3≥99.3％。
氧化鋁微粉的化學組分質量分數為：al2o3≥99％
紅柱石的化學組分質量分數為：al2o3≥55％；sio2≤40％；fe2o3≤1.0％。
剛玉砂的化學組分質量分數為：al2o3≥99％。
硅線石的化學組分質量分數為：al2o3≥55％，sio2≥42％。
粘土的化學組分質量分數為：al2o3≥35％，fe2o3≤1.0％，可塑性≥3.5。
莫來石輕質骨料，sio2≥50％。
莫來石的化學組分質量分數為：al2o3≥70％。
藍晶石的化學組分質量分數為：al2o3≥50％。
本發明原料均為市售。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
本發明一種危廢焚燒爐專用剛玉-莫來石質輕重一體復合磚，該產品采用工作面一端為剛玉莫來石重質，另端為輕質莫來石材質。剛玉莫來石重質同時具有低氣孔、高強度、熱震穩定性好等優良性能，所以制品具有對強酸強堿物質均具有好的抗侵蝕性、優越的耐磨性、熱震穩定性好；該復合磚的莫來石輕質部分保溫性能好，能有效地降低爐皮溫度，節約能耗；磚型采用“錨固結構”設計，進一步增強了產品使用過程中的牢固性，有效延長回轉窯的使用壽命；特別適合處理化工危廢焚燒爐使用。而且制品中不含對環境不利的元素，屬于綠色、環保型產品。特別適合現代化工危廢焚燒爐及類似工況窯爐使用，生產工藝科學合理，綠色環保，工藝簡單易于實現，具有廣泛的使用價值和推廣價值。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明做進一步的說明。
本發明實施例中原料化學成分如下：
板狀剛玉的化學組分質量分數為：al2o3：99.37％。
氧化鋁微粉的化學組分質量分數為：al2o3：99.21％。
紅柱石的化學組分質量分數為：al2o3：57.12％；sio2：36.23％。
硅線石的化學組分質量分數為：al2o3：59.5％，sio2：39％。
粘土的化學組分質量分數為：al2o3：36.20％，fe2o3：0.55％，sio2：46.02％，可塑性3.9。
剛玉砂的化學組分質量分數為：al2o3：99.17％。
莫來石輕質骨料優選的化學組分質量分數為：al2o3：55.72％。
莫來石的化學組分質量分數為：al2o3：71.22％；。
藍晶石的化學組分質量分數為：al2o3：53.50％，sio2：37.8％。
實施例1
以下原料份數均為重量份數：
重質部分：將15份剛玉砂、10份氧化鋁微粉、5份超微粉a、10份粘土經螺旋攪拌機制成混合粉，再將40份板狀剛玉、20份紅柱石和硅線石，在行星攪拌機攪拌均勻，混合時間為2分鐘，然后加結合劑3份硫酸鋁、0.5份糊精再混2.5分鐘，再加入混合粉繼續混7分鐘，混合均勻后形成泥料。
輕質部分：將20莫來石、9份氧化鋁微粉、6份藍晶石和10份粘土混合均勻，制成混合粉；將55份莫來石輕質骨料倒入混練機混合均勻，混合時間為1分鐘，然后加13份結合劑結合劑硫酸鋁、0.5份糊精再混2.5分鐘再混3分鐘，再加入混合粉繼續混8分鐘，混合均勻后形成泥料。泥料經成型、烘烤、焙燒得產品。
成型采用630t以上機壓成型方法，加料時輕、重泥料用牙形凸凹隔板隔開分別加料，成型時去掉隔板。
烘烤溫度為110℃以上，烘烤時間為60小時。
隧道窯焙燒溫度為1500℃，焙燒時間為8小時得所需產品。
實施例2
重質部分：將10份剛玉砂、14份氧化鋁微粉、3份超微粉a、8份粘土經螺旋攪拌機制成混合粉，再將50份板狀剛玉、15份紅柱石和硅線石，在行星攪拌機攪拌均勻，混合時間為2分鐘，然后加結合劑3份硫酸鋁、0.5份糊精再混2.5分鐘，再加入混合粉繼續混7分鐘，混合均勻后形成泥料。
輕質部分：將25莫來石、9份氧化鋁微粉、8份藍晶石和8份粘土混合均勻，制成混合粉；將50份莫來石輕質骨料倒入混練機混合均勻，混合時間為1分鐘，然后加12份結合劑硫酸鋁、0.5份糊精再混2.5分鐘再混3分鐘，再加入混合粉繼續混8分鐘，混合均勻后形成泥料。泥料經成型、烘烤、焙燒得產品。
成型采用630t以上機壓成型方法，加料時輕、重泥料用牙形凸凹隔板隔開分別加料，成型時去掉隔板。
烘烤溫度為110℃以上，烘烤時間為60小時。
隧道窯焙燒溫度為1550℃，焙燒時間為8小時得所需產品。
實施例3
重質部分：將5份剛玉砂、15份氧化鋁微粉、4份超微粉a、6份粘土經螺旋攪拌機制成混合粉，再將60份板狀剛玉、10份紅柱石和硅線石，在行星攪拌機攪拌均勻，混合時間為2分鐘，然后加結合劑3份硫酸鋁、0.5份糊精再混2.5分鐘，再加入混合粉繼續混7分鐘，混合均勻后形成泥料。
輕質部分：將30莫來石、9份氧化鋁微粉、10份藍晶石和6份粘土混合均勻，制成混合粉；將45份莫來石輕質骨料倒入混練機混合均勻，混合時間為1分鐘，然后加11份結合劑硫酸鋁、0.5份糊精再混2.5分鐘再混3分鐘，再加入混合粉繼續混8分鐘，混合均勻后形成泥料。泥料經成型、烘烤、焙燒得產品。
成型采用630t以上機壓成型方法，加料時輕、重泥料用牙形凸凹隔板隔開分別加料，成型時去掉隔板。
烘烤溫度為110℃以上，烘烤時間為60小時。
隧道窯焙燒溫度為1600℃，焙燒時間為8小時得所需產品。
將實施例1-3的剛玉莫來石復合磚磚進行理化性能檢測，結果如表1。
常規剛玉莫來石磚、高鋁磚與本發明剛玉莫來石復合磚的性能對比如表2。
表1實施例1-3的剛玉莫來石復合磚理化性能檢測結果
表2常規剛玉莫來石磚、高鋁磚與本發明剛玉莫來石復合磚的性能對比