專利名稱：用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電熔鎂鋁尖晶石耐火材料技術領域，具體涉及一種用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚及其制備方法。
背景技術：
水煤漿氣化爐是以水煤漿為原料制取CO和H2混合氣體的裝置。其內襯熱面耐火材料使用條件非常惡劣，如爐內工作溫度可達1550°C，爐內的氣體壓力可達8MPa，還原性氣氛強，煤熔渣的熔點低、粘度小和酸性強；同時內襯熱面耐火材料還遭受高速氣流沖刷和溫度的急劇波動。 目前，水煤漿氣化爐內襯熱面耐火材料普遍采用高鉻磚，亦稱Cr2O3-Al2O3-ZrO2磚，該磚在煤熔渣中溶解度雖較低，然而高鉻耐火材料難以燒結，結構疏松，顯氣孔率很高。長期的使用過程發(fā)現(xiàn)，煤熔渣在高溫高壓下會沿著磚塊的氣孔滲入到磚體內部，并與耐火材料組分反應，改變了耐火材料的原始結構，形成變質層。由于變質層的結構和性能與原磚層存在著較大差異，必將產生結構應力導致磚襯在熱面產生裂紋，隨著裂紋的擴展，部分耐火材料與磚體分離，形成剝落，造成了磚襯的嚴重損毀。此外，三價鉻和六價鉻離子對人體及生物都有很強的致癌作用。高鉻磚中Cr2O3含量很高，大量使用勢必會嚴重污染環(huán)境，威脅人和動物的健康。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術缺陷，目的是提供一種顯氣孔率低、抗剝落能力強和抗煤熔渣滲透性能優(yōu)良的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚及其制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是先以58 74wt%的工業(yè)氧化鋁粉和26^42wt%的輕燒氧化鎂粉為原料，外加所述原料O. 5^3. 0wt%的碳粉，攪拌均勻；放入電弧爐內，采用10(T220V電壓電熔至原料全部熔融，再繼續(xù)熔煉3(Γ60分鐘，將熔煉后的高溫合成料澆入鑄模中；然后置于隧道窯內于135(T1550°C條件下帶模退火，退火周期為72 120小時，于3(T80°C條件下出窯，脫模；最后將脫模后的制品進行機械加工，即得用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚。在上述技術方案中工業(yè)氧化鋁粉的Al2O3含量> 96wt%，粒徑< 75 μ m ;輕燒氧化鎂粉的MgO含量> 93wt%，粒徑< 75 μ m ;碳粉為焦炭、石油焦中的一種或兩種。由于采用上述技術方案，本發(fā)明制備的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的主要化學成分是鎂鋁尖晶石，磚體材料的強度較高，硬度較大，熱膨脹系數(shù)較低，因而抗剝落能力和抗煤熔渣沖刷能力很強，也不會污染環(huán)境；又由于所制備的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚采用電熔澆注方法得到，因此磚體材料的晶粒發(fā)育比較好，結構非常致密，體積密度高，具有很低的顯氣孔率，能有效的防止煤熔渣通過氣孔滲透到磚體材料內部。本發(fā)明所制得的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的體積密度為3. 08 3. 24g/cm3，顯氣孔率為0. 98 3· 45%，抗折強度為30. 5 39. 5MPa，耐壓強度為195^250MPa,熱穩(wěn)定性在1100°C下水冷5次不開裂，能有效抵擋煤熔渣的滲透、侵蝕8000 9000小時。因此，本發(fā)明所制備的用于水煤漿氣 化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚具有顯氣孔率低、抗剝落能力強和抗煤熔渣滲透性能優(yōu)良的特點，能很好地適應水煤漿氣化爐內襯熱面工作環(huán)境。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制 為避免重復，先將本具體實施方式
所涉及的原料技術參數(shù)統(tǒng)一描述如下，實施例中不
再贅述工業(yè)氧化鋁粉的Al2O3含量> 96wt%，粒徑< 75 μ m;輕燒氧化鎂粉的MgO含量>93wt%，粒徑< 75 μ mo實施例I
一種用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚及其制備方法。先以58飛1被％的工業(yè)氧化鋁粉和3iT42wt%的輕燒氧化鎂粉為原料，外加所述原料O. 5^1. 5wt%的焦炭，攪拌均勻；放入電弧爐內，采用10(T120V電壓電熔至原料全部熔融，再繼續(xù)熔煉3(Γ40分鐘，將熔煉后的高溫合成料澆入鑄模中；然后置于隧道窯內于135(T138(TC條件下帶模退火，退火周期為72 78小時，于3(T40°C條件下出窯，脫模；最后將脫模后的制品進行機械加工，即得用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚。本實施例I所制得的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的體積密度為3. 08 3. llg/cm3，顯氣孔率為3. 05 3. 45%，抗折強度為30. 5 32. 5MPa，耐壓強度為195 205MPa，熱穩(wěn)定性在1100°C下水冷10次不開裂，能有效抵擋煤熔渣的滲透、侵蝕8000 8200小時。實施例2
一種用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚及其制備方法。先以6f64wt%的工業(yè)氧化鋁粉和36 39wt%的輕燒氧化鎂粉為原料，外加所述原料I. 5^2. 5wt%的焦炭，攪拌均勻；放入電弧爐內，采用12(T140V電壓電熔至原料全部熔融，再繼續(xù)熔煉4(Γ50分鐘，將熔煉后的高溫合成料澆入鑄模中；然后置于隧道窯內于138(T141(TC條件下帶模退火，退火周期為78 84小時，于4(T50°C條件下出窯，脫模；最后將脫模后的制品進行機械加工，即得用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚。本實施例2所制得的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的體積密度為3. 10 3· 13g/cm3，顯氣孔率為2. 66 3. 06%,抗折強度為31. 5 33. 5MPa，耐壓強度為20(T210MPa，熱穩(wěn)定性在1100 °C下水冷9次不開裂，能有效抵擋煤熔渣的滲透、侵蝕8200 8400小時。實施例3
一種用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚及其制備方法。先以64飛7被％的工業(yè)氧化鋁粉和33 36wt%的輕燒氧化鎂粉為原料，外加所述原料2. (Γ3. 0wt%的焦炭，攪拌均勻；放入電弧爐內，采用14(T160V電壓電熔至原料全部熔融，再繼續(xù)熔煉5(Γ60分鐘，將熔煉后的高溫合成料澆入鑄模中；然后置于隧道窯內于141(T144(TC條件下帶模退火，退火周期為84 90小時，于5(T60°C條件下出窯，脫模；最后將脫模后的制品進行機械加工，即得用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚。 本實施例3所制得的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的體積密度為3. 1Γ3. 14g/cm3,顯氣孔率為2. 2 2· 67%，抗折強度為32. 5^34. 5MPa，耐壓強度為208 218MPa，熱穩(wěn)定性在1100°C下水冷8次不開裂，能有效抵擋煤熔渣的滲透、侵蝕8400 8600小時。實施例4
一種用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚及其制備方法。先以67 70wt%的工業(yè)氧化鋁粉和3(T33wt%的輕燒氧化鎂粉為原料，外加所述原料O. 5^1. 5wt%的石油焦，攪拌均勻；放入電弧爐內，采用16(T180V電壓電熔至原料全部熔融，再繼續(xù)熔煉35 45分鐘，將熔煉后的高溫合成料澆入鑄模中；然后置于隧道窯內于144(T147(TC條件下帶模退火，退火周期為9(Γ96小時，于6(T70°C條件下出窯，脫模；最后將脫模后的制品進行機械加工，即得用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚。本實施例4所制得的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的體積密度為3. 14 3· 17g/cm3，顯氣孔率為2. 07 2. 47%，抗折強度為34. 0 36· OMPa,耐壓強度為215^225MPa,熱穩(wěn)定性在1100°C下水冷7次不開裂，能有效抵擋煤熔渣的滲透、侵蝕8500 8700小時。實施例5
一種用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚及其制備方法。先以70 73被％的工業(yè)氧化鋁粉和27 30wt%的輕燒氧化鎂粉為原料，外加所述原料I. 5^2. 5wt%的石油焦，攪拌均勻；放入電弧爐內，采用18(T200V電壓電熔至原料全部熔融，再繼續(xù)熔煉35 45分鐘，將熔煉后的高溫合成料澆入鑄模中；然后置于隧道窯內于144(T147(TC條件下帶模退火，退火周期為96 102小時，于7(T80°C條件下出窯，脫模；最后將脫模后的制品進行機械加工，即得用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚。本實施例5所制得的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的體積密度為3. 15 3. 18g/cm3，顯氣孔率為I. 68 2. 08%,抗折強度為34. 5 36. 5MPa，耐壓強度為23(T240MPa，熱穩(wěn)定性在1100°C下水冷6次不開裂，能有效抵擋煤熔渣的滲透、侵蝕8600 8800小時。實施例6
一種用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚及其制備方法。先以7廣74被％的工業(yè)氧化鋁粉和26 29wt%的輕燒氧化鎂粉為原料，外加所述原料2. (Γ3. 0wt%的石油焦，攪拌均勻；放入電弧爐內，采用20(T220V電壓電熔至原料全部熔融，再繼續(xù)熔煉45 55分鐘，將熔煉后的高溫合成料澆入鑄模中；然后置于隧道窯內于147(T150(TC條件下帶模退火，退火周期為102 108小時，于45飛5°C條件下出窯，脫模；最后將脫模后的制品進行機械加工，即得用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚。本實施例6所制得的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的體積密度為3. 17 3. 20g/cm3，顯氣孔率為I. 30 1· 70%,抗折強度為35. 5 37. 5MPa，耐壓強度為232^242MPa,熱穩(wěn)定性在1100°C下水冷5次不開裂，能有效抵擋煤熔渣的滲透、侵蝕8700 8900小時。
實施例7
一種用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚及其制備方法。先以6(T63wt%的工業(yè)氧化鋁粉和37 40wt%的輕燒氧化鎂粉為原料，外加所述原料O. 5^1. 5wt%的焦炭和石油焦，攪拌均勻；放入電弧爐內，采用13(Tl50V電壓電熔至原料全部熔融，再繼續(xù)熔煉47 57分鐘，將熔煉后的高溫合成料澆入鑄模中；然后置于隧道窯內于150(Tl53(rC條件下帶模退火，退火周期為IOf 114小時，于5(T60°C條件下出窯，脫模；最后將脫模后的制品進行機械加工，即得用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚。
本實施7所制得的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的體積密度為3. 19 3. 22g/cm3，顯氣孔率為I. 95 2. 35%，抗折強度為36. 5 38. 5MPa，耐壓強度為235^245MPa，熱穩(wěn)定性在1100°C下水冷5次不開裂，能有效抵擋煤熔渣的滲透、侵蝕8700 8900小時。實施例8
一種用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚及其制備方法。先以62飛5wt%的工業(yè)氧化鋁粉和35 38wt%的輕燒氧化鎂粉為原料，外加所述原料I. 5^2. 5wt%的焦炭和石油焦，攪拌均勻；放入電弧爐內，采用15(T170V電壓電熔至原料全部熔融，再繼續(xù)熔煉43 53分鐘，將熔煉后的高溫合成料澆入鑄模中；然后置于隧道窯內于152(T155(TC條件下帶模退火，退火周期為11Γ120小時，于7(T80°C條件下出窯，脫模；最后將脫模后的制品進行機械加工，即得用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚。本實施8所制得的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的體積密度為3. 21 3. 24g/cm3，顯氣孔率為O. 98 I. 38%，抗折強度為37. 5 39. 5MPa，耐壓強度為24(T250MPa，熱穩(wěn)定性在1100°C下水冷5次不開裂，能有效抵擋煤熔渣的滲透、侵蝕8800 9000小時。實施例9
一種用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚及其制備方法。先以65飛7wt%的工業(yè)氧化鋁粉和32 35wt%的輕燒氧化鎂粉為原料，外加所述原料2. (Γ3. 0wt%的焦炭和石油焦，攪拌均勻；放入電弧爐內，采用17(T190V電壓電熔至原料全部熔融，再繼續(xù)熔煉38 48分鐘，將熔煉后的高溫合成料澆入鑄模中；然后置于隧道窯內于136(T139(TC條件下帶模退火，退火周期為11(Γ116小時，于65 75°C條件下出窯，脫模；最后將脫模后的制品進行機械加工，即得用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚。本實施9所制得的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的體積密度為
3.20 3· 23g/cm3，顯氣孔率為I. 01 I. 41%，抗折強度為32. 8 34. 8MPa，耐壓強度為206^216MPa,熱穩(wěn)定性在1100°C下水冷6次不開裂，能有效抵擋煤熔渣的滲透、侵蝕8600 8800小時。本具體實施方式
制備的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的主要化學成分是鎂鋁尖晶石，磚體材料的強度較高，硬度較大，熱膨脹系數(shù)較低，因而抗剝落能力和抗煤熔渣沖刷能力很強，也不會污染環(huán)境；又由于所制備的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚采用電熔澆注方法得到，因此磚體材料的晶粒發(fā)育比較好，結構非常致密，體積密度高，具有很低的顯氣孔率，能有效的防止煤熔渣通過氣孔滲透到磚體材料內部。本具體實施方式
所制得的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的體積密度為3. 08 3. 24g/cm3，顯氣孔率為O. 98 3. 45%，抗折強度為30. 5 39. 5MPa，耐壓強度為195 250MPa，熱穩(wěn)定性在1100°C下水冷5次不開裂，能有效抵擋煤熔渣的滲透、侵蝕8000 9000小時。
因此，本具體實施方式
所制備的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚具有顯氣孔率低、抗剝落能力強和抗煤熔渣滲透性能優(yōu)良的特點，能很好地適應水煤漿氣化爐內襯熱面工作環(huán)境。
權利要求
1.一種用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的制備方法，其特征在于先以58 74wt%的エ業(yè)氧化鋁粉和26 42wt%的輕燒氧化鎂粉為原料，外加所述原料O. 5 3. Owt%的碳粉，攪拌均勻；放入電弧爐內，采用10(T220V電壓電熔至原料全部熔融，再繼續(xù)熔煉3(Γ60分鐘，將熔煉后的高溫合成料澆入鑄模中；然后置于隧道窯內于135(T1550°C條件下帶模退火，退火周期為72 120小時，于3(T80°C條件下出窯，脫模；最后將脫模后的制品進行機械加工，即得用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚。
2.根據(jù)權利要求I所述的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的制備方法，其特征在于所述的エ業(yè)氧化鋁粉的Al2O3含量> 96wt%，粒徑< 75 μ m。
3.根據(jù)權利要求I所述的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的制備方法，其特征在于所述的輕燒氧化鎂粉的MgO含量> 93wt%，粒徑< 75 μ m。
4.根據(jù)權利要求I所述的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的制備方法，其特征在于所述的碳粉為焦炭、石油焦中的ー種或兩種。
5.根據(jù)權利要求Γ4項中任一項所述的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚的制備方法所制備的用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚及其制備方法，其技術方案是先以58~74wt%的工業(yè)氧化鋁粉和26~42wt%的輕燒氧化鎂粉為原料，外加所述原料0.5~3.0wt%的碳粉，攪拌均勻；放入電弧爐內，采用100~220V電壓電熔至原料全部熔融，再繼續(xù)熔煉30~60分鐘，將熔煉后的高溫合成料澆入鑄模中；然后置于隧道窯內于1350~1550℃條件下帶模退火，退火周期為72~120小時，于30~80℃條件下出窯，脫模；最后將脫模后的制品進行機械加工，即得用于水煤漿氣化爐的電熔鎂鋁尖晶石磚。本發(fā)明所制備的電熔鎂鋁尖晶石磚具有顯氣孔率低、抗剝落能力強和抗煤熔渣滲透性能優(yōu)良的特點，能很好地適應水煤漿氣化爐內襯熱面工作環(huán)境。
文檔編號C04B35/66GK102617172SQ201210100108
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權日2012年4月9日
發(fā)明者徐義彪, 李亞偉, 李淑靜, 李遠兵, 桑紹柏, 趙雷 申請人:武漢科技大學