Corex爐用剛玉莫來石復合磚及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種COREX爐用剛玉莫來石復合磚及其制備方法。該剛玉莫來石復合磚的原料組成為剛玉莫來石均質料、白剛玉、紅柱石、a-Al2O3粉和結合粘土；外加紙漿廢液。首先按照配比比例配制各種粒度的原料；然后將粒度為1～3mm、粒度為<1mm的原料作為骨料進行干混，然后向加入紙漿廢液混料，最后加入剩下的原料混碾，得到泥料；將所得泥料依次進行困料、壓制成型、干燥，最后進行燒成，得到產品。通過本發(fā)明生產的剛玉莫來石復合磚具有很低的氣孔率、很高的耐壓強度、優(yōu)異的抗熱震性能和抗侵蝕性能，可完全滿足COREX爐苛刻的使用環(huán)境，并能延長使用壽命。
【專利說明】COREX爐用剛玉莫來石復合磚及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于耐火材料【技術領域】，具體涉及一種COREX爐用剛玉莫來石復合磚及其制備方法。
【背景技術】
[0002]COREX熔融還原煉鐵技術是當代世界冶金工業(yè)中最引人注目的前沿開發(fā)技術之一，并認為是最有希望取代傳統高爐的煉鐵生產工藝。其突出優(yōu)點在于生產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；C0REX爐排放的污染物含量僅為高爐工藝的I~10%，可大大降低對環(huán)境的污染，有利于環(huán)保。COREX爐代替高爐簡化了生產工藝，大幅度減少各類污染物的排放，并實現了余能、余熱、副產煤氣和固體廢棄物的綜合利用，具有良好的經濟效益和社會效益。COREX爐的工藝條件相對于傳統高爐更為苛刻，COREX爐襯用耐火材料要求材料具有機械強度高、耐高溫、耐磨損和抗侵蝕的特點，同時因為溫度波動較大，要求材料具有非常優(yōu)異的熱震穩(wěn)定性。當前對熔融還原技術的研究側重于流程開發(fā)及工藝等問題的解決等方面，對耐火材料的研究與應用尚未給予足夠的重視。
[0003]關于COREX爐方面也有公開的相關專利文獻。例如:申請?zhí)枮?01110006146.3、名稱為“一種COREX爐主溝快干澆注料及其生產工藝”的發(fā)明專利，該專利公開的COREX爐主溝快干澆注料可以在很短時間內對主溝進行熱態(tài)修補并恢復出鐵，保證了生產的連貫性；并且使用壽命長、補料方便、降低了工人的工作強度；為達到所述效果，該發(fā)明公開的COREX爐主溝快干澆注料由剛玉、碳化硅、碳質材料以及添加劑組成。該發(fā)明通過性質、顆粒不同的剛玉進行特定比例的配比，再加上額外的添加劑和新穎的加工工藝，確保所澆筑的新溝通鐵量不修補就能超過8萬噸，是以前普通低水泥澆注料壽命的一倍以上。而且特別突出快干的效果，能滿足8小時作業(yè)時間即能出鐵的現場要求，作為修補料效果非常出色。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是:本發(fā)明針對現有的技術問題提供一種用于COREX爐用剛玉莫來石復合磚及其制備方法。本發(fā)明技術方案中將制備的性能優(yōu)良的剛玉莫來石均質料應用于剛玉莫來石復合磚中，通過本發(fā)明制備方法生產的剛玉莫來石復合磚具有很低的氣孔率、很高的耐壓強度、優(yōu)異的抗熱震性能和抗侵蝕性能，可完全滿足COREX爐苛刻的使用環(huán)境，并能延長使用壽命。
[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術方案為:
本發(fā)明提供一種COREX爐用剛玉莫來石復合磚，以重量百分含量表示，所述剛玉莫來石復合磚的原料組成為:剛玉莫來石均質料20~60%，白剛玉20~50%，紅柱石5~20%，B-Al2O3粉5~10%和結合粘土 3~5% ;外加占上述所有原料總重量2~5%的紙漿廢液。
[0006] 根據上述的COREX爐用剛玉莫來石復合磚，所述剛玉莫來石均質料是通過以下方法制備而成:
a、以高鋁礬土和工業(yè)氧化鋁為原料，將高鋁礬土按照Al2O3質量含量75~80%和80~85%兩個級別進行揀選分級，各級別高鋁礬土破碎至〈1mm后，進行多級均化，然后將均化后的75~80%級別高鋁礬土、80~85%級別高鋁礬土和工業(yè)氧化鋁粉按照質量比1:1~3:
0.1~0.5混合制成Al2O3質量含量88~92%的混合料；
b、將步驟a所得混合料置于球磨機中,采用濕法研磨至物料粒度< 0.044mm,然后依次經真空抽濾、擠泥成型為泥坯；將所得泥坯進行烘干，烘干溫度為100~200°C，烘干時間為30~50h,烘干后所得泥還的含水率<0.5%,然后進入隧道窯進行燒成,燒成溫度為1500~1650，達到燒成溫度條件下保溫8~10h，燒成后自然冷卻至室溫得到剛玉莫來石均質料；
C、將步驟b所得剛玉莫來石均質料破碎成I~3_和〈1_兩種顆粒料，備用。
[0007]根據上述的COREX爐用剛玉莫來石復合磚，所述高鋁礬土中Al2O3的質量百分含量為75~85%，TiO2的質量含量≤2.0%，Fe2O3的質量含量≤1.0% ;所述工業(yè)氧化鋁中Al2O3的質量百分含量>95%。
[0008]根據上述的COREX爐用剛玉莫來石復合磚，所述剛玉莫來石均質料20~60%是由I~3mm和〈1mm兩種粒度的剛玉莫來石均質料組成,組成時I~3mm粒度剛玉莫來石均質料和粒度〈1mm剛玉莫來石均質料二者之間的質量比為I~4:1。
[0009]根據上述的COREX爐用剛玉莫來石復合磚，所述白剛中Al2O3的質量百分含量>99%，Fe2O3含量〈0.2%，體積密度>3.5g/cm3 ;所述白剛玉20~50%是由粒度I~3mm的白剛玉、粒度〈1mm的白剛玉和粒度〈0.074mm的白剛玉組成，組成時三種粒度白剛玉之間的質量比為I~4:1:1~3。
[0010]根據上述的COREX爐用剛玉莫來石復合磚，所述紅柱石的粒度為〈1mm，所述B-Al2O3粉的粒度為〈0.044mm，所述結合粘土的粒度為〈0.044mm。
[0011]根據上述的COREX爐用剛玉莫來石復合磚，所述紙漿廢液中木質素的比重為
1.0 ~1.6 g/cm3。
[0012]一種COREX爐用剛玉莫來石復合磚的制備方法，所述制備方法包括以下步驟:
a、備料:首先按照上述的各原料的配比比例進行配料,配制I~3mm和〈1mm兩種粒度的剛玉莫來石均質料，I~3mm、〈1mm和〈0.074mm三種粒度的白剛玉，〈1mm的紅柱石,粒度〈0.044mm 的 a_Al203 粉，粒度〈0.044mm 的結合粘土 ；
b、混料:將步驟a中配制的粒度為I~3mm剛玉莫來石均質料、粒度為〈1mm剛玉莫來石均質料、粒度為I~3mm白剛玉、粒度為〈1mm白剛玉和粒度為〈1臟紅柱石作為骨料，倒入混料機中干混3~5min，得到干混料；然后向所得干混料中加入配制的紙漿廢液，加入后混料2~3min ;最后加入剩下的粒度為〈0.074mm白剛玉、粒度〈0.044mm的a_Al203粉和粒度〈0.044mm結合粘土,加入后進行混碾5~IOmin,得到泥料；
C、成型:將步驟b所得泥料困料I~2h，困料后壓制成磚坯，所得磚坯控制體積密度為
3.2~3.4g/cm3,壓制成型過程中成型壓機的噸位為630T ；
d、干燥:將步驟c所得磚坯置于干燥窯中進行干燥，干燥時間為20~50h，干燥窯入口溫度控制在45~90°C，干燥溫度控制在110~180°C，控制干燥后磚坯中水分質量含量< 0.5%時出窯；
e、燒成:將干燥后所得磚坯采用高溫隧道窯或梭式窯進行燒成，燒成溫度為1500~1600°C，達到燒成溫度條件下保溫10~20h，燒成結束后自然冷卻至室溫出窯。
[0013]本發(fā)明的積極有益效果:1、本發(fā)明根據目前我國鋁礬土資源存在亂采濫挖、采富棄貧現象、資源浪費和破壞嚴重的現象。本發(fā)明利用濕法均化、真空煉泥、高溫可控剛玉/莫來石化燒結等聯合工藝將難處理、中低品位、碎礦鋁礬土制備出優(yōu)質的剛玉莫來石均質料。并將該均質料用于本發(fā)明COREX爐用剛玉莫來石復合磚的配料中；本發(fā)明制備的剛玉莫來石均質料晶相具有發(fā)育良好、結構致密、體積穩(wěn)定性好等特點，適宜制備低氣孔、高強度、高抗熱震性能的耐火制品。
[0014]2、本發(fā)明根據COREX爐特殊的工藝環(huán)境和損毀機理，以及剛玉莫來石均質料的優(yōu)良特性。采用剛玉莫來石均質料與白剛玉和紅柱石復配研制出新型剛玉莫來石復合磚。本發(fā)明制備的剛玉莫來石復合磚在燒成過程中該體系完全轉化成莫來石與剛玉相結合，充分利用莫來石高溫性能優(yōu)良和剛玉抗侵蝕性能好的優(yōu)點，制備出具有低氣孔、高強度和高抗熱震性能等優(yōu)良性能、并且高性價比的剛玉莫來石復合磚。本發(fā)明技術方案中剛玉莫來石均質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，而且剛玉莫來石復合磚可代替原有含炭和含鉻制品，解決了含炭制品易氧化的問題和含鉻制品熱震穩(wěn)定性不好、易剝落的難題。[0015]3、本發(fā)明技術方案中將制備的性能優(yōu)良的剛玉莫來石均質料應用于復合磚中，通過本發(fā)明制備方法生產的剛玉莫來石復合磚具有很低的氣孔率、很高的耐壓強度、優(yōu)異的抗熱震性能和抗侵蝕性能，可完全滿足COREX爐苛刻的使用環(huán)境，延長使用壽命。
[0016]4、本發(fā)明所制備的COREX爐用剛玉莫來石復合磚，其化學成分為:A1203 88~92%，Fe2O3 ( 0.45%, K2O ( 0.30%, Na2O ( 0.20%。
[0017]①本發(fā)明制備的剛玉莫來石復合磚氣孔率很低，小于16% ;耐壓強度大于llOMPa，熱震穩(wěn)定性>30次，荷重軟化溫度>1680°C，各項指標均優(yōu)于國內普通剛玉莫來石磚。
[0018]②本發(fā)明制備的剛玉莫來石復合磚可應用于COREX爐中陶瓷墊第一環(huán)，爐腹以上和人孔組合磚。經國內C0REX-C3000項目中使用，剛玉莫來石復合磚使用情況良好。該產品具有機械強度高、耐高溫、耐磨損、抗侵蝕特點，同時還具有非常優(yōu)異的熱震穩(wěn)定性。
[0019]四、【具體實施方式】:
以下結合實施例進一步闡述本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的內容。
[0020]實施例1:
本發(fā)明COREX爐用剛玉莫來石復合磚，以重量百分含量表示，所述剛玉莫來石復合磚的原料組成為:剛玉莫來石均質料40%，白剛玉40%，紅柱石5%，B-Al2O3粉10%和結合粘土5% ;外加占上述所有原料總重量3%的紙漿廢液(紙漿廢液中木質素的比重為1.3 g/cm3)ο
[0021]采用的原料剛玉莫來石均質料是通過以下方法制備而成:
a、以高鋁礬土和工業(yè)氧化鋁為原料(所述高鋁礬土中Al2O3的質量百分含量為75~85%，TiO2的質量含量≤2.0%，Fe2O3的質量含量≤1.0% ;所述工業(yè)氧化鋁中Al2O3的質量百分含量>95%)，將高鋁礬土按照Al2O3質量含量75~80%和80~85%兩個級別進行揀選分級，各級別高鋁礬土破碎至〈1mm后，進行多級均化，然后將75~80%級別高鋁礬土、80~85%級別高鋁礬土和工業(yè)氧化鋁粉按照質量比1:2:0.4混合制成Al2O3質量含量89~92%的混合料；
b、將步驟a所得混合料置于球磨機中,采用濕法研磨至物料粒度<0.044mm,然后依次經真空抽濾、擠泥成型為泥坯；將所得泥坯進行烘干，烘干溫度為160°C，烘干時間為40h，烘干后所得泥坯的含水率< 0.5%，然后進入隧道窯進行燒成，燒成溫度為1600°C，達到燒成溫度條件下保溫9h，燒成后自然冷卻至室溫得到剛玉莫來石均質料；
C、將步驟b所得剛玉莫來石均質料破碎成1~3mm和〈1mm的顆粒料,備用。
[0022]采用的原料剛玉莫來石均質料40%是由1~3mm粒度剛玉莫來石均質料30%和粒度〈1mm剛玉莫來石均質料10%組成；
所述白剛玉40%是由粒度I~3mm的白剛玉20%、粒度〈1mm的白剛玉5%和粒度〈0.074mm的白剛玉15%組成；所述紅柱石的粒度為〈1mm，所述a_Al203粉的粒度為〈0.044mm,所述結合粘土的粒度為〈0.044mm。
[0023]實施例2:與實施例1基本相同，不同之處在于:
本發(fā)明COREX爐用剛玉莫來石復合磚，以重量百分含量表示，所述剛玉莫來石復合磚的原料組成為:剛玉莫來石均質料50%，白剛玉30%，紅柱石10%，B-Al2O3粉6%和結合粘土4% ;外加占上述所有原料總重量5%的紙漿廢液(紙漿廢液中木質素的比重為1.2 g/cm3)ο
[0024]原料剛玉莫來石均質料制備方法與實施例1不同之處在于:
步驟b中:將所得泥坯進行烘干，烘干溫度為100°C，烘干時間為50h，烘干后所得泥坯的含水率< 0.5%，然后進入隧道窯進行燒成，燒成溫度為1500°C，達到燒成溫度條件下保溫 IOh。
[0025]采用的原料剛玉莫來石均質料50%是由I~3mm粒度剛玉莫來石均質料40%和粒度〈1mm剛玉莫來石均質料10%組成；
所述白剛玉30%是由粒度I~3mm的白剛玉10%、粒度〈1mm的白剛玉5%和粒度〈0.074mm的白剛玉15%組成。
[0026]實施例3:與實施例1基本相同，不同之處在于:
本發(fā)明COREX爐用剛玉莫來石復合磚，以重量百分含量表示，所述剛玉莫來石復合磚的原料組成為:剛玉莫來石均質料60%，白剛玉20%，紅柱石8%，a-Al203粉9%和結合粘土 3% ；外加占上述所有原料總重量3%的紙漿廢液(紙漿廢液中木質素的比重為1.3 g/cm3)ο
[0027]原料剛玉莫來石均質料制備方法與實施例1不同之處在于:
步驟b中:將所得泥坯進行烘干，烘干溫度為200°C，烘干時間為30h，烘干后所得泥坯的含水率< 0.5%，然后進入隧道窯進行燒成，燒成溫度為1650°C，達到燒成溫度條件下保溫8h。
[0028]采用的原料剛玉莫來石均質料60%是由I~3mm粒度剛玉莫來石均質料40%和粒度〈1mm剛玉莫來石均質料20%組成；
所述白剛玉20%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12%組成。
[0029]實施例4:與實施例1基本相同，不同之處在于:
本發(fā)明COREX爐用剛玉莫來石復合磚，以重量百分含量表示，所述剛玉莫來石復合磚的原料組成為:剛玉莫來石均質料30%，白剛玉50%，紅柱石10%，B-Al2O3粉5%和結合粘土5% ;外加占上述所有原料總重量4%的紙漿廢液(紙漿廢液中木質素的比重為1.5 g/cm3)ο
[0030]采用的原料剛玉莫來石均質料30%是由I~3mm粒度剛玉莫來石均質料24%和粒度〈1mm剛玉莫來石均質料6%組成；
所述白剛玉50%是由粒度I~3mm的白剛玉10%、粒度〈1mm的白剛玉10%和粒度〈0.074mm的白剛玉30%組成。[0031]實施例5:與實施例1基本相同，不同之處在于:
本發(fā)明COREX爐用剛玉莫來石復合磚，以重量百分含量表示，所述剛玉莫來石復合磚的原料組成為:剛玉莫來石均質料20%，白剛玉45%，紅柱石20%，B-Al2O3粉10%和結合粘土5% ;外加占上述所有原料總重量2%的紙漿廢液(紙漿廢液中木質素的比重為1.5 g/cm3)。
[0032]采用的原料剛玉莫來石均質料20%是由I~3mm粒度剛玉莫來石均質料15%和粒度〈1mm剛玉莫來石均質料5%組成；
所述白剛玉45%是由粒度I~3mm的白剛玉10%、粒度〈1mm的白剛玉10%和粒度〈0.074mm的白剛玉25%組成。
[0033]上述實施例1-5中采用的各原料的理化指標詳見表1。
【權利要求】
1.一種COREX爐用剛玉莫來石復合磚，其特征在于，以重量百分含量表示，所述剛玉莫來石復合磚的原料組成為:剛玉莫來石均質料20~60%，白剛玉20~50%，紅柱石5~20%，B-Al2O3粉5~10%和結合粘土 3~5% ;外加占上述所有原料總重量2~5%的紙漿廢液。
2.根據權利要求1所述的COREX爐用剛玉莫來石復合磚，其特征在于，所述剛玉莫來石均質料是通過以下方法制備而成: a、以高鋁礬土和工業(yè)氧化鋁為原料，將高鋁礬土按照Al2O3質量含量75~80%和80~85%兩個級別進行揀選分級，各級別高鋁礬土破碎至〈1mm后，進行多級均化，然后將均化后的75~80%級別高鋁礬土、80~85%級別高鋁礬土和工業(yè)氧化鋁粉按照質量比1:1~3:0.1~0.5混合制成Al2O3質量含量88~92%的混合料； b、將步驟a所得混合料置于球磨機中,采用濕法研磨至物料粒度<0.044mm,然后依次經真空抽濾、擠泥成型為泥坯；將所得泥坯進行烘干，烘干溫度為100~200°C，烘干時間為30~50h,烘干后所得泥還的含水率<0.5%,然后進入隧道窯進行燒成,燒成溫度為1500~1650°C，達到燒成溫度條件下保溫8~10h，燒成后自然冷卻至室溫得到剛玉莫來石均質料； C、將步驟b所得剛玉莫來石均質料破碎成I~3mm和〈1_兩種顆粒料,備用。
3.根據權利要求2所述的COREX爐用剛玉莫來石復合磚，其特征在于:所述高鋁礬土中Al2O3的質量百分含量為75~85%，TiO2的質量含量≤2.0%，Fe2O3的質量含量≤1.0% ；所述工業(yè)氧化鋁中Al2O3的質量百分含量>95%。
4.根據權利要求1所述的COREX爐用剛玉莫來石復合磚，其特征在于:所述剛玉莫來石均質料20~60%是由I~3mm和〈1mm兩種粒度的剛玉莫來石均質料組成,組成時I~3mm粒度剛玉莫來石均質料和粒度〈1mm剛玉莫來石均質料二者之間的質量比為I~4:1。
5.根據權利要求1所述的COREX爐用剛玉莫來石復合磚，其特征在于:所述白剛中Al2O3的質量百分含量>99%, Fe2O3含量〈0.2%，體積密度>3.5g/cm3 ;所述白剛玉20~50%是由粒度I~3mm的白剛玉、粒度〈1mm的白剛玉和粒度〈0.074mm的白剛玉組成,組成時三種粒度白剛玉之間的質量比為I~4:1:1~3。
6.根據權利要求1所述的COREX爐用剛玉莫來石復合磚，其特征在于:所述紅柱石的粒度為〈1mm，所述a-Al203粉的粒度為〈0.044mm，所述結合粘土的粒度為〈0.044mm。
7.根據權利要求1所述的COREX爐用剛玉莫來石復合磚，其特征在于:所述紙漿廢液中木質素的比重為1.0~1.6 g/cm3。
8.—種權利要求1所述的COREX爐用剛玉莫來石復合磚的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟: a、備料:首先按照權利要求1所述的各原料的配比比例進行配料，配制I~3mm和〈1mm兩種粒度的剛玉莫來石均質料，I~3mm、〈lmm和〈0.074mm三種粒度的白剛玉,〈1mm的紅柱石，粒度〈0.044mm的a_Al203粉，粒度〈0.044mm的結合粘土 ； b、混料:將步驟a中配制的粒度為I~3mm剛玉莫來石均質料、粒度為〈1mm剛玉莫來石均質料、粒度為I~3mm白剛玉、粒度為〈1mm白剛玉和粒度為〈1臟紅柱石作為骨料，倒入混料機中干混3~5min，得到干混料；然后向所得干混料中加入配制的紙漿廢液，加入后混料2~3min ;最后加入剩下的粒度為〈0.074mm白剛玉、粒度〈0.044mm的a_Al203粉和粒度〈0.044mm結合粘土,加入后進行混碾5~IOmin,得到泥料；C、成型:將步驟b所得泥料困料I~2h，困料后壓制成磚坯，所得磚坯控制體積密度為·3.2~3.4g/cm3,壓制成型過程中成型壓機的噸位為630T ； d、干燥:將步驟c所得磚坯置于干燥窯中進行干燥，干燥時間為20~50h，干燥窯入口溫度控制在45~90°C，干燥溫度控制在110~180°C，控制干燥后磚坯中水分質量含量< 0.5%時出窯； e、燒成:將干燥后所得磚坯采用高溫隧道窯或梭式窯進行燒成，燒成溫度為1500~1600°C，達到燒 成溫度條件下保溫10~20h，燒成結束后自然冷卻至室溫出窯。
【文檔編號】C04B35/66GK103880447SQ201410106583
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權日:2014年3月21日
【發(fā)明者】張積禮, 高長賀, 馬淑龍, 王治峰, 夏文斌, 馬飛, 金立鵬, 周偉, 張軍杰, 孫艷粉, 于光, 蔣朋, 周新功, 王浩杰, 王金元, 曲睿磊 申請人:通達耐火技術股份有限公司, 鞏義通達中原耐火技術有限公司