專利名稱：燒結(jié)高鋁復(fù)合磚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燒結(jié)高鋁復(fù)合磚及其制備方法，屬于耐火材料領(lǐng)域。
現(xiàn)有的耐火磚、隔熱磚等均為單一材質(zhì)結(jié)構(gòu)，使用時需要將各種性能的磚配合使用，若在相對固定不動的設(shè)備上使用，如在隧道窯、倒煙窯上的應(yīng)用，各種不同性能的磚配合使用還是可以滿足要求的。但是，在一些相對運動的設(shè)備上，如在回轉(zhuǎn)窯上，各種磚的配合使用就很難滿足要求。大型回轉(zhuǎn)窯是氧化鋁廠、水泥廠為代表的燒成熟料的心臟設(shè)備，正常燒成溫度1360～1500℃，一臺直徑為4.3米的回轉(zhuǎn)窯日產(chǎn)熟料千噸以上，耐火窯襯磚承受著高溫物料的侵蝕、磨損以及溫差急變的影響，極易損壞。為了適應(yīng)回轉(zhuǎn)窯這一苛刻的操作條件，延長回轉(zhuǎn)窯的使用壽命，各廠家均相應(yīng)地選擇了優(yōu)質(zhì)的耐火材料，如磷酸鹽耐火磚、鎂鋁耐火磚、高鋁磚等。實踐證明，由于優(yōu)質(zhì)耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)高，一是使窯體內(nèi)溫度下降，影響產(chǎn)品質(zhì)量，要保證產(chǎn)品質(zhì)量就得多消耗燃料；二是使窯體外殼溫度明顯上升，有時超過極限，溫高能使齒輪圈的潤滑油著火，導(dǎo)致窯殼變形，輕則造成停產(chǎn)，重則窯爐報廢，不但浪費了燃料，而且嚴(yán)重降低了設(shè)備的利用率，從而更加嚴(yán)重的影響了經(jīng)濟(jì)效益。為了解決這一問題，有的廠家曾在熟料窯窯體外殼與窯體內(nèi)襯之間加用過石棉隔熱耐火磚、耐火纖維氈等，由于這些隔熱材料強(qiáng)度低、結(jié)合性能差，當(dāng)點火一起動，窯殼不但不能與窯襯磚一起旋轉(zhuǎn)，而且將隔熱材料嚴(yán)重搓碎，致使窯內(nèi)襯磚大面積脫落，不得不重修。人們一直在尋求既能滿足回轉(zhuǎn)窯的技術(shù)要求，又能滿足回轉(zhuǎn)窯的使用要求的方案來解決這一問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種耐火隔熱性能好的燒結(jié)高鋁復(fù)合磚及其制備方法，該復(fù)合磚的使用，既能滿足回轉(zhuǎn)窯的技術(shù)要求，又能滿足回轉(zhuǎn)窯的使用要求，可實現(xiàn)節(jié)能降耗，延長回轉(zhuǎn)窯的使用壽命；其制備方法科學(xué)合理，簡單易行，容易實施。
本發(fā)明的目的可以由以下方案來實現(xiàn)所述的燒結(jié)高鋁復(fù)合磚，為層狀結(jié)構(gòu)，由工作層和隔熱層復(fù)合而成。
所述的燒結(jié)高鋁復(fù)合磚，其工作層與隔熱層的結(jié)合縫為曲線狀，以呈鋸齒狀為最佳。這樣，結(jié)合力強(qiáng)，尤其增加結(jié)合處的剪切力。
通常，該復(fù)合磚的工作層的厚度占整個磚厚度的60～80％，既保證耐火、隔熱的要求，又保證整體磚的強(qiáng)度。
所述的燒結(jié)高鋁復(fù)合磚的制備方法，仍然借鑒傳統(tǒng)的耐火磚的制備方法，依次包括配料、混料、成型和燒成，其主要改進(jìn)在于將工作層和隔熱層分別配料、混料，然后一同成型、燒成。
制備過程中，工作層和隔熱層的配料包括骨料、骨料細(xì)粉結(jié)合劑、添加劑和粘結(jié)劑。
工作層的配料組成為耐火骨料 50～60％wt耐火骨料細(xì)粉結(jié)合劑35～45％wt活性二氧化硅添加劑2～5％wt外加粘結(jié)劑3.5～6.5％wt其中，耐火骨料通常由高鋁礬土經(jīng)高溫煅燒而成，為了保證工作層的技術(shù)要求，一般要求耐火骨料中Al2O3≥75％wt,Fe2O3≤2％wt。熟料的煅燒溫度為1500～1600℃，熟料的密度≥3g/cm3，顆粒的最大粒徑為6.5mm，最好小于5.5mm，顆粒級配一般為1.5mm＜粒徑d≤最大粒徑的顆粒占55～75％wt，粒徑d≤1.5mm的顆粒占25-45％wt。耐火骨料細(xì)粉作為結(jié)合劑，較細(xì)為好，以提高磚的強(qiáng)度，一般粒徑d≤0.12mm適宜，最好粒徑d≤0.09mm。
隔熱層的配料組成為輕質(zhì)骨料 55～65％wt耐火骨料細(xì)粉結(jié)合劑 30～40％wt活性二氧化硅添加劑 5～10％wt粘結(jié)劑 12～15％wt其中，輕質(zhì)骨料也應(yīng)是耐火粘土煅燒而成，可以與耐火骨料使用相同的耐火粘土，為了保證隔熱層的高溫性能能夠適應(yīng)于工作層，一般要求輕質(zhì)骨料中Al2O3≥48％wt,Fe203≤2％wt。輕質(zhì)骨料的煅燒溫度為1500～1600℃，其體積密度為0.7～1.0g/cm3，強(qiáng)度要大于6MPa。輕質(zhì)骨料的最大粒徑為12mm，最好小于10mm，顆粒級配一般為1.5mm＜粒徑d≤最大粒徑的顆粒占80～90％wt，粒徑d≤1.5mm的顆粒占10～20％wt。結(jié)合劑與工作層的結(jié)合劑要相應(yīng)一致，最好相同，保證兩層的同步收縮，有利于工作層與隔熱層的牢固結(jié)合，我們采用了完全相同的結(jié)合劑。
工作層與隔熱層所用粘合劑均為紙漿水溶液，通常，水與紙漿的比例為1∶1。
工作層和隔熱層配料中活性二氧化硅作添加劑，一般要求二氧化硅中SiO2≥90％wt，粒度小于5微米。
將工作層和隔熱層分別按上述組成要求配料后分別混料，按工作層與隔熱層的厚度要求填料，機(jī)壓成型。一般工作層厚度占整磚厚度的60～80％，工作層與隔熱層的結(jié)合縫設(shè)計為曲線狀，以鋸齒狀為多見。將成型后的磚坯在60～80℃的溫度下烘干，經(jīng)1520～1560℃的高溫?zé)芍频帽景l(fā)明的燒結(jié)高鋁復(fù)合磚。
該復(fù)合磚工作層的體積密度為2.40～2.70g/cm3，常溫耐壓強(qiáng)度為55～90MPa，荷重軟化開始溫度1530℃，重?zé)€變化1500℃×3h,-0.2％，熱震穩(wěn)定性(1100℃水冷)超過19次；隔熱層的體積密度≤1.7g/cm3，常溫耐壓強(qiáng)度為≥25MPa，荷重軟化開始溫度≥1400℃，重?zé)€變化1400℃×3h,-0.2％，熱震穩(wěn)定性(1100℃水冷)超過15次，導(dǎo)熱系數(shù)(350℃±25℃平均溫度)≤0.85W/m.K；工作層與結(jié)合層的結(jié)合抗折力為15～20MPa。
本發(fā)明的燒結(jié)高鋁復(fù)合磚耐火隔熱效果好，其工作層與隔熱層具有牢固的結(jié)合力，可滿足回轉(zhuǎn)窯的使用要求，工作層具有良好的耐高溫、耐酸堿、耐磨損性能，機(jī)械強(qiáng)度高，熱震穩(wěn)定性好，隔熱層隔熱性能好，強(qiáng)度高，可滿足回轉(zhuǎn)窯的技術(shù)要求，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的，該復(fù)合磚的使用壽命是同領(lǐng)域同類型耐火磚使用壽命的2～3倍，從而延長了回轉(zhuǎn)窯的使用壽命，解決了困擾著回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的一大難題。本發(fā)明復(fù)合磚也可以用于耐火、耐火隔熱等的其它熱工設(shè)備上，最高使用溫度達(dá)1500℃，該復(fù)合磚集耐火隔熱于一體，施工也非常方便。
本發(fā)明的制備方法科學(xué)合理，是在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，簡單易行，容易實施。
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1、本發(fā)明復(fù)合磚的一結(jié)構(gòu)示意圖，亦為一結(jié)構(gòu)實施例。
圖中，1工作層、2工作層骨料、3結(jié)合縫、4隔熱層骨料、5隔熱層。
工作層骨料2和隔熱層骨料4分別在工作層1和隔熱層5中起骨架作用，結(jié)合縫3為鋸齒狀。
制備方法仍然借鑒傳統(tǒng)的耐火磚的制備方法，其主要改進(jìn)在于將工作層和隔熱層分別配料、混料，然后一同成型、燒成。
制備過程中，工作層和隔熱層的配料包括骨料、骨料細(xì)粉結(jié)合劑、添加劑和粘結(jié)劑。
本發(fā)明復(fù)合磚可用下列制備方法1制備工作層的配料重量組成為耐火骨料 58％wt耐火骨料細(xì)粉結(jié)合劑37％wt活性二氧化硅添加劑5％wt外加粘結(jié)劑5％wt其中，耐火骨料用的高鋁礬土為山西高鋁礬土，骨料的化學(xué)組成為Al2O378％wt,SiO218％wt,Fe2O31.9％wt，其它2％wt。熟料的煅燒溫度為1540～1560℃，熟料的密度為3.5g/cm3，熟料顆粒的最大粒徑為5mm，顆粒級配為1.5mm＜粒徑d≤5mm的顆粒占65％wt，粒徑d≤1.5mm的顆粒占35％wt。耐火骨料細(xì)粉最大粒徑為0.09mm。
隔熱層的配料重量組成為輕質(zhì)骨料 60％wt耐火骨料細(xì)粉結(jié)合劑30％wt活性二氧化硅添加劑10％wt外加粘結(jié)劑12％wt其中，輕質(zhì)骨料所用耐火粘土的化學(xué)組成為Al2O350％wt,SiO245％wt,Fe2O31.9％wt，其它3％wt。熟料的煅燒溫度為1540～1560℃，熟料的體積密度為0.9g/cm3，熟料顆粒的最大粒徑為10mm，顆粒級配為1.5mm＜粒徑d≤10mm的顆粒占65％wt，粒徑d≤1.5mm的顆粒占35％wt。
工作層與隔熱層所用粘合劑均為水與紙漿的比例為1∶1水溶液?；钚远趸柚蠸iO2為96％，粒度小于5微米。
將工作層和隔熱層分別按上述組成要求配料后分別混料，按工作層與隔熱層的厚度比為2∶1的比例填料，機(jī)壓成型。將成型后的磚坯在60～80℃的溫度下烘干，至殘余水分小于1％，在倒煙窯中經(jīng)1520～1560℃的高溫?zé)?，制得本發(fā)明的燒結(jié)高鋁復(fù)合磚。
該復(fù)合磚工作層的的體積密度為2.55g/cm3，常溫耐壓強(qiáng)度為70MPa，荷重軟化開始溫度1530℃，重?zé)€變化1500℃×3h,-0.2％，熱震穩(wěn)定性(1100℃水冷)超過19次；隔熱層的體積密度為1.7g/cm3常溫耐壓強(qiáng)度為25MPa，荷重軟化開始溫度為1400℃，重?zé)€變化1400℃×3h,-0.2％，熱震穩(wěn)定性(1100水冷)超過15次，導(dǎo)熱系數(shù)(350℃±25平均溫度)為0.80W/m.K；工作層與結(jié)合層的結(jié)合抗折力為20MPa。
本發(fā)明復(fù)合磚也可用下列方法2制備工作層的配料重量組成為耐火骨料 55％wt耐火骨料細(xì)粉結(jié)合劑40％wt活性二氧化硅添加劑5％wt外加粘結(jié)劑6％wt熟料顆粒的最大粒徑為6mm，顆粒級配為1.5mm＜粒徑d≤6mm的顆粒占60％wt，粒徑d≤1.5mm的顆粒占40％wt。耐火骨料細(xì)粉最大粒徑為0.10mm。
隔熱層的配料重量組成為輕質(zhì)骨料 60％wt耐火骨料細(xì)粉結(jié)合劑32％wt活性二氧化硅添加劑8％wt外加粘結(jié)劑13％wt熟料顆粒的最大粒徑為9mm，顆粒級配為1.5mm＜粒徑d≤10mm的顆粒占70％wt，粒徑d≤1.5mm的顆粒占30％wt。
將工作層和隔熱層分別按上述組成要求配料后分別混料，按工作層與隔熱層的厚度比為5∶3的比例填料，填料時可將結(jié)合面控制為曲面，機(jī)壓成型。將成型后的磚坯在60～80℃的溫度下烘干，至殘余水分小于1％，在倒煙窯中經(jīng)1520～1560℃的高溫?zé)?，制得本發(fā)明的燒結(jié)高鋁復(fù)合磚。
其它與制備方法1的基本相同。
權(quán)利要求
1.一種燒結(jié)高鋁復(fù)合磚，其特征在于為層狀結(jié)構(gòu)，由工作層和隔熱層復(fù)合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒結(jié)高鋁復(fù)合磚，其特征在于工作層與隔熱層的結(jié)合縫為曲線狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒結(jié)高鋁復(fù)合磚的制備方法，依次包括配料、混料、成型和燒成，其特征在于將工作層和隔熱層分別配料、混料，然后一同成型、燒成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于工作層和隔熱層的配料包括骨料、結(jié)合劑、添加劑和粘結(jié)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于工作層的配料組成為耐火骨料 50-60％wt耐火骨料細(xì)粉結(jié)合劑35～45％wt活性二氧化硅添加劑2～5％wt外加粘結(jié)劑3.5～6.5％wt
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于隔熱層的配料組成為輕質(zhì)骨料 55～65％wt耐火骨料細(xì)粉結(jié)合劑 30～40％wt活性二氧化硅添加劑 5～10％wt外加粘結(jié)劑 12～15％wt
7.根據(jù)權(quán)利要求5、6所述的制備方法，其特征在于粘合劑為紙漿水溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燒結(jié)高鋁復(fù)合磚及其制備方法,該復(fù)合磚為工作層和隔熱層復(fù)合而成的層狀結(jié)構(gòu),具有較好的耐火隔熱效果,制備時將工作層和隔熱層分別配料、混料,然后一同成型、燒成。復(fù)合磚的工作層與隔熱層具有牢固的結(jié)合力,工作層具有良好的耐高溫、耐酸堿、耐磨損性能,強(qiáng)度高,熱震穩(wěn)定性好,隔熱層隔熱性能好,強(qiáng)度高。該復(fù)合磚可滿足回轉(zhuǎn)窯的技術(shù)要求和使用要求,可實現(xiàn)節(jié)能降耗,延長回轉(zhuǎn)窯的使用壽命。其制備方法科學(xué)合理,簡便易行。
文檔編號B32B18/00GK1225349SQ98110050
公開日1999年8月11日 申請日期1998年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月6日
發(fā)明者封立杰, 陸三保, 趙兵, 劉興書, 馬云吉, 封立洪 申請人:淄博市魯中耐火材料廠