專利名稱：：一種球式熱風(fēng)爐用剛玉質(zhì)耐火球及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及耐火材料生產(chǎn)
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種球式熱風(fēng)爐用剛玉質(zhì)耐火球及其制備方法。該剛玉質(zhì)耐火球可用于大中型高爐球式熱風(fēng)爐的高溫段和中溫段。
背景技術(shù)：
：目前，球式熱風(fēng)爐以其具有的占地小、熱效率高、投資少的優(yōu)點正在取代傳統(tǒng)的熱風(fēng)爐。為了提高大中型球式熱風(fēng)爐的穩(wěn)定性，提高其風(fēng)溫，則需要有高質(zhì)量的耐火球來支持。迄今為止，在大中型高爐球式熱風(fēng)爐的高溫段和中溫段多采用鎂鋁球和高鋁球，雖說鎂鋁球具有密度大、熱容量高、蓄熱能力強、抗堿性能好等優(yōu)點，但鎂鋁球的強度低、抗熱震性差、在使用中容易水化破損、不能適宜酸性渣的侵蝕，使用壽命低。則高鋁球的強度低、密度小、抗化學(xué)侵蝕性差、在使用中容易變形堵塞氣體通道，使換球周期短，不能滿足大中型球式熱風(fēng)爐的使用。為了適應(yīng)球式熱風(fēng)爐技術(shù)大型化，解決球床壽命低的問題，研制開發(fā)新材質(zhì)耐火球是當(dāng)務(wù)之急。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處，在充分利用資源、節(jié)能降耗前提下，提供一種球式熱風(fēng)爐用剛玉質(zhì)耐火球及其制備方法。該剛玉質(zhì)耐火球是充分利用含氧化鋯物料、含莫來石為主相的物料結(jié)合剛玉、ct~^Al203顆粒和高鋁礬土熟料，并且加入添加劑，采用干法共同混磨工藝制備細粉料，在高溫下燒成的高性能耐火球，它可取代現(xiàn)有技術(shù)的鎂鋁球、高鋁球，廣泛用于大中型球式熱風(fēng)爐的高溫段和中溫段。本發(fā)明目的可通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)4本發(fā)明的球式熱風(fēng)爐用剛玉質(zhì)耐火球包括下述主料、結(jié)合劑和添加劑；其中所述主料包括下述重量百分比的原料粒度5~3mm的剛玉0~15%、粒度3lmm的剛玉30~60%、粒度l0.088mm的剛玉5~30%、粒度小于0.044mm的剛玉010%、粒度小于0.088mm的高鋁磯土熟料1025%、01—八1203顆粒2~10%、含氧化鋯物料110%、粘土28%、莫來石或含莫來石為主相物料210%;所述結(jié)合劑的加入量為主料重量的1~6%;所述添加劑的加入量為主料重量的0~1%。本發(fā)明中所述剛玉是白剛玉、亞白剛玉、棕剛玉或板狀剛玉中的任意一種或多種組合；其中白剛玉中AIA的含量》98呢，亞白剛玉中Al203的含量》97%、板狀剛玉中A:U03的含量^9鄉(xiāng)、棕剛玉中Al203的含量》95W，棕剛玉必須是傾倒?fàn)t法生產(chǎn)的。本發(fā)明中所述高鋁礬土熟料中Al203的含量》88呢。本發(fā)明中所述0C"^Al2O3顆粒的粒度小于0.2mm;所述含氧化鋯物料的粒度小于0.044mm;所述粘土的粒度小于0.088mm;所述含莫來石為主相的物料的粒度小于0.088mm。所述結(jié)合劑為熬制的木質(zhì)素磺酸鈣溶液，其溶液比重為1.22g/cm3~1.28g/cm3。所述的添加劑為電熔鎂砂或輕燒鎂粉中的任意一種或兩種組合，其粒度均小于0.088mm;所述電熔鎂砂中MgO的含量》98%，所述輕燒鎂粉中MgO的含量》96%。所述a—Al203顆粒中AI203的含量》98%。所述含氧化鋯物料為工業(yè)氧化鋯、氧化鋯磚、鋯英石粉、鋯剛玉磚、鋯英石磚、鋯質(zhì)水口、鋯莫來石磚、氧化鋯坩堝、氧化鋯加熱元件中的任意一種或多種組合；其中工業(yè)氧化鋯中Zr02的含量》99呢、氧化鋯磚中Zr02的含量》97%、鋯英石粉中Zr02的含量》649&、鋯剛玉磚中Zr02的含量》30%、鋯英石磚中ZrO2的含量》50y。、鋯質(zhì)水口中Zr02的含量^6396、鋯莫來石磚中Zr02的含量》7y。、氧化鋯坩堝中Zr02的含量》92Q/。、氧化鋯加熱元件Zr02的含量》91%。所述含莫來石為主相的物料為合成莫來石、天然莫來石、莫來石磚、陶瓷輥棒中的任意一種或多種組合；其中合成莫來石中莫來石相的含量》95%，八1203的含量》65%、天然莫來石中莫來石相的含量>75%，Al203的含量》68呢、5莫來石磚中莫來石相的含量>75%，AI203的含量》65%、陶瓷輥棒中莫來石相的含量》90%，八1203的含量》65%。本發(fā)明的制備方法如下-本發(fā)明的制備方法是采現(xiàn)有技術(shù)的制制備方法來生產(chǎn)的，包括下述步驟:困料、回碾、機壓成型、坯體干燥，之后入隧道窯燒制而成；其燒制溫度為1450。C160(TC。本發(fā)明中所述的結(jié)合劑木質(zhì)素磺酸鈣溶液，熬開后熬制的時間大于2小時，其溶液比重為L22g/cm31.28g/cm3。本發(fā)明中所述的粒度小于0.2mm的01—八1203顆粒、粒度小于0.044mm含氧化鋯物料、粒度小于0.088mm的添加劑(電熔鎂砂或輕燒鎂粉中的任意一種或兩種組合)是采用干法共同混磨的方法制備而成的細粉料；細粉料粒度應(yīng)全部小于0.02mm(500目)；所述共同混磨的方法所采用的球磨機內(nèi)襯為剛玉質(zhì)陶瓷研磨襯磚，陶瓷研磨介質(zhì)球為剛玉質(zhì)陶瓷研磨介質(zhì)球或氧化鋯陶瓷研磨介質(zhì)球，其中剛玉質(zhì)陶瓷研磨襯磚和剛玉質(zhì)陶瓷研磨介質(zhì)球AIA的含量》95%，氧化鋯陶瓷研磨介質(zhì)球Zr02的含量》949L相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果-a、由于本發(fā)明細粉料是由a-Al203顆粒、添加劑、含氧化鋯物料等三種原料，以干粉共磨工藝制成，混合共磨粉粒度應(yīng)全部小于0.02mm(500目)。這就可充分提高產(chǎn)品的分散均勻度，對降低氣孔、增加體積密度、降低燒成溫度促使高溫剛玉莫來石相的形成，有著非常重要的作用。b、本發(fā)明充分利用含氧化鋯物料和含莫來石為主相的物料，含氧化鋯物料可用鋼鐵行業(yè)、玻璃行業(yè)或有色金屬行業(yè)回收的含氧化鋯的耐火材料代替，此種含氧化鋯的耐火材料經(jīng)過了長時間的高溫使用，經(jīng)過出雜再次利用非常穩(wěn)定，對提高耐火球的抗熱震性和熱容量大有用處。含莫來石為主相的物料可用鋼鐵行業(yè)和陶瓷行業(yè)回收的含莫來石為主相的耐火材料代替，此種含莫來石為主相的耐火材料的莫來石相發(fā)育完全，再次利用對產(chǎn)品高溫使用性能非常有利。這在資源日趨緊張的今天無疑意義重大，且節(jié)約了原料成本。c、本發(fā)明用含氧化鋯物料、含莫來石為主相的物料結(jié)合剛玉、a—Al203顆粒和高鋁礬土熟料，并且加入添加劑，經(jīng)隧道窯1450。C160(TC高溫?zé)?，產(chǎn)生穩(wěn)定的高溫剛玉莫來石相，對產(chǎn)品的使用性能大大提高。d、本發(fā)明采用的球磨機內(nèi)襯為剛玉質(zhì)陶瓷研磨襯磚，陶瓷研磨介質(zhì)球為剛玉質(zhì)陶瓷研磨介質(zhì)球或氧化鋯陶瓷研磨介質(zhì)球，此種襯磚和瓷球磨損下來的物料對產(chǎn)品有益無害。e、本發(fā)明的產(chǎn)品具有顯氣孔率低、體積密度高、常溫耐壓強度高、荷重軟化溫度高、抗熱震性能好、熱容量大等優(yōu)點，從而使產(chǎn)品能達到高溫送風(fēng)的目的，且使用過程中不粉化破損、不粘結(jié)變形，達到球式熱風(fēng)爐長壽化，并可重復(fù)使用。f、該發(fā)明的產(chǎn)品成品率高，特別是采用混合共磨粉后使產(chǎn)品的外表更加美觀，成品率可達99%以上。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)鎂鋁球和高鋁球采用同等直徑耐火球性能對照表見附表l。附表l指x^名鎂鋁球機制C60高鋁球機制C60本發(fā)明剛玉質(zhì)耐火球機制C60顯氣孔率％《212217體積密度g/cm3>2.752.653.15常溫耐壓強度KN/球》172550荷重軟化開始溫度C>152014801620熱震穩(wěn)定性1100'C水冷次>31510綜上所述，由于本發(fā)明采用干粉共磨工藝，且在能源日趨緊張的今天，充分合理利用回收原料經(jīng)高溫?zé)?，使其產(chǎn)生穩(wěn)定的高溫剛玉莫來石相，生產(chǎn)出顯氣孔率小于17%、體積密度大于3.15g/cm3、常溫耐壓強度大于50KN/球、荷重軟化開始溫度(100N/球)大于1620°C、抗熱震穩(wěn)定性(IIO(TC水冷)大于10次、蠕變率低、蓄熱能力大、抗化學(xué)侵蝕性高、不粉化、不破損的優(yōu)7質(zhì)復(fù)合耐火球。該剛玉質(zhì)耐火球成本低，具有推廣應(yīng)用價值。具體實施例方式本發(fā)明以下將結(jié)合實施例作進一步描述，但并不限制本發(fā)明。本發(fā)明的各實施例中的各原料重量百分比見附表2:附表2實施例重量％原料\規(guī)格\實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5剛玉5~3mm15580103lmm3045386035l~0.088mm15512520<0.044mm000105髙鋁礬土熟料<0.088mm1725201010a—Ah03顆粒<0.2mra104424工業(yè)氧化鋯或氧化鋯磚或氧化鋯坩堝或氧化鋯加熱元件<0.044mm10030鋯英石粉或鋯英石磚或鋯質(zhì)水口<0.044mm06902鋯剛玉磚或鋯莫來石磚<0.044mm00008合成莫來石或天然莫來石或莫來石磚或陶瓷輥棒<0.088mm105522粘土<0.088mm2484結(jié)合劑(木質(zhì)素磺酸鈣溶液)1.22g/cm31.28g/cm346424添加劑(電熔鎂砂、輕燒鎂粉)<0.088mm0.50001實施例l8a、按附表2中實施例1所對應(yīng)的原料、規(guī)格、重量百分比稱取粒度小于0.2mm的a-—A1203顆粒、粒度小于0.044mm含氧化鋯物料、粒度小于0.088mm的添加劑(電熔鎂砂或輕燒鎂粉中的任意一種或兩種組合)，采用干法共同混磨的方法制備成粒度全部小于0.02mm(500目)的細粉料(所述共同混磨的方法所采用的球磨機內(nèi)襯為剛玉質(zhì)陶瓷研磨襯磚，陶瓷研磨介質(zhì)球為剛玉質(zhì)陶瓷研磨介質(zhì)球或氧化鋯陶瓷研磨介質(zhì)球，其中剛玉質(zhì)陶瓷研磨襯磚和剛玉質(zhì)陶瓷研磨介質(zhì)球AI203的含量》95%，氧化鋯陶瓷研磨介質(zhì)球Zr02的含量^94%。)，備用；b、按表2中實施例1所對應(yīng)的粒度小于0.088mm的高鋁礬土熟料、粒度53mm的剛玉、粒度3lmm的剛玉、粒度l~0.088mm的剛玉、粒度小于0.088mm的粘土、粒度小于0.088mm的莫來石或含莫來石為主相物料粉以及顆粒原料、規(guī)格、重量百分比稱取所需原料，備用；c、按表2中實施例1所對應(yīng)的原料、規(guī)格、重量百分比稱取結(jié)合劑——熬開的木質(zhì)素磺酸鈣溶液，備用；d、將步驟a、b所取得的細粉料以及顆粒原料混合，并將步驟c的結(jié)合劑——熬開的木質(zhì)素磺酸鈣溶液加入，按常規(guī)工藝濕碾困料；e、待困料24小時以上時，開始回碾、機壓成型、坯體干燥，按傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)，干燥坯體后備用。f、將干燥后的坯體裝入隧道窯，按1550'C燒成，保溫8小時，出窯。產(chǎn)品出窯后，對其理化指標，外觀質(zhì)量進行檢驗；將檢驗合格的產(chǎn)品包裝入庫。其它實施例2、3、4、5的制備方法均與實施例1相同，各實施例所需的原料、規(guī)格及其重量百分比均在附表2中給出。實施例的成品理化指標見表3。9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1、一種球式熱風(fēng)爐用剛玉質(zhì)耐火球，其特征在于所述剛玉質(zhì)耐火球包括下述主料、結(jié)合劑和添加劑；其中所述主料包括下述重量百分比的原料粒度5～3mm的剛玉0～15％、粒度3～1mm的剛玉30～60％、粒度1～0.088mm的剛玉5～30％、粒度小于0.044mm的剛玉0～10％、粒度小于0.088mm的高鋁礬土熟料10～25％、α-Al2O3顆粒2～10％、含氧化鋯物料1～10％、粘土2～8％、莫來石或含莫來石為主相物料2～10％；所述結(jié)合劑的加入量為主料重量的1～6％；所述添加劑的加入量為主料重量的0～1％。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的球式熱風(fēng)爐用剛玉質(zhì)耐火球，其特征在于所述剛玉是白剛玉、亞白剛玉、棕剛玉或板狀剛玉中的任意一種或多種組合；其中白剛玉中Al203的含量》98W，亞白剛玉中Al203的含量》97。/。、板狀剛玉中八1203的含量》99%、棕剛玉中Al203的含量》95。/。，棕剛玉必須是傾倒?fàn)t法生產(chǎn)的。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的球式熱風(fēng)爐用剛玉質(zhì)耐火球，其特征在于所述高鋁礬土熟料中八1203的含量》88%。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的球式熱風(fēng)爐用剛玉質(zhì)耐火球，其特征在于所述01—八1203顆粒的粒度小于0.2mm，且01—^203顆粒中AI203的含量>98%;所述含氧化鋯物料的粒度小于0.044mm;所述粘土的粒度小于0.088mm;所述含莫來石為主相的物料的粒度小于0.088mm。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的球式熱風(fēng)爐用剛玉質(zhì)耐火球，其特征在于所述結(jié)合劑為熬制的木質(zhì)素磺酸鈣溶液，其溶液比重為1.22g/cm3~1.28g/Cm3。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的球式熱風(fēng)爐用剛玉質(zhì)耐火球，其特征在于所述的添加劑為電熔鎂砂或輕燒鎂粉中的任意一種或兩種組合，其粒度均小于0.088mm;所述電熔鎂砂中MgO的含量》98%，所述輕燒鎂粉中MgO的含量》96%。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的球式熱風(fēng)爐用剛玉質(zhì)耐火球，其特征在于所述含氧化鋯物料為工業(yè)氧化鋯、氧化鋯磚、鋯英石粉、鋯剛玉磚、鋯英石磚、鋯質(zhì)水口、鋯莫來石磚、氧化鋯坩堝、氧化鋯加熱元件中的任意一種或多種組合；其中工業(yè)氧化鋯中Zr02的含量》99y。、氧化鋯磚中Zr02的含量>97°/0、鋯英石粉中Zr02的含量》649&、鋯剛玉磚中ZrO2的含量》30。/Q、鋯英石磚中Zr02的含量》5(m、鋯質(zhì)水口中Zr02的含量》63。/(K鋯莫來石磚中Zr02的含量》7%、氧化鋯坩堝中Zr02的含量》92。/。、氧化鋯加熱元件Zr02的含量>91%。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的球式熱風(fēng)爐用剛玉質(zhì)耐火球，其特征在于所述含莫來石為主相的物料為合成莫來石、天然莫來石、莫來石磚、陶瓷輥棒中的任意一種或多種組合；其中合成莫來石中莫來石相的含量>95%，AI203的含量》65%、天然莫來石中莫來石相的含量>75%，八1203的含量》68%、莫來石磚中莫來石相的含量》75%，Al203的含量》65y。、陶瓷輥棒中莫來石相的含量>90%，八1203的含量》65%。9、一種適用于權(quán)利要求1所述的球式熱風(fēng)爐用剛玉質(zhì)耐火球的制備方法，其特征在于所述制備方法包括下述步驟困料、回碾、機壓成型、坯體千燥，之后入隧道窯燒制而成，其燒制溫度為1450°C~1600°C。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于粒度小于0.2mm的a—八1203顆粒、粒度小于0.044mm含氧化鋯物料、粒度小于0.088mm的添加劑是采用干法共同混磨的方法制備而成的細粉料；所述共同混磨的方法制備而成的細粉料粒度應(yīng)全部小于0.02mm;所述共同混磨的方法所采用的球磨機內(nèi)襯為剛玉質(zhì)陶瓷研磨襯磚，陶瓷研磨介質(zhì)球為剛玉質(zhì)陶瓷研磨介質(zhì)球或氧化鋯陶瓷研磨介質(zhì)球，其中剛玉質(zhì)陶瓷研磨襯磚和剛玉質(zhì)陶瓷研磨介質(zhì)球八1203的含量》95%,氧化鋯陶瓷研磨介質(zhì)球Zr02的含量》94yo。全文摘要一種球式熱風(fēng)爐用剛玉質(zhì)耐火球及其制備方法，其特征在于所述剛玉質(zhì)耐火球包括下述主料、結(jié)合劑和添加劑；其中所述主料包括下述重量百分比的原料粒度5～3mm的剛玉0～15％、粒度3～1mm的剛玉30～60％、粒度1～0.088mm的剛玉5～30％、粒度小于0.044mm的剛玉0～10％、粒度小于0.088mm的高鋁礬土熟料10～25％、α-Al₂O₃顆粒2～10％、含氧化鋯物料1～10％、粘土2～8％、莫來石或含莫來石為主相物料2～10％；所述結(jié)合劑的加入量為主料重量的1～6％；所述添加劑的加入量為主料重量的0～1％。本發(fā)明的制備方法采用困料、回碾、機壓成型、坯體干燥，之后入隧道窯燒制而成，其燒制溫度為1450℃～1600℃。文檔編號C21B9/00GK101555151SQ20091006499公開日2009年10月14日申請日期2009年5月25日優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日發(fā)明者劉永升,劉永春,宋繼昌,潘之雄申請人:鞏義市金嶺耐火材料有限公司