本發(fā)明涉及炭素焙燒爐技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊及其制備方法。

背景技術(shù)：

火道墻拉磚是碳素焙燒爐火道墻的關(guān)鍵組成部分，其質(zhì)量的好壞直接影響火道墻的壽命，故火道墻拉磚的使用壽命越來越受到重視。

火道墻拉磚通常采用荷重軟化溫度高、高溫蠕變率低的燒成高鋁磚材料，燒成溫度通常在1400~1500℃左右，然而生產(chǎn)每噸燒成高鋁磚需消耗天然氣90~100m³或350Kg煤，排放900Kg CO₂ ，造成極大的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染，這與現(xiàn)代高溫工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)是不相符的。同時(shí)，在焙燒爐正常工作中，焙燒爐火道墻拉磚除要有荷重軟化溫度高、高溫蠕變率低的性能外，還要面臨著冷熱交替的溫度變化和硫化物等酸性高溫氣體的滲透及侵蝕等苛刻環(huán)境，火道墻拉磚逐漸會(huì)出現(xiàn)裂紋、變形，致使火道墻下陷、向內(nèi)凹陷等變化，影響焙燒爐的正常升溫，陽極炭塊的質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。為進(jìn)一步提升火道墻拉磚的性能，部分企業(yè)嘗試采用低水泥鋼纖維澆注料預(yù)制成型火道墻拉磚來提高其抗熱震穩(wěn)定性，但在耐侵蝕方面效果仍不理想，在上述工作環(huán)境中很快被腐蝕，材料使用壽命有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的在于提供一種碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊及其制備方法，其高溫蠕變率、荷重軟化溫度等性能達(dá)到燒成拉磚的水平，其強(qiáng)度、抗熱震穩(wěn)定性和抗硫化物侵蝕等性能方面明顯優(yōu)于燒成拉磚。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊，所述碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊由混合料和外加劑經(jīng)混合、加水?dāng)嚢?、澆注成型、養(yǎng)護(hù)、烘烤而成；所述混合料由60~80wt%的高鋁礬土熟料、5~20wt%的碳化硅、3~10wt%的硅灰、3~10wt%的氧化鋁粉、3~10wt%的藍(lán)晶石細(xì)粉、3~10wt%的純鋁酸鈣水泥、3~10wt%的金屬硅粉組成，所述外加劑與混合料的質(zhì)量比為100：0.2~2。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述的高鋁礬土熟料中的Al₂O₃≥75wt%，高鋁礬土熟料的粒徑＜8mm。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述的碳化硅中的SiC≥97wt%；碳化硅的粒徑＜1mm。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述的硅微粉SiO₂≥92wt%；硅微粉的粒徑＜0.005μm。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述的氧化鋁粉Al₂O₃≥99wt%；氧化鋁粉的粒徑＜44μm。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述的藍(lán)晶石細(xì)粉Al₂O₃≥53wt%；藍(lán)晶石細(xì)粉的粒徑＜0.074mm。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述的純鋁酸鈣水泥Al₂O₃≥70wt%，純鋁酸鈣水泥的粒徑＜44μm。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述的金屬硅粉Si≥97wt%；金屬硅粉的粒徑＜0.074mm。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述外加劑為水溶性防爆纖維、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、檸檬酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈉中的一種或幾種。

本發(fā)明并提供了上述碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊的制備方法，該制備方法的工藝步驟為：

（1）、選取高鋁礬土熟料、碳化硅、硅灰、氧化鋁粉、藍(lán)晶石細(xì)粉、純鋁酸鈣水泥、金屬硅粉做原料，選取水溶性防爆纖維、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、檸檬酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈉中的一種做外加劑；

（2）、將上述混合料與外加劑混合，加水?dāng)嚢杈鶆?，得到粘稠料?/p>

（3）、將加水?dāng)嚢杈鶆虻恼吵砹霞尤氲侥＞邇?nèi)，用澆注振動(dòng)成型方法分塊成型；

（4）、自然養(yǎng)護(hù)24~48h；

（5）、在110℃~300℃條件下烘烤24~48h，即得碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)配料、加水、攪拌、澆注、烘烤后即可使用，減少了燒成磚繁瑣的加工工序，同時(shí)本發(fā)明的拉磚無需高溫?zé)?，在焙燒爐焙燒過程中利用其溫度通過結(jié)合劑、超細(xì)粉和優(yōu)良的外加劑自行完成燒結(jié)，節(jié)約了資源、保護(hù)了環(huán)境。在澆注成型過程中，硅微粉和氧化鋁粉、藍(lán)晶石細(xì)粉充分填充了澆注料內(nèi)部氣孔，降低了氣孔率；在預(yù)制塊烘烤過程中外加劑水溶性防爆纖維會(huì)融化在澆注料內(nèi)部留下細(xì)微的毛細(xì)孔通道，有利于及時(shí)排出水分，避免出現(xiàn)裂紋、斷裂；工作條件下金屬硅粉會(huì)轉(zhuǎn)成SiO₂或SiO蒸汽并封閉預(yù)制塊表面的絕大部分氣孔，大幅度提高硫化物腐蝕程度，使預(yù)制塊顯著的阻隔硫化物等有害物質(zhì)對(duì)澆注料本體的滲透及侵蝕，也從而提升火道墻拉磚的抗侵蝕能力；更重要的是在焙燒爐工作條件中結(jié)合劑、超細(xì)粉和外加劑完成燒結(jié)，大大提高了中、高溫強(qiáng)度。

所制得的碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊AL₂O₃：60~70%；常溫耐壓：100~130MPa；高溫抗折強(qiáng)度(1350℃×0.5h):≥8~12MPa；抗熱震穩(wěn)定性（1100℃水冷，次）：≥45~55；1100℃×3h耐酸侵蝕：無明顯侵蝕和滲透；荷重軟化溫度(0.2MPa×0.6%)：1550~1610℃；高溫蠕變率(0.2MPa，1280℃，28h):0.295~0.3。

本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低，工藝簡(jiǎn)單，節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的特點(diǎn)，高溫蠕變率、荷重軟化溫度等性能達(dá)到燒成拉磚的水平，強(qiáng)度、抗熱震穩(wěn)定性和抗硫化物侵蝕等性能方面明顯優(yōu)于燒成拉磚的特點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。

為避免重復(fù)，先將本具體實(shí)施方式所涉及到的原料的粒徑統(tǒng)一描述如下，在實(shí)施例中不再贅述。

高鋁礬土熟料中的Al₂O₃≥75wt%，高鋁礬土熟料的粒徑＜8mm；碳化硅中的SiC≥97wt%，碳化硅的粒徑＜1mm；SiO₂≥92wt%，硅微粉的粒徑＜0.005μm；；氧化鋁粉Al₂O₃≥99wt%，氧化鋁粉的粒徑＜44μm；藍(lán)晶石細(xì)粉Al₂O₃≥53wt%，藍(lán)晶石細(xì)粉的粒徑＜0.074mm；純鋁酸鈣水泥Al₂O₃≥70wt%，純鋁酸鈣水泥的粒徑＜44μm；金屬硅粉Si≥97wt%，金屬硅粉的粒徑＜0.074mm。

實(shí)施例1：

以70~80wt%的高鋁礬土熟料、3~8wt%的碳化硅、3~10wt%的硅灰、3~5wt%的氧化鋁粉、3~10wt%的藍(lán)晶石細(xì)粉、3~5wt%的純鋁酸鈣水泥和3~8wt%的金屬硅粉為原料，再外加0.1 wt%防爆纖維、0.2 wt%的三聚磷酸鈉做外加劑，混合均勻、加水?dāng)嚢?，放入模具?nèi)，用澆注振動(dòng)成型方法分塊成型，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)24h后，最后在110℃~300℃條件下烘烤24h，即得碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊。

本實(shí)施例1制得的碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊Al₂O₃：65~70%；常溫耐壓：110~130MPa；高溫抗折強(qiáng)度(1350℃×0.5h)：≥10~12MPa；抗熱震穩(wěn)定性（1100℃水冷，次）：≥45~48；1100℃×3h耐酸侵蝕：無明顯侵蝕和滲透；荷重軟化溫度(0.2MPa×0.6%)：1600~1610℃；高溫蠕變率(0.2MPa，1280℃，28h)：0.295~0.0.298。

實(shí)施例2：

以65~75wt%的高鋁礬土熟料、10~15wt%的碳化硅、3~5wt%的硅灰、5~10wt%的氧化鋁粉、5~8wt%的藍(lán)晶石細(xì)粉、4~8wt%的純鋁酸鈣水泥和3~5wt%的金屬硅粉為原料，再外加0.1 wt%防爆纖維、0.2 wt%的六偏磷酸鈉做外加劑，混合均勻、加水?dāng)嚢瑁湃肽＞邇?nèi)，用澆注振動(dòng)成型方法分塊成型，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)36h后，最后在110℃~300℃條件下烘烤24h，即得碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊。

本實(shí)施例2制得的碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊Al₂O₃ ：60~65%；常溫耐壓：100~120MPa；高溫抗折強(qiáng)度(1350℃×0.5h):≥8~10MPa；抗熱震穩(wěn)定性（1100℃水冷，次）：≥45~50；1100℃×3h耐酸侵蝕：無明顯侵蝕和滲透；荷重軟化溫度(0.2MPa×0.6%)：1580~1600℃；高溫蠕變率(0.2MPa，1280℃，28h)：0.297~0.3。

實(shí)施例三：

以60~70wt%的高鋁礬土熟料、10~20wt%的碳化硅、3~5wt%的硅灰、3~8wt%的氧化鋁粉、5~10wt%的藍(lán)晶石細(xì)粉、5~10wt%的純鋁酸鈣水泥和4~6wt%的金屬硅粉為原料，再外加0.1 wt%防爆纖維、0.2 wt%的檸檬酸鈉做外加劑，混合均勻、加水?dāng)嚢?，放入模具?nèi)，用澆注振動(dòng)成型方法分塊成型，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)36h后，最后在110℃~300℃條件下烘烤48h，即得碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊。

本實(shí)施例3制得的碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊Al₂O₃：60~65%；常溫耐壓：100~125MPa；高溫抗折強(qiáng)度(1350℃×0.5h)：≥9~11MPa；抗熱震穩(wěn)定性（1100℃水冷，次）：≥50~55；1100℃×3h耐酸侵蝕：無明顯侵蝕和滲透；荷重軟化溫度(0.2MPa×0.6%)：1580~1610℃；高溫蠕變率(0.2MPa，1280℃，28h)：0.297~0.3。

實(shí)施例四：

以65~70wt%的高鋁礬土熟料、5~10wt%的碳化硅、3~5wt%的硅灰、5~8wt%的氧化鋁粉、5~10wt%的藍(lán)晶石細(xì)粉、8~10wt%的純鋁酸鈣水泥和5~7wt%的金屬硅粉為原料，再外加0.1 wt%防爆纖維、0.2 wt%的檸檬酸鈉、0.15 wt%的木質(zhì)素磺酸鈉做外加劑，混合均勻、加水?dāng)嚢?，放入模具?nèi)，用澆注振動(dòng)成型方法分塊成型，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)48h后，最后在110℃~300℃條件下烘烤48h，即得碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊。

本實(shí)施例4制得的碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊Al₂O₃ ：60~65%；常溫耐壓：100~115MPa；高溫抗折強(qiáng)度(1350℃×0.5h)：≥8~9MPa；抗熱震穩(wěn)定性（1100℃水冷，次）：≥48~52；1100℃×3h耐酸侵蝕：無明顯侵蝕和滲透；荷重軟化溫度(0.2MPa×0.6%)：1560~1600℃；高溫蠕變率(0.2MPa，1280℃，28h)：0.296~0.3。

實(shí)施例五：

以75~80wt%的高鋁礬土熟料、5~10wt%的碳化硅、3~10wt%的硅灰、5~10wt%的氧化鋁粉、5~10wt%的藍(lán)晶石細(xì)粉、5~8wt%的純鋁酸鈣水泥和3~6wt%的金屬硅粉為原料，再外加0.1 wt%防爆纖維、0.1 wt%的檸檬酸鈉、0.1 wt%的三聚磷酸鈉、0.15 wt%的木質(zhì)素磺酸鈉做外加劑，混合均勻、加水?dāng)嚢?，放入模具?nèi)，用澆注振動(dòng)成型方法分塊成型，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)36h后，最后在110℃~300℃條件下烘烤36h，即得碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊。

本實(shí)施例5制得的碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊Al₂O₃：65~70%；常溫耐壓：115~125MPa；高溫抗折強(qiáng)度(1350℃×0.5h)：≥9~12MPa；抗熱震穩(wěn)定性（1100℃水冷，次）：≥46~48；1100℃×3h耐酸侵蝕：無明顯侵蝕和滲透；荷重軟化溫度(0.2MPa×0.6%)：1600~1610℃；高溫蠕變率(0.2MPa，1280℃，28h)：0.297~0.3。

本具體實(shí)施方式所用的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)配料、加水、攪拌、澆注、烘烤后即可使用，減少了燒成磚繁瑣的加工工序，同時(shí)本發(fā)明的拉磚無需高溫?zé)?，在焙燒爐焙燒過程中利用其溫度通過結(jié)合劑、超細(xì)粉和優(yōu)良的外加劑自行完成燒結(jié)，節(jié)約了資源、保護(hù)了環(huán)境。在澆注成型過程中，硅微粉和氧化鋁粉、藍(lán)晶石細(xì)粉充分填充了澆注料內(nèi)部氣孔，降低了氣孔率；在預(yù)制塊烘烤過程中外加劑水溶性防爆纖維會(huì)融化在澆注料內(nèi)部留下細(xì)微的毛細(xì)孔通道，有利于及時(shí)排出水分，避免出現(xiàn)裂紋、斷裂；工作條件下金屬硅粉會(huì)轉(zhuǎn)成SiO₂或SiO蒸汽并封閉預(yù)制塊表面的絕大部分氣孔，大幅度提高硫化物腐蝕程度，使預(yù)制塊顯著的阻隔硫化物等有害物質(zhì)對(duì)澆注料本體的滲透及侵蝕，也從而提升火道墻拉磚的抗侵蝕能力；更重要的是在焙燒爐工作條件中結(jié)合劑、超細(xì)粉和外加劑完成燒結(jié)，大大提高了中、高溫強(qiáng)度。

所制得的碳素焙燒爐火道墻拉磚預(yù)制塊Al₂O₃：60~70%；常溫耐壓：100~130MPa；高溫抗折強(qiáng)度(1350℃×0.5h)：≥8~12MPa；抗熱震穩(wěn)定性（1100℃水冷，次）：≥45~55；1100℃×3h耐酸侵蝕：無明顯侵蝕和滲透；荷重軟化溫度(0.2MPa×0.6%)：1550~1610℃；高溫蠕變率(0.2MPa，1280℃，28h)：0.295~0.3。

本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低，工藝簡(jiǎn)單，節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的特點(diǎn)，高溫蠕變率、荷重軟化溫度等性能達(dá)到燒成拉磚的水平，強(qiáng)度、抗熱震穩(wěn)定性和抗硫化物侵蝕等性能方面明顯優(yōu)于燒成拉磚的特點(diǎn)。其性能參數(shù)對(duì)比如下表：