一種碳素焙燒爐火道墻用導(dǎo)熱節(jié)能耐火磚及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及碳素焙燒爐技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種碳素焙燒爐火道墻用導(dǎo)熱節(jié) 能耐火磚及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代碳素工業(yè)中，用焙燒爐生產(chǎn)陽極碳塊已經(jīng)十分普遍，碳素焙燒爐的主要任 務(wù)是焙燒電解鋁用陽極碳塊。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)的焙燒爐火道墻由粘土耐火磚砌筑而成，燃料在火道內(nèi)進(jìn)行燃燒，并通 過耐火磚墻將熱量傳遞給臨近料箱內(nèi)的陽極碳塊，陽極碳塊在不接觸火焰的氣氛中焙燒。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)的火道墻所用粘土耐火磚，由于材料的熱導(dǎo)率差，傳導(dǎo)性能不好，造成焙 燒爐爐內(nèi)溫度分布不均，蓄熱損失較大，燃料消耗高，影響了產(chǎn)品質(zhì)量，不僅會使燃料消耗 大幅增加，同時(shí)也因其熱震穩(wěn)定性能低，荷重軟化溫度不高，高溫抗折強(qiáng)度低，高溫使用過 程中尺寸收縮的缺陷，會造成火道墻過早的出現(xiàn)變形、斷裂，過快的受到損壞，生產(chǎn)受到損 失。
[0005] 因此，在現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，在節(jié)能降耗，減少大氣污染的大形勢下，如何降低 能耗，提高熱效率，降低排污、提高窯爐使用時(shí)間已成為其技術(shù)進(jìn)步關(guān)鍵。作為熱源的載 體一一煙氣的通道，火道墻用耐火磚的選擇是否合理對提高焙燒爐使用壽命和降低焙燒爐 熱耗起著十分關(guān)鍵的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種碳素焙燒爐火道墻用導(dǎo)熱 節(jié)能耐火磚及其制備方法，本發(fā)明所制備的碳素焙燒爐火道墻用導(dǎo)熱節(jié)能耐火磚克服了現(xiàn) 有耐火磚熱震穩(wěn)定性能小、荷重軟化溫度低、高溫抗折強(qiáng)度低、高溫使用過程中磚尺寸收縮 造成墻體裂縫大、高溫蠕變率大的缺陷。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0008] -種碳素焙燒爐火道墻用導(dǎo)熱節(jié)能耐火磚，由骨料、混合細(xì)粉以及外加劑組成，所 述骨料、混合細(xì)粉以及外加劑的質(zhì)量比為53~57 : 43~48 : 3~8;
[0009] 所述骨料由莫來石顆粒、紅柱石顆粒、碳化硅顆粒、三級高鋁礬土顆粒、高鋁剛玉 顆粒中的三種或三種以上組分混合而成，所述骨料的粒徑為0. 1~5mm;
[0010] 所述混合細(xì)粉由特級高鋁礬土細(xì)粉、硅線石細(xì)粉、碳化硅細(xì)粉、棕剛玉細(xì)粉、氧化 鋁細(xì)粉、紅柱石細(xì)粉、優(yōu)質(zhì)結(jié)合粘土細(xì)粉、金屬硅細(xì)粉中的四種或四種以上組分混合而成， 所述混合細(xì)粉的粒徑小于0. 088mm;
[0011] 所述外加劑為木質(zhì)素磺酸鈣粉。
[0012] 作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，以骨料的總質(zhì)量計(jì)，所述莫來石顆粒的質(zhì)量份數(shù)為 10~20、所述紅柱石顆粒的質(zhì)量份數(shù)為5~10、所述碳化硅顆粒的質(zhì)量份數(shù)為5~10、所 述三級高鋁礬土顆粒的質(zhì)量份數(shù)為20~35、所述高鋁剛玉顆粒的質(zhì)量份數(shù)為5~10。
[0013] 作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，以混合細(xì)粉的總質(zhì)量計(jì)，所述特級高鋁礬土細(xì)粉的 質(zhì)量份數(shù)為10~20、所述娃線石細(xì)粉的質(zhì)量份數(shù)為5~10、所述碳化娃細(xì)粉的質(zhì)量份數(shù)為 5~12、所述棕剛玉細(xì)粉的質(zhì)量份數(shù)為5~10、所述氧化鋁細(xì)粉的質(zhì)量份數(shù)為3~8、所述 紅柱石細(xì)粉的質(zhì)量份數(shù)為5~10、所述優(yōu)質(zhì)結(jié)合粘土細(xì)粉的質(zhì)量份數(shù)為5~11、所述金屬 硅細(xì)粉的質(zhì)量份數(shù)為1~3。
[0014] 作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述莫來石顆粒料、紅柱石顆粒料、三級高鋁礬土顆 粒料中A1203含量彡60%;
[0015] 所述特級高鋁礬土細(xì)粉、棕剛玉細(xì)粉、高鋁剛玉顆粒料的A1203含量彡85% ;
[0016] 所述優(yōu)質(zhì)結(jié)合粘土細(xì)粉的A1203含量彡30% ;
[0017] 硅線石細(xì)粉的A1203含量彡55% ;
[0018] 所述氧化鋁細(xì)粉中A1203含量多98 %。
[0019] 所述碳化硅顆粒、碳化硅細(xì)粉中SiC含量多90% ;
[0020] 所述金屬硅細(xì)粉中Si彡95%。
[0021] 作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述莫來石顆粒料的粒徑為0. 1~3mm;
[0022] 所述高錯(cuò)剛玉顆粒、碳化娃顆粒、紅柱石顆粒的粒徑為0. 1~1mm。
[0023] 本發(fā)明并提供了該碳素焙燒爐火道墻用導(dǎo)熱節(jié)能耐火磚的制備方法，該制備方法 的工藝步驟為：
[0024] S1、將莫來石、紅柱石、碳化硅、三級高鋁礬土、高鋁剛玉分別破粉碎；
[0025] A1、將莫來石進(jìn)行破粉碎，篩選出粒徑為0. 1~3mm的顆粒料；
[0026] A2、將三級高鋁礬土進(jìn)行破粉碎，篩選出粒徑為0. 1~5mm的顆粒料；
[0027]A3、將高鋁剛玉、碳化硅、紅柱石進(jìn)行破粉碎，篩選出粒徑為0.1~1mm的顆粒料；
[0028]S2、將特級高鋁料礬土、硅線石、碳化硅、棕剛玉、氧化鋁、紅柱石、優(yōu)質(zhì)結(jié)合粘 土、金屬硅中的四種或四種以上按比例進(jìn)行混合，在球磨機(jī)中進(jìn)行共磨，加工成粒度小于 0. 088mm的混合細(xì)粉；
[0029] S3、將莫來石顆粒、紅柱石顆粒、碳化硅顆粒、三級高鋁礬土顆粒、高鋁剛玉顆粒中 的三種或三種以上按比例進(jìn)行混合組成骨料，在混碾機(jī)中預(yù)混，按木質(zhì)素磺酸鈣粉與骨料 質(zhì)量比5~10 : 30的比例加入木質(zhì)素磺酸鈣粉，加入水，混碾3~5分鐘后按混合細(xì)粉與 骨料質(zhì)量比30~35 : 30的比例加入混合細(xì)粉，繼續(xù)混碾12~20分鐘制備成泥料；
[0030] S4、將泥料采用大于400T的制磚機(jī)壓制成磚坯，所制磚坯放入隧道式干燥器中進(jìn) 行干燥，干燥溫度為110~150°c，干燥時(shí)間12~24h;
[0031] S5、將干燥后的制品裝入燃?xì)馑淼栏G中，在1480~1520Γ的溫度下進(jìn)行煅燒，燒 成時(shí)間為8~12小時(shí)，然后冷卻出爐；
[0032] S6、將燒制成耐火制品進(jìn)行揀選、驗(yàn)收、包裝入庫。
[0033] 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0034] 本發(fā)明材料配方中有碳化硅顆粒和細(xì)粉，采用碳化硅材料，保證了制品具有熱震 穩(wěn)定性能高、高溫蠕變率低、荷重軟化溫度高、高溫抗折強(qiáng)度高、使用中產(chǎn)生微膨脹的特點(diǎn)， 可延長碳素焙燒爐的使用時(shí)間。該新型耐火磚在使用過程中，因其具有良好的熱傳導(dǎo)性能， 還可以增加火道墻內(nèi)熱的傳導(dǎo)，提高蓄熱率，降低燃料消耗，使火道及料箱上下溫差能被控 制在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，保證理想燃燒狀態(tài)的特點(diǎn)。爐體上下溫差減小，不但可以提高陽 極炭塊的質(zhì)量，而且為縮短焙燒爐的火焰周期提供了可能。本發(fā)明不僅可以大大提高陽極 碳塊的質(zhì)量，而且還減少了陽極塊在焙燒過程中的燃料消耗，相應(yīng)降低排污量，減小大氣污 染。還具有在高溫使用中產(chǎn)生微膨脹的特點(diǎn)，可以延長焙燒爐的使用時(shí)間，是目前焙燒爐用 耐火磚的換代產(chǎn)品。
[0035] 本發(fā)明材料配方中的碳化硅具有強(qiáng)度高、硬度大、導(dǎo)熱性好、蠕變率低、荷重軟化 溫度尚、尚溫使用性能好的特點(diǎn)，在制品中的引用可大大提尚制品的使用性能。
[0036] 本發(fā)明材料配方中有金屬硅細(xì)粉，金屬硅材料可以對提高制品的性能帶來系列的 優(yōu)越性能，在制磚坯時(shí)利用金屬硅的可塑性，使剛性成型轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄猿尚?，在相同的壓?下，可制得具有更高密度的磚坯；由于金屬硅的熔點(diǎn)低于燒成溫度，金屬將起到助燒的作 用，它有效的填充在骨料與基質(zhì)間的縫隙中，將骨料與基質(zhì)，基質(zhì)與基質(zhì)緊緊拉在一起，可 以使燒成制品的氣孔率下降，體積密度上升、增加制品的傳導(dǎo)效果；可以提高燒成制品的韌 性，提尚制品承受熱應(yīng)力沖擊的能力，使制品具有更尚的抗熱震性。
[0037] 本發(fā)明所制備的碳素焙燒爐火道墻用導(dǎo)熱節(jié)能耐火磚可以加快火道墻內(nèi)熱的傳 導(dǎo)，提高火道墻內(nèi)的蓄熱率，降低燃料消耗，使火道墻內(nèi)的溫差能被控制在一個(gè)較小的范圍 內(nèi)，保證理想的燃燒狀態(tài)。不僅可以提高陽極碳塊的質(zhì)量，縮短焙燒爐的火焰周期，提高生 產(chǎn)效率，而且還可以相應(yīng)降低排污量，減小大氣污染。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。
[0039] 實(shí)施例一：
[0040]S1、將莫來石、紅柱石、碳化硅、三級高鋁礬土、高鋁剛玉分別破粉碎；
[0041] A1、將莫來石進(jìn)行破粉碎，篩選出粒徑為0. 1~3_的顆粒料；
[0042] A2、將三級高鋁礬土進(jìn)行破粉碎，篩選出粒徑為0. 1~5mm的顆粒料；
[0043]A3、將高鋁剛玉、紅柱石進(jìn)行破粉碎，篩選出粒徑為0.1~1mm的顆粒料；
[0044]S2、選取16質(zhì)量份數(shù)的特級高錯(cuò)料研^土、8質(zhì)量份數(shù)的碳化娃、10質(zhì)量份數(shù)的棕剛 玉、5質(zhì)量份數(shù)的氧化錯(cuò)、5質(zhì)量份數(shù)的優(yōu)質(zhì)結(jié)合粘土、1質(zhì)量份數(shù)的金屬娃進(jìn)行混合，在球 磨機(jī)中進(jìn)行共磨，加工成粒度小于0. 〇88_的混合細(xì)粉；
[0045]S3、選取15質(zhì)量份數(shù)的莫來石顆粒、10質(zhì)量份數(shù)的紅柱石顆粒、5質(zhì)量份數(shù)的碳化 硅顆粒、25質(zhì)量份數(shù)的三級高鋁礬土顆粒進(jìn)行混合組成骨料，在混碾機(jī)中預(yù)混，按木質(zhì)素磺 酸鈣粉與骨料質(zhì)量比3 : 53的比例加入木質(zhì)素磺酸鈣粉，混碾3分鐘后按混合細(xì)粉與骨料 質(zhì)量比43 : 53的比例加入混合細(xì)粉，加入水，繼續(xù)混碾12分鐘制備成泥料；
[0046]S4、將泥料采用大于400T的制磚機(jī)壓制成磚坯，所制磚坯放入隧道式干燥器中進(jìn) 行干燥，干燥溫度為110°C，干燥時(shí)間24h;
[0047]S5、將干燥后的制品裝入燃?xì)馑淼栏G中，在1480°C的溫度下進(jìn)行煅燒，燒成時(shí)間為 8小時(shí)，然后冷卻出爐；
[0048]S6、將燒制成耐火制品進(jìn)行揀選、驗(yàn)收、包裝入庫。
[0049] 實(shí)施例二：
[0050]S1、將莫來石、紅柱石、碳化硅、三級高鋁礬土、高鋁剛玉分別破粉碎；
[0051] A1、將莫來石進(jìn)行破粉碎，篩選出粒徑為0. 1~3_的顆粒料；
[0052] A2、將三級高鋁礬土進(jìn)行破粉碎，篩選出粒徑為0. 1~5mm的顆粒料；
[0053]A3、將高鋁剛玉、碳化硅、紅柱石進(jìn)行破粉碎，篩選出粒徑為0.1~1mm的顆粒料；
[0054] S2、選取20質(zhì)量份數(shù)的特級高錯(cuò)料研^土、5質(zhì)量份數(shù)的碳化娃、5質(zhì)量份數(shù)的紅柱 石、3質(zhì)量份數(shù)的氧化鋁、10. 5質(zhì)量份數(shù)的優(yōu)質(zhì)結(jié)合粘土、1. 5質(zhì)量份數(shù)的金屬硅進(jìn)行混合， 在球磨機(jī)中進(jìn)行共磨，加工成粒度小于0. 〇88_的混合細(xì)粉；
[0055] S3、選取10質(zhì)量份數(shù)的莫來石顆粒、8質(zhì)量份數(shù)的紅柱石顆粒、10質(zhì)量份數(shù)的碳化 硅顆粒、27質(zhì)量份數(shù)的三級高鋁礬土顆粒進(jìn)行混合組成骨料，在混碾機(jī)中預(yù)混，按木質(zhì)素磺 酸鈣粉與骨料質(zhì)量比8 : 57的比例加入木質(zhì)素磺酸鈣粉，混碾5分鐘后按混合細(xì)粉與骨料 質(zhì)量比48 : 57的比例加入混合細(xì)粉，加入水，繼續(xù)混碾20分鐘制備成泥料；
[0056]S4、將泥料采用大于400T的制磚機(jī)壓制成磚坯，所制磚坯放入隧道式干燥器中進(jìn) 行干燥，干燥溫度為150°C，干燥時(shí)間12h;
[0057]S5、將干燥后的制品裝入燃?xì)馑淼栏G中，在1520Γ的溫度下進(jìn)行煅燒，燒成