專利名稱：一種碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚及制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于耐火材料技術領域，尤其涉及一種耐火復合磚及其制備方法。
背景技術：
隨著水泥生產(chǎn)新技術的不斷出現(xiàn)，水泥生產(chǎn)主機設備向大型化方向發(fā)展，增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、節(jié)能降耗、降低成本成為生產(chǎn)管理中增加效益的關鍵?，F(xiàn)有的耐火磚和隔熱磚大都為單一結構，使用時需將各種性能的磚配合使用，若在相對固定不動的設備上，如隧道窯、倒焰窯，配合使用都能滿足要求；但在一些相對運動的設備上，如回轉(zhuǎn)窯，配合使用就很難滿足要求。一些廠家和研究單位對此進行了研究和攻關，并推出了一些重質(zhì)和輕質(zhì)相結合的復合磚，但由于輕質(zhì)部分結構強度過低，無法滿足使用要求而沒有大范圍推廣，還是以重質(zhì)磚為主。以海螺集團loooot/d的回轉(zhuǎn)窯為例，前過渡帶使用尖晶石磚、燒成帶使用鎂鉻磚，由于尖晶石磚和燒成帶使用的鎂鉻磚的導熱系數(shù)大(彡2. 7ff/m ·Κ)，使得窯筒體外壁溫度較高(大約在380°C左右，高溫時能達420°C )。筒體外壁溫度較高，一方面使窯筒體散熱增加，從而加大熟料熱耗，引起熟料單位成本增加；另一方面極易使筒體受熱膨脹，致使窯中部托輪瓦溫度升高，尤其是在使用后期或夏季給設備的正常運行帶來較大隱患。筒體過熱增加了機械設備的損壞幾率、加速了筒體變形，而筒體變形又加速了內(nèi)襯的機械破壞，其結果是掉磚、停窯，影響水泥回轉(zhuǎn)窯的運轉(zhuǎn)率。因此若能在該部位使用耐火、隔熱雙重功能的復合磚不僅使過渡帶部位的筒體溫度降低，減少散熱損失，而且也有利于設備維護， 提高設備運轉(zhuǎn)率。若在所有高溫部位均使用適合不同部位結構特點的復合磚，則能夠很好地解決目前存在的問題。碳化硅磚具有良好的耐磨性、抗熱震性和耐侵蝕性，而且制品強度高、韌性好，但熱導率較高，使用過程中熱量散失嚴重。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有耐火復合磚及制備方法的耐磨性較差、結構強度較低、保溫隔熱性能較差的不足，本發(fā)明提供一種耐磨性良好、結構強度較高、保溫隔熱性能良好的碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚及制備方法。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚，包括碳化硅質(zhì)重質(zhì)工作層和以輕質(zhì)骨料和粉料為原料制備的輕質(zhì)隔熱層，由重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層復合而成。進一步，重質(zhì)工作層中成分質(zhì)量百分含量為50%，其余為原料中引入的其他成分。再進一步，重質(zhì)工作層中采用的主要原料為碳化硅、高鋁礬土、紅柱石、α -Al2O3微粉、焦寶石中的幾種。優(yōu)選的，所述輕質(zhì)隔熱層中采用的輕質(zhì)骨料為剛玉空心球、輕質(zhì)莫來石骨料、輕質(zhì)高鋁骨料中的一種或幾種。更進一步，所述輕質(zhì)隔熱層中采用的輕質(zhì)骨料成分質(zhì)量百分含量為剛玉空心球中的成分質(zhì)量百分含量為Al2O3^ >93%，輕質(zhì)莫來石骨料中成分質(zhì)量百分含量為Al2O3^ >95%，輕質(zhì)高鋁骨料中成分質(zhì)量百分含量為Al2O3^ > 70%。一種碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚的制備方法，所述制備方法包括以下步驟(1)重質(zhì)工作層配料重質(zhì)工作層材質(zhì)中成分質(zhì)量百分含量為50%，其余為原料中引入的其他成分，先將不大于325目粉料按比例配好后在球磨機中混合均勻，再在其余骨料顆粒與外加結合劑混合均勻后加入混合好的粉料，攪拌10 30分鐘；(2)輕質(zhì)隔熱層配料采用的輕質(zhì)骨料為剛玉空心球、輕質(zhì)莫來石骨料、輕質(zhì)高鋁骨料的一種或幾種的混合物，先把輕質(zhì)骨料稱量好，把輕質(zhì)骨料按比例和外加結合劑混合均勻，然后按比例加入粉料攪拌10 30分鐘；(3)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1，加料后抽出隔板，采用振動加壓或機壓成型；(4)燒成成型后的坯體取出經(jīng)80 150°C烘干后裝窯于1350 1450°C保溫3 8小時燒成。進一步，所述步驟(3)中，成型過程在振動壓機或摩擦壓機或油壓機上進行。更進一步，所述步驟(1)中，重質(zhì)工作層采用的原料顆粒質(zhì)量百分含量為不小于 Imm顆粒35 45%，小于Imm顆粒25 35 %，不大于325目細粉25 35% ；外加結合劑
3 5%。所述步驟O)中，輕質(zhì)隔熱層采用的輕質(zhì)骨料粒徑為0.2 5mm，自然堆積密度 0. 6 1. Og/cm3，原料配比為輕質(zhì)骨料55 70%，不大于325目細粉30 45%，外加結合劑6 10%。所述外加結合劑為黃糊精溶液、紙漿廢液、木質(zhì)磺酸鹽溶液或甲基纖維素溶液。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在不降低材料使用壽命的情況下，抗熱震、抗磨損、 抗剝落性能優(yōu)良、導熱系數(shù)低和結構強度高，直接用于窯爐的砌筑施工方便，產(chǎn)品具有節(jié)約能耗，降低材料消耗和減少回轉(zhuǎn)窯耐火材料用量的作用，并且能夠延長設備使用壽命。


圖1是碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚結構圖。圖中1、重質(zhì)工作層，2、輕質(zhì)隔熱層。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。參照圖1，一種碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚，包括碳化硅質(zhì)重質(zhì)工作層1和以輕質(zhì)骨料和粉料為原料制備的輕質(zhì)隔熱層2，由重質(zhì)工作層1和輕質(zhì)隔熱層2復合而成。重質(zhì)工作層中成分質(zhì)量百分含量為50%，其余為原料中引入的其他成分。重質(zhì)工作層中采用的主要原料為碳化硅、高鋁礬土、紅柱石、α -Al2O3微粉、焦寶石中的幾種。所述輕質(zhì)隔熱層中采用的輕質(zhì)骨料為剛玉空心球、輕質(zhì)莫來石骨料、輕質(zhì)高鋁骨料中的一種或幾種。
所述輕質(zhì)隔熱層中采用的輕質(zhì)骨料成分質(zhì)量百分含量為剛玉空心球中的成分質(zhì)量百分含量為Al2O3^ > 93 %，輕質(zhì)莫來石骨料中成分質(zhì)量百分含量為Al2O3^ > 95 %，輕質(zhì)高鋁骨料中成分質(zhì)量百分含量為Al2O370%。所述外加結合劑為黃糊精、紙漿廢液、木質(zhì)磺酸鹽溶液或甲基纖維素溶液。實施例1 碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚本實施例重質(zhì)工作層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為
l~3mm碳化硅45%
不大于Imm碳化硅25%
325目碳化硅粉30%
外加結合劑工業(yè)木質(zhì)磺酸鹽溶液3%按上述配比所得重質(zhì)工作層SiC成分質(zhì)量百分含量為95%，其余為原料引入的其他成分。輕質(zhì)隔熱層部分所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為輕質(zhì)莫來石骨料55%、 α -Al2O3微粉45%、外加結合劑木質(zhì)磺酸鹽6 %，所用的輕質(zhì)莫來石骨料中Al2O3質(zhì)量百分含量為74%。碳化硅質(zhì)結構/隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質(zhì)工作層先將不大于325目碳化硅在球磨機中混合均勻，然后在其余骨料顆粒與結合劑混合均勻后加入混合好的粉料，攪拌10分鐘后備用；高強輕質(zhì)隔熱層將輕質(zhì)莫來石骨料按比例和結合劑混合均勻，然后按比例加入 α-Al2O3微粉攪拌10分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和高強輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為5 1，加料后抽出隔板，采用摩擦壓機加壓成型。(3)燒成成型后的坯體取出經(jīng)150°C烘干后裝窯于1400°C保溫3小時燒成。實施例2 碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚本實施例重質(zhì)工作層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為
l~3mm碳化硅45%
不大于Imm碳化硅25%
325目碳化硅粉12.2%
(X-Al2O3 微粉12.8%
高純硅微粉5%
外加結合劑黃糊精溶液 3%
按上述配比所得重質(zhì)工作層SiC成分質(zhì)量百分含量為79%，其余為原料引入的其他成分。輕質(zhì)隔熱層部分所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為剛玉空心球67%、325目高鋁微粉33 %、外加木質(zhì)磺酸鹽溶液結合劑8 %，所用的剛玉空心球Al2O3質(zhì)量百分含量為 94%。碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質(zhì)工作層先將α -Al2O3微粉、硅微粉和325碳化硅粉混勻備用，再將碳化硅骨料顆粒與結合劑混合均勻后加入已混勻的粉料，攪拌30分鐘后備用。高強輕質(zhì)隔熱層將剛玉空心球輕質(zhì)骨料按比例和結合劑混合均勻，然后按比例加入高鋁微粉攪拌30分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和高強輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為5 1，加料后抽出隔板，采用振動加壓成型。(3)燒成成型后的坯體取出經(jīng)110°C烘干后裝窯于1450°C保溫5小時燒成。實施例3 碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚本實施例重質(zhì)工作層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為
1-3mm碳化娃25%大于Imm高鋁礬土10不大于Imm碳化娃20%不大于Imm高鋁礬土15325目碳化硅粉7.2%325目紅柱石粉5%(X-Al2O3 微粉12.8%外加結合劑紙漿廢液5%按上述配比所得重質(zhì)工作層SiC成分質(zhì)量百分含量為50.0%，其余為原料引入的其他成分。輕質(zhì)隔熱層部分所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為輕質(zhì)莫來石骨料70%、325 目電熔剛玉微粉30%、外加結合劑紙漿廢液7. 5%，所用的輕質(zhì)莫來石骨料中Al2O3質(zhì)量百分含量為74%。碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質(zhì)工作層先將α -Al2O3微粉、硅微粉和325目碳化硅粉混勻備用，再將碳化硅骨料顆粒與結合劑混合均勻后加入已混勻的粉料，攪拌15分鐘后備用。高強輕質(zhì)隔熱層將輕質(zhì)莫來石骨料按比例和結合劑混合均勻，然后按比例加入高鋁微粉攪拌22分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和高強輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 1，加料后抽出隔板，采用油壓機加壓成型。(3)燒成成型后的坯體取出經(jīng)90°C烘干后裝窯于1350°C保溫8小時燒成。實施例4 碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚本實施例重質(zhì)工作層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為
l~3mm碳化硅34%
不大于Imm碳化硅15%
不大于Imm焦寶石17%
325目碳化硅粉16%
325目焦寶石粉13%
粘土5%
外加結合劑木質(zhì)磺酸鹽溶液4%按上述配比所得重質(zhì)工作層SiC成分質(zhì)量百分含量為61. 7%，其余為原料引入的其他成分。輕質(zhì)隔熱層部分所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為輕質(zhì)高鋁骨料63%、325目焦寶石微粉37%、外加甲基纖維素溶液結合劑9%，所用的輕質(zhì)高鋁骨料中Al2O3質(zhì)量百分含量為83%。碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質(zhì)工作層先將粘土、325目焦寶石粉和325目碳化硅粉混勻備用，再將碳化硅骨料和焦寶石顆粒與結合劑混合均勻后加入已混勻的粉料，攪拌18分鐘后備用。高強輕質(zhì)隔熱層將輕質(zhì)高鋁骨料按比例和結合劑混合均勻，然后按比例加入焦寶石微粉攪拌19分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和高強輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為3 2，加料后抽出隔板，采用震動加壓成型。(3)燒成成型后的坯體取出經(jīng)130°C烘干后裝窯于1400°C保溫7小時燒成。實施例5 碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚本實施例重質(zhì)工作層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為l~3mm碳化硅39%
不大于Imm碳化硅30%
325目碳化硅粉9%
325目莫來石粉17%
粘土5%
外加結合劑甲基纖維素溶液3.8%按上述配比所得重質(zhì)工作層SiC成分質(zhì)量百分含量為65. 6%，其余為原料引入的其他成分。輕質(zhì)隔熱層部分所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為輕質(zhì)高鋁骨料23%、剛玉空心球20%、輕質(zhì)莫來石骨料20%、325目焦寶石微粉37%、外加紙漿廢液結合劑10%，所用的輕質(zhì)高鋁骨料中Al2O3質(zhì)量百分含量為83%。碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質(zhì)工作層先將粘土、莫來石粉和325目碳化硅粉混勻備用，再將碳化硅骨料與結合劑混合均勻后加入已混勻的粉料，攪拌19分鐘后備用。高強輕質(zhì)隔熱層將輕質(zhì)高鋁骨料、剛玉空心球和輕質(zhì)莫來石骨料按比例和結合劑混合均勻，然后按比例加入焦寶石微粉攪拌23分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和高強輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 3，加料后抽出隔板，采用摩擦加壓成型。(3)燒成成型后的坯體取出經(jīng)130°C烘干后裝窯于1350°C保溫7小時燒成。
權利要求
1.一種碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚，其特征在于包括碳化硅質(zhì)重質(zhì)工作層和以輕質(zhì)骨料和粉料為原料制備的輕質(zhì)隔熱層，由重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層復合而成。
2.如權利要求1所述的碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚，其特征在于重質(zhì)工作層中成分質(zhì)量百分含量為50%，其余為原料中引入的其他成分。
3.如權利要求1或2所述的碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚，其特征在于重質(zhì)工作層中采用的主要原料為碳化硅、高鋁礬土、紅柱石、α-Al2O3微粉、焦寶石中的幾種。
4.如權利要求1或2所述的碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚，其特征在于所述輕質(zhì)隔熱層中采用的輕質(zhì)骨料為剛玉空心球、輕質(zhì)莫來石骨料、輕質(zhì)高鋁骨料中的一種或幾種。
5.如權利要求4所述的碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚，其特征在于所述輕質(zhì)隔熱層中采用的輕質(zhì)骨料成分質(zhì)量百分含量為剛玉空心球中的成分質(zhì)量百分含量為Al2O3^ >93%,輕質(zhì)莫來石骨料中成分質(zhì)量百分含量為Al2O3^> 95%，輕質(zhì)高鋁骨料中成分質(zhì)量百分含量為Al2O3^ > 70%。
6.一種如權利要求1所述的碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚的制備方法，其特征在于所述制備方法包括以下步驟(1)重質(zhì)工作層配料重質(zhì)工作層材質(zhì)中成分質(zhì)量百分含量為50%，其余為原料中引入的其他成分，先將不大于325目粉料按比例配好后在球磨機中混合均勻，再在其余骨料顆粒與外加結合劑混合均勻后加入混合好的粉料，攪拌10 30分鐘；(2)輕質(zhì)隔熱層配料采用的輕質(zhì)骨料為剛玉空心球、輕質(zhì)莫來石骨料、輕質(zhì)高鋁骨料的一種或幾種的混合物，先把輕質(zhì)骨料稱量好，把輕質(zhì)骨料按比例和外加結合劑混合均勻， 然后按比例加入粉料攪拌10 30分鐘；(3)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1，加料后抽出隔板，采用振動加壓或機壓成型；(4)燒成成型后的坯體取出經(jīng)80 150°C烘干后裝窯于1350 1450°C保溫3 8小時燒成。
7.如權利要求6所述的碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中，成型過程在振動壓機或摩擦壓機或油壓機上進行。
8.如權利要求6或7所述的碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚的制備方法，其特征在于 所述步驟(1)中，重質(zhì)工作層采用的原料顆粒質(zhì)量百分含量為不小于Imm顆粒35 45%， 小于Imm顆粒25 ；35%，不大于325目細粉25 ；外加結合劑3 5%。
9.如權利要求6或7所述的碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚的制備方法，其特征在于 所述步驟(2)中，輕質(zhì)隔熱層采用的輕質(zhì)骨料粒徑為0.2 5mm，自然堆積密度0. 6 1. Og/ cm3,原料配比為輕質(zhì)骨料55 70%，不大于325目細粉30 45%，外加結合劑6 10%。
10.如權利要求6或7所述的碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚的制備方法，其特征在于所述外加結合劑為黃糊精溶液、紙漿廢液、木質(zhì)磺酸鹽溶液或甲基纖維素溶液。
全文摘要
一種碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚，包括碳化硅質(zhì)重質(zhì)工作層和以輕質(zhì)骨料和粉料為原料制備的輕質(zhì)隔熱層，由重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層復合而成。以及提供一種碳化硅質(zhì)結構隔熱一體化復合磚的制備方法。本發(fā)明耐磨性良好、結構強度較高、保溫隔熱性能良好。
文檔編號F27D1/06GK102278886SQ20111015005
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月6日 優(yōu)先權日2011年6月6日
發(fā)明者王家邦 申請人:浙江大學