專利名稱：一種耐堿結構隔熱一體化復合磚及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及耐火材料，尤其是涉及一種耐火復合磚及制備方法。
背景技術：
隨著水泥生產新技術的不斷出現(xiàn)，水泥生產主機設備向大型化方向發(fā)展，增加產量、提高質量、節(jié)能降耗、降低成本成為生產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、倒閻窯，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，并推出了一些重質和輕質相結合的復合磚，但由于輕質部分結構強度過低，無法滿足使用要求而沒有大范圍推廣，還是以重質磚為主。以海螺集團loooot/d的回轉窯為例，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大(彡2. 7W/m*K)，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。胴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襯的機械破壞，其結果是掉磚、停窯，影響水泥回轉窯的運轉率。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胴體溫度降低，減少散熱損失，而且也有利于設備維護， 提高設備運轉率。若在所有高溫部位均使用復合不同部位結構特點的復合磚，則很好地解決了目前存在的問題。

發(fā)明內容
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耐堿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耐堿結構隔熱一體化復合磚，包括以致密耐堿耐火材料為原料制備的重質工作層和以輕質骨料和粉料為原料制備的輕質隔熱層，由重質工作層和輕質隔熱層復合而成，重質工作層和輕質隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1。進一步，重質工作層中，成分質量百分含量為Al2O3為25 30%，SiO2為60 70 %，其余為原料引入的其他成分。再進一步，所述重質工作層是以硅石、焦寶石或低鋁臘石高硅耐堿材料為主要原料。所述的耐堿結構隔熱一體化復合磚，其特征在于所述輕質隔熱層中輕質骨料為剛玉空心球、漂珠或輕質陶粒中的一種或幾種的混合物。更進一步，所述輕質隔熱層中，各種種類的輕質骨料化學組分質量百分含量如下 1)剛玉空心球，其中Al2O3大于93% ；2)漂珠，其中六1203%為25 40%， 65%%，其余為原料引入的其他成分；3)輕質陶粒，其中Al2O3^為18 25%，SiO2 %為 55 65%%，其余為原料引入的其他成分。一種耐堿結構隔熱一體化復合磚的制備方法，所述制備方法的步驟如下(1)重質工作層配料所述重質工作層中，成分質量百分含量為Al2O3為25 30%，SiO2為60 70%， 其余為原料引入的其他成分。在配料時先將不大于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，攪拌時間為10 30分鐘。(2)輕質隔熱層配料所述輕質隔熱層中輕質骨料為剛玉空心球、漂珠或輕質陶粒中的一種或幾種的混合物。在配料時先把輕質骨料按比例和外加結合劑混合均勻，然后按比例加入粉料，攪拌時間為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，重質工作層和輕質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80 150°C烘干后裝窯于1100 1350°C保溫3 8小時燒成。所述步驟(3)中，成型過程在振動壓機、摩擦壓機或油壓機上進行。所述步驟(1)中，重質工作層采用的原料顆粒級配為不小于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，所述輕質隔熱層采用的輕質骨料粒徑為0. 2 5mm，自然堆積密度0. 3 1. Og/cm3，輕質隔熱層中原料質量配比為輕質骨料55 70%，不大于325目細粉 30 45 %，外加結合劑6 10 %，所用的外加結合劑為黃糊精、磷酸溶液、磷酸二氫鋁溶液、鋁膠、硅膠、硫酸鋁溶液的一種。本發(fā)明具有的有益效果是耐磨性良好、結構強度較高、保溫隔熱性能良好；不降低使用壽命的情況下，產品具有節(jié)約能耗，降低材料消耗和減少回轉窯耐火材料用量，延長設備使用壽命。


圖1是耐堿結構隔熱一體化復合磚結構圖。圖中1、重質工作層，2、輕質隔熱層。
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1，一種耐堿結構隔熱一體化復合磚，包括以致密耐堿耐火材料為原料制備的重質工作層1和以輕質骨料和粉料為原料制備的輕質隔熱層2，由重質工作層1和輕質隔熱層2復合而成，重質工作層1和輕質隔熱層2的長度尺寸比例為1 5 3 1。
重質工作層中，成分質量百分含量為Al2O3為25 30%，SiO2為60 70%，其余為原料引入的其他成分。所述重質工作層是以硅石、焦寶石或低鋁臘石高硅耐堿材料為主要原料。所述的耐堿結構隔熱一體化復合磚，其特征在于所述輕質隔熱層中輕質骨料為剛玉空心球、漂珠或輕質陶粒中的一種或幾種的混合物。所述輕質隔熱層中，各種種類的輕質骨料化學組分質量百分含量如下1)剛玉空心球，其中Al2O3大于93% ；2)漂珠，其中六1203%為25 40%，50 65% %，其余為原料引入的其他成分；3)輕質陶粒，其中六1203%為18 25%，Si02%*55 65%%， 其余為原料引入的其他成分。所用的外加結合劑為黃糊精、磷酸溶液、磷酸二氫鋁溶液、鋁膠、硅膠、硫酸鋁溶液的一種。實施例1 本實施例重質工作層所采用的原料及其質量百分含量為
大于Imm葉臘石45%
小于Imm葉臘石25%
325目葉臘石26%
325目蘇州泥4%
外加結合劑亞硫酸紙漿廢液 3%按上述配比，所得重質工作層成分的質量百分含量為Al2O3 :25%，SiO2 70%, Fe2O3 0. 6%，其余為原料引入的其他成分。輕質隔熱層所采用的原料及其質量百分含量為剛玉空心球70%，高鋁礬土 20%， 粘土 10%，外加質量百分比濃度為20%的黃糊精溶液10%，其中所用剛玉空心球中Al2O3成分質量百分含量為93%。耐堿結構隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質工作層的配料工藝為先將不大于325目粉料按比例配好后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；輕質隔熱層的配料工藝為將；空心球按比例和黃糊精溶液混合均勻，然后按比例加入高鋁礬土粉和粘土攪拌10分鐘備用。(2)成型完成配料之后，根據材料的使用位置和磨損率及使用壽命確定重質工作層和輕質隔熱層之間的尺寸比例，根據比例用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，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80°C烘干后裝窯于1350°C保溫3小時燒成。實施例2 本實施例重質工作層所采用的原料及其質量百分含量為大于Imm焦寶石35%
小于Imm焦寶石31%
325目石英粉29%
325目蘇州泥5%
外加結合劑亞硫酸紙漿廢液 5%按上述配比，所得重質工作層成分的質量百分含量為Al2O3 :30%，SiO2 65%, Fe2O3 1. 2%，其余為原料引入的其他成分。輕質隔熱層所采用的原料及其質量百分含量為漂珠55 %，高鋁礬土 35 %，粘土 10%，外加質量百分比濃度為20%的黃糊精溶液8%，其中所用漂珠成分質量百分含量 Al2O3^為25%，Si02%為65%，其余為原料引入的其他成分耐堿結構隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質工作層的配料工藝為先將不大于325目粉料按比例配好后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30分鐘后備用；輕質隔熱層的配料工藝為將；漂珠按比例和黃糊精溶液混合均勻，然后按比例加入高鋁礬土粉和粘土攪拌30分鐘備用。(2)成型完成配料之后，根據材料的使用位置和磨損率及使用壽命確定重質工作層和輕質隔熱層之間的尺寸比例，根據比例用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，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150°C烘干后裝窯于1250°C保溫3小時燒成。實施例3 本實施例重質工作層所采用的原料及其質量百分含量為
大于Imm焦寶石40%小于Imm焦寶石25%325目石英粉19%325目焦寶石10325目蘇州泥6%外加結合劑黃糊精水溶液5%按上述配比，所得重質工作層成分的質量百分含量為Al2O3 :30%，SiO2 60%, Fe2O3 :1. 9%，其余為原料引入的其他成分。輕質隔熱層所采用的原料及其質量百分含量為陶粒55 %，高鋁礬土 35 %，粘土 10%，外加質量百分比濃度為25%的磷酸溶液6%，其中所用陶粒中Al2O3成分質量百分含量A1203%為 18%, SiO2%^ 65%%o
耐堿結構隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質工作層的配料工藝為先將不大于325目粉料按比例配好后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20分鐘后備用；輕質隔熱層的配料工藝為將；陶粒按比例和磷酸溶液混合均勻，然后按比例加入高鋁礬土粉和粘土攪拌20分鐘備用。(2)成型完成配料之后，根據材料的使用位置和磨損率及使用壽命確定重質工作層和輕質隔熱層之間的尺寸比例，根據比例用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，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120°C烘干后裝窯于1100°C保溫3小時燒成。實施例4 本實施例重質工作層所采用的原料及其質量百分含量為
大于Imm焦寶石31%
大于Imm葉臘石14
小于Imm葉臘石30%
325目葉臘石4%
325目石英粉15%
325目蘇州泥6%
外加結合劑磷酸二氫鋁溶液 4%按上述配比，所得重質工作層成分的質量百分含量為Al2O3 :四％，SiO2 66%, Fe2O3 :1. 0%，其余為原料引入的其他成分。輕質隔熱層所采用的原料及其質量百分含量為剛玉空心球15%，漂珠15%，陶粒 30%，高鋁礬土 30%，粘土 10%，外加質量百分比濃度為25%的磷酸溶液8%，其中所用剛玉空心球中Al2O3成分質量百分含量為97%;所用漂珠成分質量百分含量A1203%為25%， Si02%為50%，其余為原料引入的其他成分；所用陶粒中Al2O3成分質量百分含量A1203% 為 25%，55%%。耐堿結構隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質工作層的配料工藝為先將不大于325目粉料按比例配好后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20分鐘后備用；輕質隔熱層的配料工藝為將；剛玉空心球、漂珠和陶粒按比例和磷酸二氫鋁溶液混合均勻，然后按比例加入高鋁礬土粉和粘土攪拌10分鐘備用。(2)成型完成配料之后，根據材料的使用位置和磨損率及使用壽命確定重質工作層和輕質隔熱層之間的尺寸比例，根據比例用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，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100°C烘干后裝窯于1300°C保溫3小時燒成。
以上實例只是列出了一部分產品類型，采用上述方法制備的復合磚均在本專利申請保護范圍之內。以上實例只是列出了一部分產品類型，采用上述方法制備的復合磚均在本專利申請保護范圍之內。
權利要求
1.一種耐堿結構隔熱一體化復合磚，其特征在于包括以致密耐堿耐火材料為原料制備的重質工作層和以輕質骨料和粉料為原料制備的輕質隔熱層，由重質工作層和輕質隔熱層復合而成，重質工作層和輕質隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1。
2.如權利要求1所述的耐堿結構隔熱一體化復合磚，其特征在于重質工作層中，成分質量百分含量為Al2O3為25 30%，SiO2為60 70%，其余為原料引入的其他成分。
3.如權利要求1或2所述的耐堿結構隔熱一體化復合磚，其特征在于所述重質工作層是以硅石、焦寶石或低鋁臘石高硅耐堿材料為主要原料。
4.如權利要求1或2所述的耐堿結構隔熱一體化復合磚，其特征在于所述輕質隔熱層中輕質骨料為剛玉空心球、漂珠或輕質陶粒中的一種或幾種的混合物。
5.如權利要求4所述的耐堿結構隔熱一體化復合磚，其特征在于所述輕質隔熱層中， 各種種類的輕質骨料化學組分質量百分含量如下1)剛玉空心球，其中Al2O3大于93% ；2) 漂珠，其中Al2O3 %為25 40 %，SiO2 %為50 65 % %，其余為原料弓丨入的其他成分；3)輕質陶粒，其中六1203%為18 25%，55 65% %，其余為原料引入的其他成分。
6.一種如權利要求1所述的耐堿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的步驟如下(1)重質工作層配料所述重質工作層中，成分質量百分含量為Al2O3為25 30%，SiO2為60 70%，其余為原料引入的其他成分。在配料時先將不大于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，攪拌時間為10 30分鐘。(2)輕質隔熱層配料所述輕質隔熱層中輕質骨料為剛玉空心球、漂珠或輕質陶粒中的一種或幾種的混合物。在配料時先把輕質骨料按比例和外加結合劑混合均勻，然后按比例加入粉料，攪拌時間為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，重質工作層和輕質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80 150°C烘干后裝窯于1100 1350°C保溫3 8小時燒成。
7.如權利要求6所述的耐堿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、摩擦壓機或油壓機上進行。
8.如權利要求6或7所述的耐堿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，重質工作層采用的原料顆粒級配為不小于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%。
9.如權利要求6或7所述的耐堿結構隔熱一體化復合磚的制備方法，其特征在于 所述步驟O)中，所述輕質隔熱層采用的輕質骨料粒徑為0. 2 5mm，自然堆積密度0. 3 1. Og/cm3,輕質隔熱層中原料質量配比為輕質骨料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所述的耐堿結構隔熱一體化復合磚的制備方法，其特征在于所用的外加結合劑為黃糊精、磷酸溶液、磷酸二氫鋁溶液、鋁膠、硅膠、硫酸鋁溶液的一種。
全文摘要
一種耐堿結構隔熱一體化復合磚，包括以致密耐堿耐火材料為原料制備的重質工作層和以輕質骨料和粉料為原料制備的輕質隔熱層，由重質工作層和輕質隔熱層復合而成，重質工作層和輕質隔熱層的長度尺寸比例為1～5∶3～1。以及提供一種耐堿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C04B35/66GK102285808SQ20111015046
公開日2011年12月21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