專利名稱：塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域，具體涉及ー種塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚及其制備方法。本發(fā)明的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚是對(duì)干熄焦?fàn)t冷卻室用耐火磚性能的改進(jìn)，可提升磚指標(biāo)性能，提高其耐磨性能、延長(zhǎng)干熄焦?fàn)t冷卻室工作面層耐材磚的使用壽命。
背景技術(shù)：
作為焦化工序節(jié)能減排的重要項(xiàng)目——干熄焦在國內(nèi)已廣泛應(yīng)用，隨著國產(chǎn)大型化干熄焦的推廣應(yīng)用，干熄焦技術(shù)的發(fā)展與研究漸成行業(yè)熱點(diǎn)，尤其是針對(duì)干熄焦技術(shù)發(fā)展與實(shí)際應(yīng)用中干熄爐內(nèi)耐材的破損、倒塌、大面積磨損更是急待解決的問題，干熄焦?fàn)t體作為干熄焦系統(tǒng)的主體部位，其重要性不言而喻。但從目前國內(nèi)現(xiàn)有干熄焦系統(tǒng)運(yùn)行情況看，除斜道區(qū)、環(huán)形風(fēng)道倒塌現(xiàn)象已經(jīng)較普遍外，冷卻室工作面層BM莫來石磚嚴(yán)重磨損問 題，也嚴(yán)重制約干熄焦的安全運(yùn)行和效能發(fā)揮。干熄爐冷卻室磚的磨損機(jī)理干熄焦?fàn)t冷卻室主要完成干熄爐內(nèi)焦炭冷卻作用，底部的冷卻氣流沿向上與自上而下的焦炭層對(duì)流換熱，焦炭沿干熄爐冷卻室壁向下運(yùn)動(dòng)的過程中與工作面磚形成擠壓和劇烈磨擦，使干熄爐冷卻室耐火磚磨損。造成干熄爐冷卻室耐火磚磨損損壞的主要原因1、是在于耐火磚本身的材質(zhì)不能滿足干熄焦エ藝的要求；2、冷卻段的耐火磚砌體因受循環(huán)氣體焦粉磨損造成的孔洞較深，加上循環(huán)氣體中存在CO，在300 600°C范圍內(nèi)會(huì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)2C0 — C02+C，分離出的游離炭對(duì)耐火材料有侵蝕作用，會(huì)造成耐火磚砌體破裂或完全損壞，損壞主要集中發(fā)生在冷卻段的耐火磚砌體上面，溫度變化也較頻繁，因此冷卻段在設(shè)計(jì)時(shí)選用高強(qiáng)耐磨、耐急冷急熱性好的BM型莫來石磚。但是該BM型莫來石磚實(shí)際使用中也存在的諸多的問題目前干熄焦?fàn)t冷卻室在實(shí)際使用過程中普遍存在磨損量不斷加大的趨勢(shì)，新投用的干熄爐第一年冷卻室工作面磚不同方位磨損在30-50mm，第二年達(dá)到75-100 mm，幾乎將冷卻室工作面磚磨損掉；各使用単位也在千方百計(jì)采取措施消除磨損量，在操作中盡量保持均勻排焦，減少排焦偏析產(chǎn)生的不規(guī)則磨損；在年修中采用耐磨澆注料進(jìn)行澆注，減緩磨損的發(fā)生，但收效甚微；在工作面磚磨損產(chǎn)生后，磨損量會(huì)不斷加劇，采用澆注料澆注填補(bǔ)的方式會(huì)改變干熄爐高徑比，影響氣流在爐內(nèi)的走向，排焦產(chǎn)生偏祈，冷卻效果下降直接威脅排焦系統(tǒng)運(yùn)行安全，也會(huì)降低干熄焦熱能回收和效能發(fā)揮。針對(duì)干熄爐冷卻室耐材磨損的問題，發(fā)明人在多次的實(shí)驗(yàn)、分析、比對(duì)和試用中，發(fā)現(xiàn)冷卻室目前使用的BM莫來石磚其指標(biāo)性能相對(duì)較低，與干熄爐內(nèi)實(shí)際惡劣エ況所需要的性能指標(biāo)不匹配，造成了冷卻室磚大面積磨損損壞。因此需要開發(fā)ー種新的耐磨型莫來石磚。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供ー種塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚。
本發(fā)明的另ー目的在于提供ー種塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚的制備方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)ー種塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚，其在于所述莫來石磚的原料包括干混料、SiC超細(xì)粉和粘結(jié)劑，所述的干混料按重量百分含量計(jì)包括以下組分轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉5% 25%、高嶺土粉5% 25%、紅柱石精礦粉1% 10%、轉(zhuǎn)窯礬土顆粒15% 35%、莫來石顆粒10°/Γ30%和棕剛玉顆粒10°/Γ30%，所述SiC超細(xì)粉(碳化硅超細(xì)粉)的用量為干混料總重量的3 7%，所述粘結(jié)劑的用量為干混料總重量的2 5%。所述的干混料可以只包含轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉、高嶺土粉、紅柱石精礦粉、轉(zhuǎn)窯礬土顆粒、莫來石顆粒和棕剛玉顆粒幾種組分，且干混料各組分之和為100%。優(yōu)選的所述干混料中各組分的重量百分含量為轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉109Γ20%、 高嶺土粉10% 20%、紅柱石精礦粉3% 7%、轉(zhuǎn)窯礬土顆粒20% 30%、莫來石顆粒15% 25%和棕剛玉顆粒159Γ25%。干混料的配方中，轉(zhuǎn)窯礬土顆粒、莫來石顆粒和棕剛玉顆粒為骨料。上述的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚，其在于所述的粘結(jié)劑為硅溶膠。上述的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚，其在于各組分的細(xì)度或粒徑為轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉200 400目，高嶺土粉100 300目，紅柱石精礦粉350 600目，轉(zhuǎn)窯礬土顆粒粒徑3 5mm,莫來石顆粒粒徑棕剛玉顆粒粒徑< 1mm, SiC超細(xì)粉粒徑< lMm。上述的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚，其在于所述的轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉或轉(zhuǎn)窯礬土顆粒、高嶺土粉、紅柱石精礦粉、莫來石顆粒和棕剛玉顆粒中主要化學(xué)成分的重量百分含量為轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉或轉(zhuǎn)窯礬土顆粒=Al2O3含量彡86%，F(xiàn)e2O3含量彡I. 3% ；高嶺土粉=Al2O3含量彡 45%, Fe2O3 含量く 2. 0% ；紅柱石精礦粉=Al2O3含量彡57%，F(xiàn)e2O3含量彡I. 5% ；莫來石顆粒3A1203 . SiO2含量68 72% ；棕剛玉顆粒=Al2O3含量彡93%，F(xiàn)e2O3含量く O. 8%。上述的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚，其在于采用以下方法制備(I)按比例稱取轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉、高嶺土粉和紅柱石精礦粉混合均勻后制成預(yù)混粉；(2)按比例稱取轉(zhuǎn)窯礬土顆粒、莫來石顆粒和棕剛玉顆?；旌暇鶆蚝螅尤氩糠终辰Y(jié)劑并攪拌均勻，然后再分別加入步驟(I)制備的預(yù)混粉和SiC超細(xì)粉，攪拌均勻后，再加入剩余的粘結(jié)劑混合均勻；(3)將步驟(2)得到的混合物料成型、燒成。所述燒成過程依次為將成型莫來石磚磚坯以5 15°C /h的升溫速度緩慢升溫至150 200で，然后以15 20°C /h的升溫速度升溫至450°C，再以25 35°C /h的升溫速度勻速升溫至950°C并保溫I. 5^3小時(shí)；然后將上述磚坯快速升溫至1500°C，并保溫不低于3小吋，由1250°C升溫到1500°C時(shí)的升溫速度為5(T60°C /h ;最后將莫來石磚冷卻至常溫。上述的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚的制備方法，其在于包括以下步驟(I)按比例稱取轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉、高嶺土粉和紅柱石精礦粉混合均勻后制成預(yù)混粉；(2)按比例稱取轉(zhuǎn)窯礬土顆粒、莫來石顆粒和棕剛玉顆粒混合均勻后，加入部分粘結(jié)劑并攪拌均勻，然后再分別加入步驟(I)制備的預(yù)混粉和SiC超細(xì)粉，攪拌均勻后，再加入剩余的粘結(jié)劑混合均勻；(3)將步驟(2)得到的混合物料成型、燒成。上述的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚的制備方法，其在于所述燒成過程依次為將成型莫來石磚磚坯以5 15°C /h的升溫速度緩慢升溫至15(T200°C，然后以15 20°C /h的升溫速度升溫至450°C，再以25 35°C /h的升溫速度勻速升溫至950°C并保溫I. 5^3小時(shí)；然后將上述磚坯快速升溫至1500°C，并保溫不低于3小時(shí)，由1250°C升溫到1500°C時(shí)的升溫速度為5(T60°C /h ;最后將莫來石磚冷卻至常溫。上述的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚的制備方法，其在于各組分的細(xì)度或粒徑為轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉200 400目，高嶺土粉100 300目，紅柱石精礦粉350 600目，轉(zhuǎn)窯礬土顆粒粒徑3 5mm,莫來石顆粒粒徑棕剛玉顆粒粒徑< 1mm, SiC超細(xì)粉粒徑< lMm。燒成是耐火制品生產(chǎn)エ藝過程中最后一道エ序之一。塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫 來石磚坯在燒成過程中的溫度控制詳細(xì)包括如下幾個(gè)階段坯體排出水份階段常溫至150-200°C范圍內(nèi)，為排除坯體內(nèi)部殘存水份的階段。在此階段升溫速度以5-15°C /h進(jìn)行緩慢升溫，升溫不宜過快，否則會(huì)使坯體內(nèi)水蒸汽壓カ過大而使制品炸裂。此階段的燒成時(shí)間一般> 10h，并適當(dāng)提高抽煙機(jī)的速度。坯體礦物和雜質(zhì)礦物的分解以及化合水的排除階段其溫度范圍約為200-9500C。塑性復(fù)合相抗剝落耐磨莫來石磚磚坯內(nèi)的有機(jī)物(如硅溶膠粘結(jié)劑)等進(jìn)行分解化學(xué)反應(yīng)，由于高嶺土的脫水溫度為450°C，在200-450°C范圍內(nèi)以15_20°C /h升溫速度緩慢升溫，此后可適當(dāng)加快升溫。另外450-950°C轉(zhuǎn)窯礬土還繼續(xù)著二次莫來石化反應(yīng)，在此溫度范圍內(nèi)以25 35°C /h勻速升溫且到950°C時(shí)保溫I. 5^3小時(shí)。燒成階段自950°C至1500°C燒成終了。磚坯內(nèi)各礦物細(xì)粉從950°C左右開始形成液相，高溫熔液填充磚坯內(nèi)的孔隙并把各種顆粒料粘結(jié)在一起，使磚體致密，強(qiáng)度增加，磚坯開始燒結(jié)。隨著燒結(jié)作用的進(jìn)行，坯體在反應(yīng)收縮，進(jìn)一歩促進(jìn)磚體致密，増加強(qiáng)度。另外又因?yàn)榕溆蠸iC超細(xì)粉又伴隨著交叉膨脹，這樣收縮與膨脹在相互抵消，使體積穩(wěn)定性更好，在950-1250°C溫度范圍內(nèi)，可以用最快速度升溫，不加限制。在高溫階段，特別是1250°C到止火溫度，其升溫速度應(yīng)當(dāng)緩慢些，一般以50-60°C /h的升溫速度升溫，以便磚體達(dá)到充分燒結(jié)以及防止坯體劇烈收縮與膨脹不均而使制品開裂。塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚的止火溫度通常為1500°C左右，保溫時(shí)間的多少以磚坯尺寸大小、異形程度(裝窯密度)、窯內(nèi)溫差(窯型)和升溫速度綜合考慮，一般保溫時(shí)間不低于3h。冷卻階段制品中發(fā)生莫來石析晶并保有物理收縮作用。會(huì)在坯體內(nèi)產(chǎn)生一定的應(yīng)力，因此在800V以上溫度范圍內(nèi)應(yīng)緩慢冷卻，一般以自然冷卻為宜。800°C以下溫度范圍可快些，可以用風(fēng)扇吹冷，即風(fēng)冷卻。本發(fā)明研發(fā)的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型冷卻室用磚性能指標(biāo)與BM莫來石磚設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)指標(biāo)見表I表I本發(fā)明研發(fā)莫來石磚的性能指標(biāo)與現(xiàn)有BM型莫來石磚的設(shè)計(jì)指標(biāo)
I本發(fā)明莫來石磚|BM型莫來石磚 耐火度。Cさ1770^ 1770
權(quán)利要求
1.ー種塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚，其特征在于所述莫來石磚的原料包括干混料、SiC超細(xì)粉和粘結(jié)劑，所述的干混料按重量百分含量計(jì)包括以下組分轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉5% 25%、高嶺土粉5% 25%、紅柱石精礦粉1% 10%、轉(zhuǎn)窯礬土顆粒15% 35%、莫來石顆粒10°/Γ30%和棕剛玉顆粒10°/Γ30%，所述SiC超細(xì)粉的用量為干混料總重量的3 7%，所述粘結(jié)劑的用量為干混料總重量的2 5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚，其特征在于所述干混料中各組分的重量百分含量為轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉10°/Γ20%、高嶺土粉10°/Γ20%、紅柱石精礦粉3% 7%、轉(zhuǎn)窯礬土顆粒20% 30%、莫來石顆粒15% 25%和棕剛玉顆粒15% 25%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚，其特征在于所述的粘結(jié)劑為硅溶膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚，其特征在于各組分的細(xì)度或粒徑為轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉200 400目，高嶺土粉100 300目，紅柱石精礦粉350 600目，轉(zhuǎn)窯帆土顆粒粒徑3 5mm,莫來石顆粒粒徑棕剛玉顆粒粒徑< 1mm, SiC超細(xì)粉粒徑< lMm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚，其特征在于所述的轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉或轉(zhuǎn)窯礬土顆粒、高嶺土粉、紅柱石精礦粉、莫來石顆粒和棕剛玉顆粒中主要化學(xué)成分的重量百分含量為 轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉或轉(zhuǎn)窯礬土顆粒=Al2O3含量> 86%，F(xiàn)e2O3含量彡I. 3% ； 高嶺土粉=Al2O3含量彡45%，F(xiàn)e2O3含量彡2. 0% ； 紅柱石精礦粉=Al2O3含量彡57%，F(xiàn)e2O3含量彡I. 5% ； 莫來石顆粒3A1203 · SiO2含量68 72% ； 棕剛玉顆粒=Al2O3含量彡93%，F(xiàn)e2O3含量彡O. 8%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚，其特征在于采用以下方法制備 (O按比例稱取轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉、高嶺土粉和紅柱石精礦粉混合均勻后制成預(yù)混粉； (2)按比例稱取轉(zhuǎn)窯礬土顆粒、莫來石顆粒和棕剛玉顆?；旌暇鶆蚝螅尤氩糠终辰Y(jié)劑并攪拌均勻，然后再分別加入步驟(I)制備的預(yù)混粉和SiC超細(xì)粉，攪拌均勻后，再加入剩余的粘結(jié)劑混合均勻； (3)將步驟(2)得到的混合物料成型、燒成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚，其特征在于所述燒成過程依次為將成型莫來石磚磚坯以5 15°C /h的升溫速度緩慢升溫至15(T200°C，然后以15^200C /h的升溫速度升溫至450°C，再以25 35°C /h的升溫速度勻速升溫至950°C并保溫I. 5^3小時(shí)；然后將上述磚坯快速升溫至1500°C，并保溫不低于3小時(shí)，由1250°C升溫到1500°C時(shí)的升溫速度為5(T60°C /h ;最后將莫來石磚冷卻至常溫。
8.權(quán)利要求I所述的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (O按比例稱取轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉、高嶺土粉和紅柱石精礦粉混合均勻后制成預(yù)混粉； (2)按比例稱取轉(zhuǎn)窯礬土顆粒、莫來石顆粒和棕剛玉顆?；旌暇鶆蚝?，加入部分粘結(jié)劑并攪拌均勻，然后再分別加入步驟(I)制備的預(yù)混粉和SiC超細(xì)粉，攪拌均勻后，再加入剩余的粘結(jié)劑混合均勻； (3)將步驟(2)得到的混合物料成型、燒成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚的制備方法，其特征在于所述燒成過程依次為將成型莫來石磚磚坯以5 15°C /h的升溫速度緩慢升溫至150 200で，然后以15 20°C /h的升溫速度升溫至450°C，再以25 35°C /h的升溫速度勻速升溫至950°C并保溫I. 5^3小時(shí)；然后將上述磚坯快速升溫至1500°C，并保溫不低于3小吋，由1250°C升溫到1500°C時(shí)的升溫速度為5(T60°C /h ;最后將莫來石磚冷卻至常溫。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚的制備方法，其特征在于各組分的細(xì)度或粒徑為轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉20(Γ400目，高嶺土粉100 300目，紅柱石精礦粉350 600目，轉(zhuǎn)窯帆土顆粒粒徑3 5mm,莫來石顆粒粒徑]^3mm,棕剛玉顆粒粒徑< 1mm, SiC超細(xì)粉粒徑< I Mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種塑性復(fù)合相抗剝落耐磨型莫來石磚及其制備方法，所述莫來石磚的原料包括干混料、SiC超細(xì)粉和粘結(jié)劑，所述的干混料按重量百分含量計(jì)包括以下組分轉(zhuǎn)窯礬土細(xì)粉5%~25%、高嶺土粉5%~25%、紅柱石精礦粉1%~10%、轉(zhuǎn)窯礬土顆粒15%~35%、莫來石顆粒10%~30%和棕剛玉顆粒10%~30%，所述SiC超細(xì)粉的用量為干混料總重量的3~7%，所述粘結(jié)劑的用量為干混料總重量的2~5%。其性能指標(biāo)遠(yuǎn)大于目前使用的BM莫來石磚，經(jīng)在干熄爐冷卻室試用分析，使用四年后干熄爐冷卻室最大磨損量塑性復(fù)合抗剝落型≤25mm，而且集中在烘爐人孔等不規(guī)則砌體處，冷卻室墻體部位磨損量≤10 mm。
文檔編號(hào)C04B35/185GK102674858SQ20121016040
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者包佳林, 王春洪, 王飛, 錢虎林 申請(qǐng)人:宜興市恒祥耐火材料有限公司