一種蓄熱磚及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及蓄熱材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種蓄熱磚及其制造方法，本發(fā)明的蓄熱磚的制作原料按重量百分比含高鋁土20~35%，氮化硅20~35%，石油焦15~28%，碳化硼7~15%，粘土10~15%以及占上述原料總重量1~3%的水。制造方法為：準(zhǔn)備符合要求的原料，將原料按一定順序混合均勻，在85~110T的壓力下壓制3~10分鐘成型為磚坯，然后再將壓制成型的磚坯晾干。本發(fā)明的蓄熱磚具有保溫效果好，蓄熱能力高，耐熱震性好，原料成本低且使用壽命較長的特點(diǎn)，還能有效回收煙氣所帶的熱量，提高窯爐的熱利用效率，能吸收燃燒產(chǎn)生的煙氣、灰塵，減少污染物的排放。
【專利說明】一種蓄熱磚及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蓄熱材料領(lǐng)域，是一種在高溫爐窯中作蓄熱材料的蓄熱磚，本發(fā)明還涉及此蓄熱磚的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源緊張和環(huán)境問題已經(jīng)成為全球共同關(guān)注的焦點(diǎn)問題，節(jié)能與環(huán)保也越來越引起人們的重施。蓄熱技術(shù)是解決能源危機(jī)、實(shí)現(xiàn)工業(yè)節(jié)能的重要手段之一。通過蓄熱燃燒技術(shù)可以回收高爐、熱風(fēng)爐、焦?fàn)t等產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥酂?，使用蓄熱室回收煙氣余熱后爐子的熱效率明顯提高，且能夠減少污染物的排放；通過在暖氣設(shè)備里安裝蓄熱材料可以起到吸熱快、蓄熱時間長、放熱慢的作用，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的；通過在用電谷底時期用蓄熱材料進(jìn)行蓄能，在用電高峰時期放熱供暖，可以減緩電網(wǎng)運(yùn)行的壓力。
[0003]在工業(yè)烤箱領(lǐng)域，市面上現(xiàn)有的工業(yè)烤箱種類有燒柴或燒煤烤箱、電加熱烤箱、蒸汽烘干烤箱等，電加熱烤箱和蒸汽烘干烤箱雖然更加先進(jìn)和智能化，使用更便捷，但由于其一次性投入大，運(yùn)行成本高，所以燒柴烤箱還占據(jù)著較大的市場空間。燒柴燒煤烤箱是通過燃料在爐窯中燃燒產(chǎn)生熱量，經(jīng)傳熱介質(zhì)將熱量傳送到烤箱內(nèi)，達(dá)到烤制材料的目的，要提高燒柴或燒煤爐的熱利用效率，可以在爐窯中使用蓄熱材料。傳統(tǒng)的燒柴爐的爐溫為600~800°C,可以使用成本比較低廉的粘土磚做蓄熱材料,粘土磚雖然成本低,但堅固性差，容易開裂，使用壽命較短，保溫性也較差，而且從1993年開始，國家已明文規(guī)定禁止生產(chǎn)粘土實(shí)心磚，限制生產(chǎn)粘土空心磚。所以，對給工業(yè)烤箱供熱的燒柴爐所用蓄熱材料進(jìn)行改進(jìn)，從而提高熱利用效率，減少煙氣排放，也是緩解節(jié)能問題的一個有效手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對上述問題，提供一種保溫效果好，蓄熱能力高，耐熱震性好，原料成本低且使用壽命較長的一種蓄熱磚及其制作方法；此外，本發(fā)明的蓄熱磚還可以有效回收煙氣所帶的熱量，提高窯爐的熱利用效率，能吸收燃燒產(chǎn)生的煙氣、灰塵，減少污染物的排放。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]一種蓄熱磚，其制作原料按重量百分比由以下組分組成:高鋁土 20~35%，氮化硅20~35%，石油焦15~28%，碳化硼7~15%，粘土 10~15%，以及占上述原料總重量I~3%的水。
[0007]優(yōu)選地，其制作原料按重量百分比由以下組分組成:
[0008]高鋁土 25~30%，氮化硅25~30%，石油焦20~25%，碳化硼10~13%，粘土 10~12%，以及占上述原料總重量2~3%的水。
[0009]優(yōu)選地，高鋁土的粒度為O~1mm，氮化硅的粒度為2~6mm，石油焦的粒度為O~Imm,碳化硼的粒度為3~IOmm,粘土的粒度為O~3mm。
[0010]本發(fā)明的一種蓄熱磚的制造方法按如下步驟進(jìn)行:
[0011] (I)準(zhǔn)備粒度為O~Imm的高招土,粒度為2~6mm的氮化娃,粒度為O~Imm的石油焦，粒度為3~IOmm的碳化硼,粒度為O~3mm的粘土 ；
[0012](2)按重量百分比稱取原料，將高鋁土、石焦油、氮化硅和碳化硼混合均勻成預(yù)混料；將粘土和水混勻后加入上述預(yù)混料中，攪拌均勻后成混合物料；
[0013](3)將混合物料在85~IlOT的壓力下壓制3~10分鐘成型為磚坯；
[0014](4)將壓制成型后的磚坯晾干。
[0015] 優(yōu)選地，混合物料的壓制辦法是在100T壓力下壓制3~10分鐘。
[0016]優(yōu)選地，所述磚坯的形狀為方形，且為帶有圓孔的蜂窩磚，所述圓孔的孔徑優(yōu)選為5 ~8mm ο
[0017]本發(fā)明所使用的原料中，高鋁土在我國儲量豐富，是冶金工業(yè)和其他工業(yè)廣泛使用的耐火材料，耐火溫度在1700°C以上，其主要成分是氧化鋁，優(yōu)質(zhì)高鋁土中氧化鋁的含量通常在60%以上，高鋁土中含有的氧化鋁具有高比熱容的特點(diǎn)，因此蓄熱能力好。
[0018]氮化硅的熱膨脹系數(shù)低，為2.35Χ10_6/Κ，約為氧化鋁的1/3，同時具有高強(qiáng)度，因此其抗熱震性十分優(yōu)良，能抵抗冷熱沖擊，在空氣中加熱到1000°c以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會碎裂，因此氮化硅的加入可以防止蓄熱磚受熱脆裂、破碎和變形。
[0019]碳化硼具有熔點(diǎn)高(2450°C )，熱穩(wěn)定性好，密度小(2.52g/cm3),硬度高等特點(diǎn)，用作蓄熱磚的骨料，起定型作用，使蓄熱磚有較好的耐壓強(qiáng)度，且其還具有容易制造，價格也相對較低的優(yōu)點(diǎn)。
[0020]石油焦中的針狀焦具有耐高溫，熱膨脹系數(shù)低(CTE1 X 10_6/°C )，抗熱震性好的特點(diǎn)，因而用在制作蓄熱磚，可以提高蓄熱磚的抗熱震性能。
[0021]粘土用水潤濕后具有粘結(jié)性和可塑性，將其與上述原料混合均勻，使粘土充分分散在上述原料中，可起到粘結(jié)劑的作用。
[0022]蓄熱磚的作用機(jī)理:窯爐內(nèi)的燃料燃燒時，蓄熱磚被加熱，熱量被轉(zhuǎn)移到蓄熱磚內(nèi)，隨后蓄熱磚加熱窯爐里的助燃空氣，熱量由蓄熱磚傳給助燃空氣，并參加燃燒，取代部分燃料燃燒，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。與此同時，蓄熱磚還與高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱量交換并吸附煙氣里攜帶的灰份、粉塵，降低煙氣的排出溫度和減少污染物的排放。
[0023]本發(fā)明生產(chǎn)的蓄熱磚由于蓄熱能力好，還能在窯爐停燒后的一段時間內(nèi)繼續(xù)供給符合要求的熱能。本發(fā)明的蓄熱磚與普通粘土蓄熱磚在窯爐中部溫度達(dá)到600°C后停燒情況下，窯爐中部的溫度隨時間的變化情況如表1所示:
[0024]表1窯爐停燒后中部溫度隨時間變化情況
[0025]
(min)
510 15 20 A 30 35 4U爐中部賄________
本發(fā)明蓄熱磚 Wy 573 546 515 498 468 436 400 普通粘土蓄熱磚 590 503 424 351 297 248 182 150
[0026]從上表可以看出，使用普通粘土蓄熱磚的窯爐中部溫度在停燒40分鐘后，溫度下降到150°C，完全不能滿足供熱的需求，而本發(fā)明的蓄熱磚在停燒40分鐘后，還能保持較高的溫度，可以持續(xù)給供熱設(shè)備供熱，蓄熱保溫效果相比粘土蓄熱磚有明顯提高。[0027]本發(fā)明的有益效果是:采用了比熱容高、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、抗熱震性好，強(qiáng)度高的原料，制得的蓄熱磚具有蓄熱能力好、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、抗熱震能力強(qiáng)、耐壓強(qiáng)度大、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述:
[0029]實(shí)施例1
[0030]準(zhǔn)備粒度為O~Imm的高招土、粒度為2~6mm的氮化娃,粒度為O~Imm的石油焦，粒度為3~IOmm的碳化硼,粒度為O~3mm的粘土 ；
[0031]稱取30kg高招土、20kg石焦油、30kg的氮化娃、IOkg的碳化硼、IOkg粘土和Ikg的水；將高鋁土、石焦油、氮化硅、碳化硼混合均勻成預(yù)混料，將粘土和水混勻后加入上述預(yù)混料中，攪拌均勻后成混合物料；
[0032]將混合物料物料在100T的壓力下壓制8分鐘成型為磚坯；
[0033]將壓制成型后的磚 坯晾干得到成品。
[0034]實(shí)施例2
[0035]準(zhǔn)備粒度為O~Imm的高招土、粒度為2~6mm的氮化娃,粒度為O~Imm的石油焦，粒度為3~IOmm的碳化硼,粒度為O~3mm的粘土 ；
[0036]按重量百分比稱取25kg高招土、25kg石焦油、25kg的氮化娃、13kg的碳化硼、12kg粘土和3kg的水；將聞?wù)型?、石焦油、氣化娃、碳化砸混合均勻成預(yù)混料，將粘土和水混勻后加入上述預(yù)混料中，攪拌均勻后成混合物料；
[0037]將混合物料物料在IlOT的壓力下壓制3分鐘成型為磚坯；
[0038]將壓制成型后的磚坯晾干得到成品。
[0039]實(shí)施例3
[0040]準(zhǔn)備粒度為O~Imm的高鋁土、氮化硅2~6mm、粒度為O~Imm的石油焦、粒度為3~IOmm的碳化硼、粒度為O~3mm的粘土 ；
[0041]按重量百分比稱取35kg高招土、28kg石焦油、20kg的氮化娃、7kg碳化硼、IOkg粘土和2kg的水；將高鋁土、石焦油、氮化硅、碳化硼混合均勻成預(yù)混料，將粘土和水混勻后加入上述預(yù)混料中，攪拌均勻后成混合物料；
[0042]將混合物料物料在90T的壓力下壓制10分鐘成型為磚坯；
[0043]將壓制成型后的磚坯晾干得到成品。
[0044]實(shí)施例4
[0045]準(zhǔn)備粒度為O~Imm的高招土、氮化娃2~6mm、粒度為O~Imm的石油焦、粒度為3~IOmm的碳化硼、粒度為O~3mm的粘土 ；
[0046]按重量百分比稱取20kg高招土、35kg石焦油、15kg氮化娃、15kg碳化硼、15kg粘土和2kg的水，將高鋁土、石焦油、氮化硅、碳化硼混合均勻成預(yù)混料，將粘土和水混勻后加入上述預(yù)混料中，攪拌均勻后成混合物料；
[0047]將混合物料物料在85T的壓力下壓制10分鐘成型為磚坯；
[0048]將壓制成型后的磚坯晾干得到成品。
[0049]本發(fā)明組分配伍合理，成品率高，成品率達(dá)99%以上，而且有效提高了蓄熱室用磚的蓄熱能力，增加保溫效果，提高機(jī)械強(qiáng)度，增強(qiáng)其了抗疲勞能力，提高抗熱震性能，延長使用壽命，并經(jīng)具體測試取得了滿意的效果。本發(fā)明實(shí)施例1~4制得的成品相關(guān)工藝參數(shù)如下表:
[0050]表2實(shí)施例1~4制得的成品相關(guān)工藝參數(shù)
[0051]
【權(quán)利要求】
1.一種蓄熱磚，其特征在于:所述蓄熱磚的制作原料按重量百分比由以下組分組成:高鋁土 20~35%，氮化硅20~35%，石油焦15~28%，碳化硼7~15%，粘土 10~15%以及占上述原料總重量I~3%的水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄熱磚，其特征在于:所述蓄熱磚由以下原材料按如下重量百分比制成:高鋁土 25~30%，氮化硅25~30%，石油焦20~25%，碳化硼10~13%，粘土 10%~12%和占上述原料總重量2~3%的水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種蓄熱磚，其特征在于:所述高鋁土的粒度為O~1mm，所述氮化娃的粒度為2~6mm,所述石油焦的粒度為0~1mm,所述碳化硼的粒度為3~10mm,所述粘土的粒度為0~3mm。
4.一種權(quán)利要求1所述的一種蓄熱磚的制造方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行: (1)準(zhǔn)備粒度為0~1mm的高招土,粒度為2~6mm的氮化娃,粒度為0~1mm的石油焦，粒度為3~10mm的碳化硼,粒度為0~3mm的粘土 ； (2)按重量百分比稱取原料，將高鋁土、石焦油、氮化硅和碳化硼混合均勻成預(yù)混料；將粘土和水混勻后加入上述預(yù)混料中，攪拌均勻后成混合物料； (3)將混合物料在85~110T的壓力下壓制3~10分鐘成型為磚坯； (4)將壓制成型后的磚坯晾干。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種蓄熱磚制造方法，其特征在于:所述磚坯的壓制方法是將混合物料在100T壓力下壓制3~10分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種蓄熱磚制造方法，其特征在于:所述磚坯為方形蜂窩磚。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種蓄熱磚制造方法，其特征在于:所述蜂窩磚的孔洞為圓形，孔徑為5~8mm。
【文檔編號】C04B35/66GK103964864SQ201410152729
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】李萃坤 申請人:李萃坤