一種焦爐炭化室爐墻用超高導(dǎo)熱硅磚及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及焦爐所用的超高導(dǎo)熱硅磚，具體涉及一種焦爐炭化室爐墻用超高導(dǎo)熱 娃磚。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國是世界焦炭生產(chǎn)大國和消費大國。資料顯示，中國的焦炭產(chǎn)量占世界焦炭產(chǎn) 量的約60%。焦炭生產(chǎn)外排粉塵量約占全國粉塵排放總量的6%。新的歷史時期，受環(huán)境逐 漸惡化的影響，焦化行業(yè)將面臨著節(jié)能減排標準提_的新考驗，節(jié)能減排任務(wù)重大。因此， 在煉焦領(lǐng)域，焦爐用節(jié)能、環(huán)保耐火材料的推廣與使用已成必然之勢。
[0003] 在煉焦過程中，焦爐燃燒室的熱量通過硅磚爐墻傳導(dǎo)到炭化室中，屬于隔焰?zhèn)鳠帷?在傳熱過程中，如果能將燃燒室內(nèi)更多的熱量傳遞到炭化室，便起到了節(jié)能的作用。因此， 提高爐墻材質(zhì)的熱導(dǎo)率對焦爐的節(jié)能有著非常重要的意義。在保證炭化室內(nèi)溫度不變的情 況下，用超高導(dǎo)熱硅磚砌筑的燃燒室內(nèi)的火焰溫度相比普通硅磚可以更低一些，那么煉成 噸焦所需的燃料量必然降低，起到了節(jié)能的作用。在節(jié)能的同時，排放到大氣中的N0x氣體 必然會減少，因此，超高導(dǎo)熱硅磚在節(jié)能的同時也起到了環(huán)保的作用。
[0004] 早在上世紀八十年代歐美等發(fā)達國家通過在硅磚中引入金屬氧化物如氧化鐵、氧 化銅等，都使硅磚的熱導(dǎo)率有不同程度的提高，但由于這部分氧化物的引入，使得硅磚的高 溫強度及化學(xué)穩(wěn)定性大大降低，以致于該產(chǎn)品沒有能夠被市場所接受。
[0005] 近年來，各種單一性能提高的新型娃磚逐步出現(xiàn)在市場上，中國專利 200510048575. 1公開了一種復(fù)合硅磚，該專利的焦爐用硅磚突出其熱震穩(wěn)定性好、常溫 耐壓強度高、荷重軟化點高等特點，生產(chǎn)過程中采用了SiC原料，鐵鱗粉、礦化劑CaO、添加 劑Na2C03。中國專利20071006241. 5公開了一種7. 63m焦爐用硅磚，其硅磚有常溫耐壓強 度高、氣孔率較低、耐火度較高、Fe203低的特點，其生產(chǎn)技術(shù)的特點在于添加劑用了錳粉， 礦化劑采用石灰乳。如中國專利200810049567. 2公開了一種納米復(fù)合硅磚及其制備方 法，該專利技術(shù)的特點在于采用了很多納米化合物，如納米CaC03、納米氧化鐵、納米Si02 原料，利于分散在水中，達到性能相對均一的結(jié)果，利用這種方法生產(chǎn)出的硅磚其優(yōu)勢在 于常溫耐壓強度高，同時可降低燒成溫度20°C以節(jié)省能源，降低生產(chǎn)企業(yè)的成本。中國 專利201310146445.6公開了一種焦爐用高導(dǎo)熱硅磚及其制備方法，其產(chǎn)品的熱導(dǎo)率達到 2. 30-2. 50W/m?k，該生產(chǎn)技術(shù)方法特點是引入了硅質(zhì)非氧化物Si，分散劑羧甲基纖維素 (CMC)等。
[0006] 以上技術(shù)都在于突出了提高硅磚的常規(guī)物理性能，在制造技術(shù)上采用了一些特殊 原材料，以達到比普通硅磚更好的技術(shù)指標，沒有考慮到其綜合使用性能。本發(fā)明提供了一 種高溫性能穩(wěn)定的高導(dǎo)熱硅磚及其生產(chǎn)工藝方法，據(jù)測算，該高導(dǎo)熱硅磚熱導(dǎo)率的提高，可 以降低煤氣消耗10%左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為以解決上述技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種超高導(dǎo)熱硅磚及其制備方法。采用的 技術(shù)方案為在結(jié)晶硅石中通過引入1〇~20%比重的熔融石英，1~15%比重的Si3N4，額外增加 一部分減水劑，通過模壓成型，干燥，在隧道窯中以燒成溫度1400~1470°C之間制成制品。起 始物料的重量百分比為：結(jié)晶硅石(顆粒加細粉）60~70%，熔融石英10~20%，廢硅磚3~20%， 氮化硅1~15%，添加劑+1~4%，減水劑+0. 1~0. 3%，紙漿廢液+6. 9~9. 5%。
[0008] 所述結(jié)晶娃石3;102含量大于99%，粒度要求< 2. 5mm; 所述熔融石英Si(V#量大于99. 5%，粒度為< 2. 0mm; 所述氮化硅Si3N4含量90%，且粒度要求為< 0. 088mm; 所述廢硅磚Si(V#量大于95%，粒度為< 2. 50mm; 所述添加劑為鉀長石、粘土、螢石的混合物，粒度< 〇. 〇88mm; 所述減水劑為三聚磷酸鈉；結(jié)合劑為紙漿廢液。
[0009] -種超高導(dǎo)熱硅磚制備方法為：將硅石原料與其它物料按照所述原料配比送入濕 碾混練，將混好的物料機壓成型，成型后的磚坯送入干燥器干燥，干燥后的磚坯放入隧道窯 中焙燒，燒成溫度為1400?1470°C，保溫72小時，冷卻出窯后即制得超高導(dǎo)熱硅磚。
[0010] 本發(fā)明的原理：減水劑能有效降低泥料中的水份含量，有利于降低成品氣孔率，提 高制品的致密程度；熔融石英在燒制過程中膨脹量很小，有利于制品密度的進一步提高，而 Si3N4在1000°C左右逐漸氧化，并且從1200°C開始轉(zhuǎn)化成方石英，同時，它與礦化劑反應(yīng)形 成少量的玻璃相，這些玻璃相的形成及時緩沖了由于Si02晶型轉(zhuǎn)變過快而產(chǎn)生的應(yīng)力，同 時對制品內(nèi)的空隙起到了填充作用，使得主晶相與基質(zhì)間結(jié)合得更緊密，最終獲得更加致 密、導(dǎo)熱性能更好的制品。 所得到的制品性能如下： 體積密度：1.85~1.90g/cm3,氣孔率：17~20%，荷重軟化溫度：彡1650°C，熱導(dǎo)率： 2. 50~2. 60,經(jīng)XRD分析表明磚體中的鱗石英含量達到70%左右。經(jīng)孔徑分析，磚體內(nèi)部的 氣孔孔徑主要處于9~25ym范圍內(nèi)，平均孔徑尺寸比傳統(tǒng)硅磚要小3ym左右。
[0011] 本發(fā)明的有益效果在于：在保證磚體高溫使用性能和化學(xué)穩(wěn)定性的前提下，提高 了制品的熱導(dǎo)率，保證了該材質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能性的平衡，也就是說，既保證了產(chǎn)品的壽命， 又提高了制品熱導(dǎo)率，達到節(jié)能減排的效果。
【具體實施方式】
[0012] 實施例1 將起始物料結(jié)晶硅石、熔融石英、廢硅磚，氮化硅按60%，19%，20%，1%重量百分比進行 配比，另加外加劑如下：鉀長石+1%，粘土 +0. 3%，螢石+1%，三聚磷酸鈉+0. 1%，紙漿廢液+1% (均為占起始料總重量的百分比)。將上述原料稱量好后，放入濕碾機里進行混練25分鐘， 將混好的泥料放入模腔內(nèi)機壓成型，機壓好的坯體，放入干燥器中，溫度l〇〇°C，保溫24小 時，把干燥好的坯體放入隧道窯中進行燒成，燒成溫度1400°C，保溫72小時，冷卻出窯后即 為成品。
[0013] 實施例2 將起始物料結(jié)晶硅石、熔融石英、廢硅磚、氮化硅按65%，12%，10%，13%重量百分比進行 配比，另加外加劑如下：鉀長石+1%，粘土 +0. 3%，螢石+1%，三聚磷酸鈉+0. 1%，紙漿廢液+1% (均為占起始料總重量的百分比)。將上述原料稱量好后，放入濕碾機里進行混練25分鐘，將 混好的泥料放入模腔內(nèi)機壓成型，機壓好的坯體，放入干燥器中，溫度80°C，保溫24小時， 把干燥好的坯體放入隧道窯中進行燒成，燒成溫度1430°C，保溫72小時，冷卻出窯后即為 成品。
[0014] 實施例3 將起始物料結(jié)晶硅石、熔融石英、廢硅磚、氮化硅按67%，13%，10%，10%重量百分比進行 配比，另加外加劑如下：鉀長石+1%，粘土 +0. 3%，螢石+1%，三聚磷酸鈉+0. 1%，紙漿廢液+1% (均為占起始料總重量的百分比)。將上述原料稱量好后，放入濕碾機里進行混練25分鐘，將 混好的泥料放入模腔內(nèi)機壓成型，機壓好的坯體，放入干燥器中，溫度在70°C之間，保溫24 小時，把干燥好的坯體放入隧道窯中進行燒成，燒成溫度1450°C，保溫72小時，冷卻出窯后 即為成品。
[0015] 實施例4 將起始物料結(jié)晶硅石、熔融石英、廢硅磚、氮化硅按68%，15%，8%，9%重量百分比進行配 料，外加鉀長石+3%，粘土 +0. 2%，螢石+0. 8%，三聚磷酸鈉+0. 3%，紙漿廢液+1%(均為占起始 料總重量的百分比)。將上述原料稱量好后，放入濕碾機里進行混練，大約25分鐘，將混好的 泥料放入模腔內(nèi)機壓成型，機壓好的坯體，放入干燥器中，溫度120°C，保溫24小時，把干燥 好的坯體放入隧道窯中進行燒成，在燒成溫度1470°C，保溫72小時，冷卻出窯后即為成品。
[0016] 實施例5 將起始物料結(jié)晶硅石、熔融石英、廢硅磚、氮化硅按70%，10%，5%，15%重量百分比進行 配料，外加鉀長石+3%，粘土 +0. 2%，螢石+0. 8%，三聚磷酸鈉+0. 3%，紙漿廢液+1%(均為占起 始料總重量的百分比)。將上述原料稱量好后，放入濕碾機里進行混練，大約25分鐘，將混 好的泥料放入模腔內(nèi)機壓成型，機壓好的坯體，放入干燥器中，溫度60°C，保溫24小時，把 干燥好的坯體放入隧道窯中進行燒成，在燒成溫度1450°C，保溫72小時，冷卻出窯后即為 成品。
[0017] 表1普通娃磚與本發(fā)明的超高導(dǎo)熱娃磚性能指標
【主權(quán)項】
1. 一種焦爐炭化室爐墻用超高導(dǎo)熱硅磚，其特征在于：所述超高導(dǎo)熱硅磚所用原料如 下： 原料 粒度分布 重量百分比 結(jié)晶娃石 <2. 50mm 60?70% 溶融石英 <2. OOmm 10?20% 廢硅磚 彡2. 50mm 3~?20% 氮化硅 彡0· 088mm 1?15% 添加劑 彡0· 088_ +1?4% 減水劑 +0· 1?0· 3% 結(jié)合劑 +6. 9?9. 5%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦爐炭化室爐墻用超高導(dǎo)熱硅磚，其特征在于：所述添加劑 為鉀長石、粘土、螢石的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦爐炭化室爐墻用超高導(dǎo)熱硅磚，其特征在于：所述減水劑 為三聚磷酸鈉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦爐炭化室爐墻用超高導(dǎo)熱硅磚，其特征在于：所述結(jié)合劑 為紙漿廢液。
5. -種焦爐炭化室用超高導(dǎo)熱硅磚制備方法，其特征在于：將所述原料按照所述配比 送入濕碾混練，將混好的物料機壓成型，成型后的磚坯送入干燥器干燥，干燥后的磚坯放入 隧道窯中焙燒，燒成溫度為1400?1470°C，保溫72小時，冷卻出窯后即制得超高導(dǎo)熱硅磚。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種焦爐炭化室爐墻超高導(dǎo)熱硅磚及其制備方法，所用原料按重量百分比為：結(jié)晶硅石60-70%，熔融石英10-20%，廢硅磚3-20%，Si3N4 1-15%，添加劑所占比重為1-4%，結(jié)合劑所占比重為6.9-9.5%，減水劑所占比重為0.1-0.3%，將所述原料按照所述配比送入濕碾混練，機壓成型，干燥焙燒即制得超高導(dǎo)熱硅磚。本發(fā)明超高導(dǎo)熱硅磚熱導(dǎo)率達到2.50-2.60w/m·k，比傳統(tǒng)硅磚熱導(dǎo)率高出25%以上，其節(jié)能減排效果明顯。
【IPC分類】C04B35-66
【公開號】CN104591749
【申請?zhí)枴緾N201410631575
【發(fā)明人】薄鈞, 甘菲芳, 鄭德勝, 劉杰, 臧純勇, 徐志棟, 王建武, 唐莉, 陳志勇
【申請人】中鋼集團耐火材料有限公司, 寶山鋼鐵股份有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年11月12日