專利名稱：一種剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐火復(fù)合磚及制備方法。
背景技術(shù)：
隨著水泥生產(chǎn)新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，水泥生產(chǎn)主機(jī)設(shè)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(guān)鍵?，F(xiàn)有的耐火磚和隔熱磚大都為單一結(jié)構(gòu)，使用時(shí)需將各種性能的磚配合使用，若在相對固定不動(dòng)的設(shè)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(yùn)動(dòng)的設(shè)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(jìn)行了研究和攻關(guān)，并推出了一些重質(zhì)材料和輕質(zhì)材料相結(jié)合的復(fù)合磚，但由于輕質(zhì)工作層結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(tuán)10000t/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，由于前過渡帶尖晶石磚和燒成帶鎂鉻磚的導(dǎo)熱系數(shù)大(》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(shí)能達(dá)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(shè)備的正常運(yùn)行帶來較大隱患。胴體過熱增加了機(jī)械設(shè)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(jī)械破壞，其結(jié)果是掉磚、停窯，影響水泥回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率。因此若能在該部位使用耐火、隔熱雙重功能的復(fù)合磚不僅使過渡帶和燒成帶部位的筒體溫度降低，減少散熱損失，而且也有利于設(shè)備維護(hù)，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。若在所有高溫部位均使用復(fù)合不同部位結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的復(fù)合磚，則很好地解決了目前存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有單一剛玉尖晶石磚導(dǎo)熱系數(shù)大、散熱嚴(yán)重的缺點(diǎn)，本發(fā)明采用重質(zhì)和輕質(zhì)相結(jié)合的方式來降低導(dǎo)熱系數(shù)，同時(shí)為克服現(xiàn)有輕質(zhì)磚強(qiáng)度小、耐火度低的缺點(diǎn)， 本發(fā)明復(fù)合磚輕質(zhì)工作層采用空心球作為骨料，保證重質(zhì)工作層和輕質(zhì)工作層的結(jié)合強(qiáng)度和性能匹配。本發(fā)明的目的在于提供具有抗熱震性好、耐火度高、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大及保溫隔熱性能好的剛玉尖晶石結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚及其制備方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，包括剛玉尖晶石質(zhì)重質(zhì)工作層和以輕質(zhì)骨料制備的輕質(zhì)隔熱層，由重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層復(fù)合而成，重質(zhì)工作層輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 5 2 1。進(jìn)一步，重質(zhì)工作層中成分質(zhì)量百分含量為A1203%彡80%，Mg0%為10 20%， 其余為原料引入的其他成分。優(yōu)選的，所述重質(zhì)工作層原料由白剛玉、板狀剛玉、尖晶石、鎂砂中的幾種組成。輕質(zhì)隔熱層中采用的輕質(zhì)骨料為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁空心球、鉻剛玉空心球、鋯剛玉空心球中的一種或幾種的混合物。 輕質(zhì)隔熱層中采用的輕質(zhì)骨料的化學(xué)組分質(zhì)量百分含量如下氧化鋁空心球中的成分質(zhì)量百分含量為Al2O3^ > 98%，剛玉空心球中的成分質(zhì)量百分含量為Al2O3^ > 93%， 鎂鋁空心球中的成分質(zhì)量百分含量Al2O3SO. 1 99.9%，Mg0為0. 1 99.9%，鉻剛玉空心球中的成分質(zhì)量百分含量Al2O3為70 99. 9%,Cr2O3為0. 1 30%，鋯剛玉中的成分質(zhì)量百分含量Al2O3為90 99. 9 %，ZrO2為0. 1 10 %。一種剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)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)工作層中成分質(zhì)量百分含量為A1203%彡80%，MgO% 為10 20%，其余為原料引入的其他成分。先將不大于325目粉料按比例配好后在球磨機(jī)中混合均勻，再在其余骨料顆粒與外加結(jié)合劑混合均勻后加入混合好的粉料，攪拌10 30 分鐘后備用；(2)輕質(zhì)隔熱層配料輕質(zhì)隔熱層中采用的輕質(zhì)骨料為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁空心球、鉻剛玉空心球、鋯剛玉空心球中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(jié)合劑混合均勻，然后按比例加入粉料攪拌10 30分鐘備用；(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 2 1，加料后抽出隔板，采用振動(dòng)加壓或機(jī)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1650 1800°C保溫3 8小時(shí)燒成。進(jìn)一步，所述步驟(3)中，成型過程在振動(dòng)壓機(jī)或摩擦壓機(jī)或油壓機(jī)上進(jìn)行。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(xì)粉25 35 %，外加結(jié)合劑3 5 %。所述步驟(2)中，空心球粒徑為0. 2 5mm，自然堆積密度0. 6 1. Og/cm3,輕質(zhì)隔熱層采用的原料質(zhì)量配比為空心球55 70%，不大于325目細(xì)粉30 45%，外加結(jié)合齊[J 6 10%。所用的外加結(jié)合劑可以為黃糊精、紙漿廢液、木質(zhì)磺酸鹽溶液或甲基纖維素溶液。本發(fā)明有益效果是克服了一般重質(zhì)磚導(dǎo)熱系數(shù)大的缺點(diǎn)，提供了一種具有抗熱震性好、耐火度高、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大及保溫隔熱性能好的剛玉尖晶石結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚。施工應(yīng)用過程重質(zhì)材料和輕質(zhì)材料的砌筑可以一步完成，在熱工設(shè)備中使用中能保持不同部位溫度均衡，減少散熱損失，大大降低能源消耗。


圖1是剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚結(jié)構(gòu)圖。圖中1、重質(zhì)工作層，2、輕質(zhì)隔熱層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照圖1，一種剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，包括剛玉尖晶石質(zhì)重質(zhì)工作層1和以輕質(zhì)骨料制備的輕質(zhì)隔熱層2，由重質(zhì)工作層1和輕質(zhì)隔熱層2復(fù)合而成，重質(zhì)工作層1和輕質(zhì)隔熱層2的長度尺寸比例為1 5 2 1。重質(zhì)工作層中成分質(zhì)量百分含量為A1203%彡80%，Mg0%為10 20%，其余為原料引入的其他成分。所述重質(zhì)工作層原料由白剛玉、板狀剛玉、尖晶石、鎂砂中的幾種組成。輕質(zhì)隔熱層中采用的輕質(zhì)骨料為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁空心球、鉻剛玉空心球、鋯剛玉空心球中的一種或幾種的混合物。輕質(zhì)隔熱層中采用的輕質(zhì)骨料的化學(xué)組分質(zhì)量百分含量如下氧化鋁空心球中的成分質(zhì)量百分含量為Al2O3^ > 98 %，剛玉空心球中的成分質(zhì)量百分含量為Al2O3^ > 93 %， 鎂鋁空心球中的成分質(zhì)量百分含量Al2O3SO. 1 99.9%，Mg0為0. 1 99.9%，鉻剛玉空心球中的成分質(zhì)量百分含量Al2O3為70 99. 9%,Cr2O3為0. 1 30%，鋯剛玉中的成分質(zhì)量百分含量Al2O3為90 99. 9 %，ZrO2為0. 1 10 %。所用的外加結(jié)合劑可以為黃糊精、紙漿廢液、木質(zhì)磺酸鹽溶液或甲基纖維素溶液。實(shí)例1本實(shí)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板狀剛玉 40%
不大于Imm板狀剛玉 25% 不大于Imm尖晶石 10% 不大于325目尖晶石 25% 外加結(jié)合劑黃糊精溶液 5%按上述配比，所得重質(zhì)工作層成分的質(zhì)量百分含量Mg0%為10%，A1203%為 88 %，其余為原料引入的其他成分。輕質(zhì)工作層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為鎂鋁空心球70%、不大于325目 α -Al2O3微粉20%、不大于325目氧化鎂粉10%、外加結(jié)合劑黃糊精溶液10%，所用鎂鋁空心球中成分質(zhì)量百分含量Al2O3為70%，MgO為30%。剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)/隔熱一體化復(fù)合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質(zhì)工作層先將骨料顆粒與結(jié)合劑混合均勻后加入不大于325目的粉料，攪拌 15分鐘后備用。高強(qiáng)輕質(zhì)隔熱層將輕質(zhì)骨料按比例和結(jié)合劑混合均勻，然后按比例加入粉料攪拌15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，重質(zhì)工作層和高強(qiáng)輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為2 1，加料后抽出隔板，采用振動(dòng)壓機(jī)加壓成型。(3)燒成成型后的坯體取出經(jīng)80°C烘干后裝窯于1650°C保溫8小時(shí)燒成。實(shí)例2本實(shí)施例重質(zhì)工作層所采用的原料及其質(zhì)量百分含量為
權(quán)利要求
1.一種剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，其特征在于包括剛玉尖晶石質(zhì)重質(zhì)工作層和以輕質(zhì)骨料制備的輕質(zhì)隔熱層，由重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層復(fù)合而成，重質(zhì)工作層輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1 5 2 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，其特征在于重質(zhì)工作層中成分質(zhì)量百分含量為Al2O3 %彡80 %，MgO%為10 20 %，其余為原料引入的其他成分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，其特征在于所述重質(zhì)工作層原料由白剛玉、板狀剛玉、尖晶石、鎂砂中的幾種組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，其特征在于輕質(zhì)隔熱層中采用的輕質(zhì)骨料為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁空心球、鉻剛玉空心球、鋯剛玉空心球中的一種或幾種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，其特征在于輕質(zhì)隔熱層中采用的輕質(zhì)骨料的化學(xué)組分質(zhì)量百分含量如下氧化鋁空心球中的成分質(zhì)量百分含量為Al2O3^ > 98 %，剛玉空心球中的成分質(zhì)量百分含量為Al2O3^ > 93 %，鎂鋁空心球中的成分質(zhì)量百分含量Al2O3SO. 1 99.9%，1%0為0. 1 99. 9%，鉻剛玉空心球中的成分質(zhì)量百分含量Al2O3為70 99. 9%，Cr2O3為0. 1 30%，鋯剛玉中的成分質(zhì)量百分含量Al2O3 為 90 99. 9%, ZrO2 為 0. 1 10%。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)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)工作層中成分質(zhì)量百分含量為Al2O3^彡80%，Mg0%為 10 20%，其余為原料引入的其他成分。先將不大于325目粉料按比例配好后在球磨機(jī)中混合均勻，再在其余骨料顆粒與外加結(jié)合劑混合均勻后加入混合好的粉料，攪拌10 30分鐘后備用；(2)輕質(zhì)隔熱層配料輕質(zhì)隔熱層中采用的輕質(zhì)骨料為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁空心球、鉻剛玉空心球、鋯剛玉空心球中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(jié)合劑混合均勻，然后按比例加入粉料攪拌10 30分鐘備用；(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 2 1，加料后抽出隔板，采用振動(dòng)加壓或機(jī)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1650 1800°C保溫3 8小時(shí)燒成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)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(dòng)壓機(jī)或摩擦壓機(jī)或油壓機(jī)上進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)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(xì)粉25 ；35%，外加結(jié)合劑3 5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚的制備方法，其特征在于所述步驟O)中，空心球粒徑為0. 2 5mm，自然堆積密度0. 6 1. Og/cm3,輕質(zhì)隔熱層采用的原料質(zhì)量配比為空心球陽 70%，不大于325目細(xì)粉30 45%，外加結(jié)合劑 6 10%。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚的制備方法，其特征在于所用的外加結(jié)合劑可以為黃糊精、紙漿廢液、木質(zhì)磺酸鹽溶液或甲基纖維素溶液。
全文摘要
一種剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚，包括剛玉尖晶石質(zhì)重質(zhì)工作層和以輕質(zhì)骨料制備的輕質(zhì)隔熱層，由重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層復(fù)合而成，重質(zhì)工作層輕質(zhì)隔熱層的長度尺寸比例為1～5∶2～1。以及提供一種剛玉尖晶石質(zhì)結(jié)構(gòu)隔熱一體化復(fù)合磚的制備方法。本發(fā)明抗熱震性好、耐火度高、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大及保溫隔熱性能好。
文檔編號(hào)C04B35/66GK102285811SQ20111015068
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月6日
發(fā)明者王家邦 申請人:浙江大學(xué)