一種干熄焦?fàn)t用耐火磚及其制備方法
【專利摘要】一種干熄焦?fàn)t用耐火磚，其原料及wt%：粒度在3～1mm的紅柱石：10～35%，粒度在5～1mm的莫來(lái)石：30～60%；粒度≤0.088mm紅柱石粉：0～20%，粒度≤0.088mm莫來(lái)石粉：15～30%，粒度≤55μm的高嶺土微粉：2～6%，粒度不大于1mm的碳化硅：3～15%，粒度≤0.074mm的氧化鎂粉：0～3%，木質(zhì)素磺酸鹽：0.1～5%；另外按照組成原料總重量的0.5～3%加入硅溶膠；制備步驟：先將紅柱石、莫來(lái)石、紅柱石粉、莫來(lái)石粉、高嶺土微粉、碳化硅、氧化鎂粉混合均勻；加入硅溶膠并攪拌均勻；靜置；將木質(zhì)素磺酸鹽加入并成型；烘干待用。本發(fā)明能減少爐窯內(nèi)紅焦的沖擊、磨損，提高爐襯的使用壽命至少1.5年，經(jīng)110℃干燥24h，強(qiáng)度不低于75MPa，氣孔率不大于15%，磨損量不大于20cm3/h。
【專利說(shuō)明】一種干熄焦?fàn)t用耐火磚及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐火磚及制備方法，具體地屬于一種主要用于焦化行業(yè)的干熄焦?fàn)t冷卻段的干熄焦?fàn)t用耐火磚及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，干熄焦?fàn)t冷卻段使用B級(jí)莫來(lái)石磚的居多。根據(jù)分析，莫來(lái)石磚其磨損量可達(dá)到32~38 cm3/h，其存在磨損大，使用周期短的不足；目前焦?fàn)t趨向大規(guī)格發(fā)展，如武鋼干熄焦處理能力為140t/h，首鋼京唐已經(jīng)建成干熄焦處理能力為260t/h ;隨著7.63m焦?fàn)t的投產(chǎn)，生產(chǎn)的焦炭強(qiáng)度提高，硬度增大，磨損也隨之增加，導(dǎo)致有些干熄焦?fàn)t使用不到1.5年就要維修，磨損速率已達(dá)到5(T70mm/年，使其使用周期大大縮短，增加了檢修維護(hù)量與成本、爐襯更換量隨之增大；由于維護(hù)期間使用濕熄焦，不利于煉鐵穩(wěn)定運(yùn)行。
[0003]對(duì)于干熄焦?fàn)t用耐火材料，國(guó)內(nèi)也有大量的研究,如經(jīng)檢索:
中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210520207.2的文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種復(fù)合抗熱震高鋁耐火磚，其特征在于，由基料和穩(wěn)定性結(jié)合劑制成，穩(wěn)定性結(jié)合劑的添加量為基料總重量的2-15% ;所述基料的原料重量份為:均化料20飛0份、硅線石10-25份、紅柱石15~45份、α氧化鋁10^25份、氧化鋯5~15份、軟質(zhì)粘土粉10-35份；所述穩(wěn)定性結(jié)合劑的原料重量百分比為:氧化鋯15%~45%、α氧化鋁3%~?5%、軟質(zhì)粘土粉10%~20%，余量為水。這樣的配比成本高，由于氧化鋯接近10萬(wàn)/噸，加入最少的5%價(jià)格即接近5000元/噸，而現(xiàn)用莫來(lái)石磚售價(jià)也只有6300元/噸左右，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，加入氧化鋯對(duì)于耐磨損性能有所提高，但幅度不大，因此性價(jià)比低。
[0004]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N2 01210520207.2的文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種堇青石_莫來(lái)石_紅柱石抗熱震磚，其特征在于基本由以下組分的基料在1400°C燒結(jié)16小時(shí)制備而成，所述的基料為電熔莫來(lái)石:15-42%、棕剛玉:5-18%、板狀剛玉:10-32%、紅柱石:5_20%、高嶺土微粉:3-10%、堇青石:5-12%、粘土:3-6% ;抗熱震磚成品中 Al2O3 ^ 60%, Fe2O3 ^ 0.4%,K2CHNa2O ( 0.3% ;根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，加入堇青石對(duì)于耐磨損性能沒(méi)有提高，耐用性能差。
[0005]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N200510107317.6的文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種泥漿結(jié)合的抗熱震耐火磚，其特征在于，是由重量計(jì)的:莫來(lái)石45-75%、C1-Al2O3微粉5-10%、紅柱石5-10%、堇青石粉5-15%和白泥8-15%構(gòu)成基料，與基料總重量3-15%的泥漿結(jié)合劑構(gòu)成，所說(shuō)的泥漿結(jié)合劑由重量計(jì):耐火礦石粉10-40%、粘土粉20-40%和水30-50%構(gòu)成。申請(qǐng)?zhí)枮镃N200510107319.5的專利公開(kāi)了一種泥漿結(jié)合成型的抗熱震耐火磚，其特征在于是，由重量計(jì)的:莫來(lái)石35-65%、硅線石粉5-10%、高鋁粉5-10%、紅柱石5_15%、堇青石粉5-15 %和白泥8-15 %構(gòu)成基料，與基料總重量3-15 %的泥漿結(jié)合劑制成。這兩個(gè)專利就是在莫來(lái)石中分別引入紅柱石、硅線石，利于提高抗熱破壞性能，但對(duì)于耐磨損性能沒(méi)有改
盡
口 ο
[0006]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110395095.8的文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種用于干熄焦?fàn)t上的莫來(lái)石磚，其特征在于，它由以下重量份數(shù)的原料制成:粒度為5-3_的電熔莫來(lái)石25-35，粒度為3-0mm的天然莫來(lái)石25-35，粒度為250-300目的剛玉10-15，粒度為5_6微米的A1203微粉3-6，粒度為180-200目紅柱石精礦8-15，粒度為180-200目的粘土結(jié)合劑3_8 ;耐磨
損性能沒(méi)有改善。
[0007]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201010140787.3的文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種抗侵蝕莫來(lái)石磚制備原料，其特征在于:該制備原料為10~17%六鋁酸鈣，12~20%紅柱石，4~10%硅線石，3~8%氧化鋁，8~16%堇青石，20~30%葉臘石，10~15%高嶺土，3~10%耐火氧化物，I~3%發(fā)泡劑，I~4%結(jié)合劑；此為輕質(zhì)磚，對(duì)于承重結(jié)構(gòu)的干熄焦?fàn)t，根本難以使用，耐磨損性能差。
[0008]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210266706.3的文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種高強(qiáng)高熱震低鋁莫來(lái)石磚，其特征在于:以重量百分含量表示，所述高強(qiáng)高熱震低鋁莫來(lái)石磚由原料燒結(jié)莫來(lái)石15~50%，電熔莫來(lái)石5~15%，特級(jí)焦寶石10~40%，硅線石10~30%，紅柱石10~30%，活性氧化鋁2~10%，鋯英石2~15%，硅石2~12%和結(jié)合粘土 3~10%組成。劉守寬等(耐火材料:1994，(4):218~221)介紹了以硅線石，紅柱石和燒結(jié)莫來(lái)石為主要原料，加入部分超微粉和結(jié)合劑，采用高壓或震動(dòng)加壓成型，以合理的燒成溫度，可以生產(chǎn)出低氣孔率，高強(qiáng)度，抗熱震穩(wěn)定性良好的高爐硅線石磚。這類在莫來(lái)石中分別引入紅柱石、硅線石、焦寶石的技術(shù)，雖然利于提高抗熱破壞性能，但對(duì)于耐磨損性能、提高壽命沒(méi)有改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能減少爐窯內(nèi)紅焦的沖擊、磨損，提高爐襯的使用壽命至少1.5年，經(jīng)110°C干燥24小時(shí)后，強(qiáng)度不低于75MPa，氣孔率不低于8.5%，磨損量不超過(guò)20cm3/h的干熄焦?fàn)t用耐火磚及其制備方法。
[0010]實(shí)現(xiàn)上述目的的措施:
一種干熄焦?fàn)t用耐火磚，其組成原料及重量百分比含量為:粒度在3~1_的紅柱石:10~35%,粒度在5~Imm的莫來(lái)石:30~60% ;粒度≤ 0.088mm紅柱石粉:0~20%,粒度≤0.088mm莫來(lái)石粉:15~30%，粒度≤55Mm的高嶺土微粉:2~6%，粒度不大于Imm的碳化硅:3~15%，粒度≤0.074mm的氧化鎂粉:0~3%，木質(zhì)素磺酸鹽:0.1~5% ;另外按照上述組成原料總重量的0.5~3%加入硅溶膠；耐火磚的性能:經(jīng)110°C干燥24h后，強(qiáng)度不低于75MPa,氣孔率不大于15%,磨損量不大于20cm3/h。
[0011]制備一種干熄焦?fàn)t用耐火磚的方法，其步驟:
1)先將粒度在3~Imm的紅柱石:10~35%,粒度在5~Imm的莫來(lái)石:30~60%;粒度≤ 0.088mm紅柱石粉:0~20%,粒度≤ 0.088mm莫來(lái)石粉:15~30%,粒度≤ 55Mm的高嶺土微粉:2~6%，粒度不大于Imm的碳化硅:3~15%，粒度≤0.074mm的氧化鎂粉:0~3%混合均勻；
2)按照上述混勻料總重量0.5~3%加入硅溶膠并攪拌均勻；
3)靜置0.5~3h;
4)將0.1~5%的木質(zhì)素磺酸鹽加入并壓制成型；
5)在溫度為100~120°C下烘干，干燥時(shí)間不低于20h，1400~1500°C燒成后待用。
[0012]本發(fā)明中各原料及主要工序的作用:
粒度在3~Imm的紅柱石:提供一定顆粒的紅柱石骨料，保證燒成磚的骨架結(jié)構(gòu)與熱穩(wěn)定性能。
[0013]粒度在5~Imm的莫來(lái)石:提供一定顆粒的莫來(lái)石骨料，保證燒成磚的骨架結(jié)構(gòu)與熱穩(wěn)定性能。
[0014]粒度< 0.088mm紅柱石粉:促進(jìn)磚的基質(zhì)燒結(jié)，高溫下轉(zhuǎn)化為莫來(lái)石的反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生膨脹，抵消磚的收縮。
[0015]粒度< 0.088mm莫來(lái)石粉:基質(zhì)成分，比較穩(wěn)定。
[0016]粒度< 55ΜΠ1的高嶺土微粉:促進(jìn)磚的燒結(jié)，高溫下莫來(lái)石化反應(yīng)產(chǎn)生低氣孔致密結(jié)構(gòu)。 [0017]粒度不大于Imm的碳化娃:增加磚的耐磨損性能。
[0018]粒度< 0.074mm的氧化鎂粉:界面處理劑，促進(jìn)剛玉相的表面反應(yīng)，降低燒結(jié)的溫度。
[0019]木質(zhì)素磺酸鹽:結(jié)合劑，增加磚的干燥強(qiáng)度。
[0020]硅溶膠:輔助界面結(jié)合劑，促進(jìn)磚的高溫?zé)髲?qiáng)度，提高耐磨損性能。
[0021]之所以另外外加入0.5-3%加入硅溶膠，后靜置0.5~3h，目的使為了讓液體的硅溶膠能夠滲透到骨料和細(xì)粉的表面，利于以后的高溫反應(yīng)，提高強(qiáng)度。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，能減少爐窯內(nèi)紅焦的沖擊、磨損，提高爐襯的使用壽命至少1.5年，經(jīng)110°C干燥24h后，強(qiáng)度不低于75MPa，氣孔率不大于15%，磨損量不大于20cm3/h。還能顯著降低維護(hù)工作量及爐襯的更換。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為現(xiàn)用莫來(lái)石磚的使用情況；
圖2為現(xiàn)用莫來(lái)石磚的磨損實(shí)驗(yàn)后表面形貌；
圖3為本發(fā)明磨損實(shí)驗(yàn)后表面形貌；
說(shuō)明:本發(fā)明與現(xiàn)用莫來(lái)石磚的試驗(yàn)條件:磨損介質(zhì)采用80目左右的碳化硅，噴砂量lKg，恒定噴砂速度；實(shí)驗(yàn)溫度450°C ;恒定噴吹壓力，壓縮空氣0.44~0.45MPa ;噴砂15min。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)描述:
實(shí)施例1
一種干熄焦?fàn)t用耐火磚，其組成原料及重量百分比含量為:粒度在3~1_的紅柱石:35%,粒度在5~Imm的莫來(lái)石:30% ;粒度< 0.088mm紅柱石粉:5%，粒度< 0.088mm莫來(lái)石粉25%，粒度≤55Mm的高嶺土微粉1.5%，粒度不大于Imm的碳化硅:3%，木質(zhì)素磺酸鹽
0.5% ；
制備步驟:
O先將粒度在3~Imm的紅柱石:35%,粒度在5~Imm的莫來(lái)石:30% ;粒度< 0.088mm紅柱石粉:5%，粒度< 0.088mm莫來(lái)石粉25%，粒度< 55Mm的高嶺土微粉0.5%，粒度不大于Imm的碳化娃3%混合均勻；
2)按照上述混勻料總重量外加入3%加入硅溶膠并攪拌均勻；3)靜置2h；
4)將木質(zhì)素磺酸鹽0.5%加入混合均勻并壓制成型；
5)在溫度為110°C下烘干20.5h，1400°C燒成后待用。
[0025]所制備的耐火磚經(jīng)110°C干燥24h后，其強(qiáng)度達(dá)到82.5MPa，氣孔率12.5%，磨損量17.2cm3/h。
[0026]實(shí)施例2
一種干熄焦?fàn)t用耐火磚，其組成原料及重量百分比含量為:粒度在3~1_的紅柱石:10%,粒度在5~Imm的莫來(lái)石:59% ;粒度< 0.088mm紅柱石粉:3%，粒度< 0.088mm莫來(lái)石粉15%，粒度≤55Mm的高嶺土微粉6%，粒度不大于Imm的碳化硅:5%，粒度≤0.074mm的氧化鎂粉:1.9%，木質(zhì)素磺酸鹽0.1% ；
制備步驟:
O先將粒度在3~Imm的紅柱石:10%,粒度在5~Imm的莫來(lái)石:59% ;粒度< 0.088mm紅柱石粉:3%，粒度≤0.088mm莫來(lái)石粉15%，粒度≤55Mm的高嶺土微粉6%，粒度不大于Imm的碳化硅:5%，粒度< 0.074mm的氧化鎂粉:1.9%混合均勻；
2)按照上述混勻料總重量外加入2%的硅溶膠并攪拌均勻；
3)靜置1.5個(gè)小時(shí)；
4)將木質(zhì)素磺酸鹽0.1%加入并壓制成型；
5)在溫度為115°C下烘干22h，1450°C燒成后待用。
[0027]所制備的耐火磚經(jīng)110°C干燥24h后，其強(qiáng)度達(dá)到171.3MPa，氣孔率13.4%，磨損量
5.90cm3/h。
[0028]實(shí)施例3
一種干熄焦?fàn)t用耐火磚，其組成原料及重量百分比含量為:粒度在3~1_的紅柱石:18%,粒度在5~Imm的莫來(lái)石:36.4% ;粒度< 0.088mm紅柱石粉:20%,粒度< 0.088mm莫來(lái)石粉15%，粒度≤55Mm的高嶺土微粉2%，粒度不大于Imm的碳化硅:4.5%，粒度≤0.074mm的氧化鎂粉:3%，木質(zhì)素磺酸鹽1.1% ；
制備步驟:
1)先將粒度在3~Imm的紅柱石:18%,粒度在5~Imm的莫來(lái)石:36.4% ；粒度(0.088mm紅柱石粉:20%，粒度≤0.088mm莫來(lái)石粉15%，粒度≤55Mm的高嶺土微粉2%，粒度不大于Imm的碳化娃:4.5%,粒度< 0.074mm的氧化鎂粉3%混合均勻；
2)按照上述混勻料總重量的外加入2%加入硅溶膠并攪拌均勻；
3)靜置1.8h ；
4)將木質(zhì)素磺酸鹽1.1%加入并壓制成型；
5)在溫度為120°C下烘干25h，1500°C燒成后待用。
[0029]所制備的耐火磚經(jīng)110°C干燥24h后，其強(qiáng)度達(dá)到127.8MPa，氣孔率10.8%，磨損量15.9cm3/h。
[0030]實(shí)施例4
一種干熄焦?fàn)t用耐火磚，其組成原料及重量百分比含量為:粒度在3~1_的紅柱石:20%,粒度在5~Imm的莫來(lái)石:40% ;粒度< 0.088mm紅柱石粉:4.6%,粒度< 0.088mm莫來(lái)石粉15%，粒度≤55Mm的高嶺土微粉4.9%，粒度不大于Imm的碳化硅:15%，木質(zhì)素磺酸鹽0.5% ；
制備步驟:
1)先將粒度在3~Imm的紅柱石:20%,粒度在5~Imm的莫來(lái)石:40%;粒度< 0.088mm紅柱石粉:4.6%，粒度< 0.088mm莫來(lái)石粉15%，粒度< 55Mm的高嶺土微粉4.9%，粒度不大于Imm的碳化娃15%混合均勻；
2)按照上述混勻料總重量的外加入3%加入硅溶膠并攪拌均勻；
3)靜置0.5h ；
4)將木質(zhì)素磺酸鹽0.5%加入并壓制成型；
5)在溫度為115°C下烘干22h，1460°C燒成后待用。
[0031]所制備的耐火磚經(jīng)110°C干燥24h后，其強(qiáng)度達(dá)到132.7MPa，氣孔率15.3%，磨損量12.1cmVh0
[0032]實(shí)施例5
一種干熄焦?fàn)t用耐火磚，其組成原料及重量百分比含量為:粒度在3~1_的紅柱石:25%,粒度在5~Imm的莫來(lái)石:35.5% ;粒度< 0.088mm莫來(lái)石粉20%,粒度< 55Mm的高嶺土微粉4%,粒度不大于Imm的碳化娃:11%,粒度< 0.074mm的氧化鎂粉:3%，木質(zhì)素磺酸鹽
1.5% ；
制備步驟:
1)先將粒度在3~Imm的紅柱石:25%,粒度在5~Imm的莫來(lái)石:35.5% ；粒度(0.088mm莫來(lái)石粉20%，粒度≤55Mm的高嶺土微粉4%，粒度不大于Imm的碳化硅:11%，粒度< 0.074mm的氧化鎂粉3%混合均勻；
2)按照上述混勻料總重量的外加入1.5%加入硅溶膠并攪拌均勻；
3)靜置2h；
4)將木質(zhì)素磺酸鹽1.5%加入并壓制成型；
5)在溫度為110°C下烘干40h，1480°C燒成后待用。
[0033]所制備的耐火磚經(jīng)110°C干燥24h后，其強(qiáng)度達(dá)到125.1MPa，氣孔率14.7%，磨損量14.7cm3/h。
[0034]本發(fā)明在相同試驗(yàn)條件下，對(duì)現(xiàn)用的莫來(lái)石磚及本發(fā)明的磚進(jìn)行性能試驗(yàn)；試驗(yàn)條件:
磨損介質(zhì)采用80目左右的碳化硅，噴砂量lKg，恒定噴砂速度；實(shí)驗(yàn)溫度450°C;恒定噴吹壓力，壓縮空氣0.44~0.45MPa ;噴砂15min。其磨損量是根據(jù)失重除以密度得到體積損失量得值，其結(jié)果見(jiàn)下表。
[0035]干熄焦?fàn)t用莫來(lái)石磚與本發(fā)明磚的實(shí)驗(yàn)結(jié)果列表
【權(quán)利要求】
1.一種干熄焦?fàn)t用耐火磚，其組成原料及重量百分比含量為:粒度在3~1_的紅柱石:10~35%,粒度在5~1_的莫來(lái)石:30~60% ;粒度< 0.088mm紅柱石粉:0~20%,粒度≤0.088mm莫來(lái)石粉:15~30%，粒度≤55Mm的高嶺土微粉'2~6%，粒度不大于Imm的碳化娃:3~15%,粒度≤ 0.074mm的氧化鎂粉:0~3%,木質(zhì)素磺酸鹽:0.1~5% ;另外按照上述組成原料總重量的0.5~3%加入硅溶膠；耐火磚的性能:經(jīng)110°C干燥24h后，強(qiáng)度不低于75MPa,氣孔率不大于15%,磨損量不大于20cm3/h。
2.制備權(quán)利要求1所述的一種干熄焦?fàn)t用耐火磚的方法，其步驟: .1)先將粒度在3~Imm的紅柱石:10~35%,粒度在5~Imm的莫來(lái)石:30~60%;粒度< 0.088mm紅柱石粉:0~20%,粒度≤ 0.088mm莫來(lái)石粉:15~30%,粒度≤ 55Mm的高嶺土微粉:2~6%，粒度不大于Imm的碳化硅:3~15%，粒度≤0.074mm的氧化鎂粉:0~3%混合均勻； .2)按照上述混勻料總重量0.5~3%加入硅溶膠并攪拌均勻； .3)靜置0.5~3h; . 4)將0.1~5%的木質(zhì)素磺酸鹽加入并壓制成型； .5)在溫度為100~120°C下烘干 ，干燥時(shí)間不低于20h，1400~1500°C燒成后待用。
【文檔編號(hào)】C04B35/66GK103693973SQ201310626637
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】徐國(guó)濤, 呂永勁 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司