本發(fā)明涉及冶金行業(yè)用耐火材料及其制備方法，具體地屬于一種半重質(zhì)干熄焦?fàn)t環(huán)形風(fēng)道用耐火磚及制備方法。

背景技術(shù)：

國內(nèi)干熄焦技術(shù)發(fā)展很快，影響干熄焦?fàn)t壽命的包括冷卻段、斜道、環(huán)形風(fēng)道不同部位的均衡協(xié)調(diào)，環(huán)形風(fēng)道由于鼓脹容易出現(xiàn)異?？逅?，每次檢修數(shù)十萬元，影響生產(chǎn)。與國內(nèi)外的技術(shù)交流發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外環(huán)形風(fēng)道異?？逅切袠I(yè)難題，包括新日鐵在內(nèi)都沒有徹底解決，每年都有3-5家焦化廠發(fā)生因?yàn)楫惓？逅黄葯z修的事故。

環(huán)形風(fēng)道的最大問題在于其爐襯裂紋、鼓脹和爐墻穿孔，這是行業(yè)內(nèi)都存在的問題。其通常使用的磚為A級莫來石材質(zhì)的磚，其密度在2.45-2.60g/cm³。莫來石磚雖然抗熱破壞性能比較好，但是在急冷急熱狀態(tài)下，其使用次數(shù)不會(huì)超過50次。面對一個(gè)干熄焦?fàn)t每天100多次的熄焦、排焦換熱過程，莫來石材質(zhì)的磚容易因抗熱破壞性能不佳造成開裂、穿孔，使用周期縮短，不能滿足低成本穩(wěn)定生產(chǎn)的需求。

本申請人經(jīng)分析研究，如果能將磚的重量減輕，密度減小，則會(huì)使目前所用莫來石材質(zhì)的磚所存在的問題得以解決。

經(jīng)檢索，本申請人檢索到已公開技術(shù)制備并用于制做預(yù)制磚、隔熱磚、澆注料產(chǎn)品的空心球引入能莫來石磚的體系，則可以降低其體積密度，但對于密度太小，強(qiáng)度偏低，則難以在干熄焦?fàn)t環(huán)形風(fēng)道中得到使用，需要進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決干熄焦?fàn)t環(huán)形風(fēng)道內(nèi)墻用耐火磚的材質(zhì)問題，通過采用半重質(zhì)材料，能克服環(huán)形風(fēng)道用磚容易鼓脹、開裂、抗熱破壞性能差，導(dǎo)致檢修頻繁，成本增加的不足。

實(shí)現(xiàn)上述目的的措施：

一種半重質(zhì)干熄焦?fàn)t環(huán)形風(fēng)道用耐火磚，其組成原料及重量百分比含量為：粒度為5～3mm的莫來石骨料：16～25%，粒度小于3至1mm的莫來石骨料：15～30%，粒度小于1至0.074mm莫來石骨料：5～15%，粒度小于1至0.074mm的紅柱石：5～15%，粒度小于0.074mm的莫來石細(xì)粉10～30%；粒度小于0.074mm的紅柱石細(xì)粉3～10%，粒徑不超過3mm的空心球：5～20%，粒度小于0.045mm的高嶺土微粉1～8%，界面處理劑：0.01～2%，結(jié)合劑：2～5%；體積密度在1.8～2.25g/cm³。

其在于：所述空心球的使用溫度不低于1300℃；空心球中粒徑不超過1mm的不低于80%。

其在于：所述界面處理劑為水玻璃或硅溶膠或鋁溶膠或硅鋁溶膠。

其在于：所述結(jié)合劑為紙漿廢液或糊精或羥甲基纖維素或二種以上的混合物。

制備一種半重質(zhì)干熄焦?fàn)t環(huán)形風(fēng)道用耐火磚的方法，其步驟：

1）先將空心球與界面處理劑混合至潤濕狀態(tài)；

2）在步驟1）的混勻料中加入粒度小于0.074mm的莫來石細(xì)粉、粒度小于0.074mm的紅柱石細(xì)粉及粒度小于0.045mm的高嶺土微粉；

3）再將所有莫來石骨料、粒度小于1至0.074mm的紅柱石及粒徑不超過3mm的空心球、結(jié)合劑與步驟2）的料混勻；

4）常規(guī)壓制成型所需磚型；

5）進(jìn)行烘干，烘干溫度控制在100~120℃，烘干時(shí)間不少于24個(gè)小時(shí)；

6）進(jìn)行燒制，升溫至1300℃～1450℃，并在此溫度下保溫3～10h；燒制后磚的體積密度在1.8～2.25g/cm³；待用。

本發(fā)明中各組成原料及主要工藝的作用：

莫來石骨料：粒度為5～3mm：16～25%，粒度小于3至1mm：15～30%，粒度小于1至0.074mm：5～15%，作為骨料配合使用，利于提高材料的抗熱破壞性能。

紅柱石：膨脹劑、粒度小于1至0.074mm的細(xì)骨料，取值5～15%膨脹量比較合適。

莫來石細(xì)粉：基質(zhì)的基礎(chǔ)組分，取值10～30%，基質(zhì)組成比較穩(wěn)定。

空心球：降低爐襯磚重量的耐火材料空心球，使用溫度不低于1300℃；空心球中粒徑不超過1mm的不低于80%。取值5～20%，利于磚的密度和質(zhì)量的控制。

紅柱石細(xì)粉：基質(zhì)的基礎(chǔ)組分，取值3～10%，基質(zhì)組成燒成收縮小，增加膨脹量。

高嶺土微粉：促進(jìn)燒結(jié)劑，容易促進(jìn)基質(zhì)的致密燒結(jié)，取值1～8%收縮小。

界面處理劑：利用界面處理劑的液相結(jié)合使得空心球與磚的基質(zhì)界面能夠結(jié)合緊密，增加粘接強(qiáng)度。

結(jié)合劑：利用結(jié)合劑使得生坯獲得制磚的強(qiáng)度。

本發(fā)明之所以能夠獲得良好的性能，就在于它利用了空心球的重量輕，強(qiáng)度大，粒度小的特點(diǎn)，降低了環(huán)形風(fēng)道的重量，減小了對斜煙道的壓力，由于空心球蓄熱效果好，可以減緩熱應(yīng)力破壞，因此在環(huán)形風(fēng)道的磚襯使用上，

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，解決了干熄焦?fàn)t環(huán)形風(fēng)道用磚容易產(chǎn)生鼓脹、開裂的現(xiàn)象，其耐壓強(qiáng)度達(dá)到60MPa以上，1300℃×3h重?zé)€變化率在±0.2%，磚的單重可以降低10%以上，預(yù)期使用周期由原來的3-5年提高5.5-8年，生產(chǎn)成本大幅減少。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明予以詳細(xì)描述：

實(shí)施例1

一種半重質(zhì)干熄焦?fàn)t環(huán)形風(fēng)道用耐火磚，其組成原料及重量百分比含量為：粒度為5～3mm的莫來石骨料：25%，粒度小于3至1mm的莫來石骨料：20%，粒度小于1至0.074mm莫來石骨料：8%，粒度小于1至0.074mm的紅柱石：8%，莫來石細(xì)粉15.5%，紅柱石細(xì)粉10%，粒徑不超過3mm的空心球：5%，其中小于1mm的空心球的比例占80%，高嶺土微粉5%，水玻璃0.5 %，紙漿廢液3%。

制備方法：

1）先將空心球與水玻璃混合至潤濕狀態(tài)；

2）在步驟1）的混勻料中加入粒度小于0.074mm的莫來石細(xì)粉、粒度小于0.074mm的紅柱石細(xì)粉及粒度小于0.045mm的高嶺土微粉；

3）再將所有莫來石骨料、粒度小于1至0.074mm的紅柱石及粒徑不超過3mm的空心球、紙漿廢液與步驟2）的料混勻；

4）常規(guī)壓制成型所需磚型；

5）進(jìn)行烘干，烘干溫度為110℃，烘干時(shí)間在24小時(shí)；

6）進(jìn)行燒制，升溫至1350℃時(shí)，在此溫度下保溫10小時(shí)；燒制后磚的體積密度在2.23g/cm³；待用。

經(jīng)檢測，所制備的磚的耐壓強(qiáng)度達(dá)到72.5MPa，1300℃×3小時(shí)重?zé)€變化率為-0.1%，體積密度為2.23 g/cm³。

實(shí)施例2

一種半重質(zhì)干熄焦?fàn)t環(huán)形風(fēng)道用耐火磚，其組成原料及重量百分比含量為：粒度為5～3mm的莫來石骨料：16%，粒度小于3至1mm的莫來石骨料：30%，粒度小于1至0.074mm莫來石骨料：5%，粒度小于1至0.074mm的紅柱石：5%，莫來石細(xì)粉20%，紅柱石細(xì)粉8%，粒徑不超過3mm的空心球：10%，其中小于1mm的空心球的比例占95%，超細(xì)高嶺土微粉3%，硅溶膠0.5 %，糊精2.5%。

制備方法：

1）先將空心球與硅溶膠混合至潤濕狀態(tài)；

2）在步驟1）的混勻料中加入粒度小于0.074mm的莫來石細(xì)粉、粒度小于0.074mm的紅柱石細(xì)粉及粒度小于0.045mm的高嶺土微粉；

3）再將所有莫來石骨料、粒度小于1至0.074mm的紅柱石及粒徑不超過3mm的空心球、糊精與步驟2）的料混勻；

4）常規(guī)壓制成型所需磚型；

5）進(jìn)行烘干，烘干溫度為105℃，烘干時(shí)間在24.5小時(shí)；

6）進(jìn)行燒制，升溫至1300℃時(shí)，在此溫度下保溫8小時(shí)；燒制后磚的體積密度在2.10g/cm³；待用。

經(jīng)檢測，所制備的磚的耐壓強(qiáng)度達(dá)到69MPa，1300℃×3小時(shí)重?zé)€變化率為-0.15%，體積密度為2.01 g/cm³。

實(shí)施例3

一種半重質(zhì)干熄焦?fàn)t環(huán)形風(fēng)道用耐火磚，其組成原料及重量百分比含量為：粒度為5～3mm的莫來石骨料：20%，粒度小于3至1mm的莫來石骨料：15%，粒度小于1至0.074mm莫來石骨料：15%，粒度小于1至0.074mm的紅柱石：6%，莫來石細(xì)粉30%，紅柱石細(xì)粉3%，粒徑不超過3mm的空心球：5%，其中小于1mm的空心球的比例占92%，高嶺土微粉3%，鋁溶膠1.5 %，糊精1.5%。

制備方法：

1）先將空心球與鋁溶膠混合至潤濕狀態(tài)；

2）在步驟1）的混勻料中加入粒度小于0.074mm的莫來石細(xì)粉、粒度小于0.074mm的紅柱石細(xì)粉及粒度小于0.045mm的高嶺土微粉；

3）再將所有莫來石骨料、粒度小于1至0.074mm的紅柱石及粒徑不超過3mm的空心球、糊精與步驟2）的料混勻；

4）常規(guī)壓制成型所需磚型；

5）進(jìn)行烘干，烘干溫度為115℃，烘干時(shí)間在24.小時(shí)；

6）進(jìn)行燒制，升溫至1300℃時(shí)，在此溫度下保溫5小時(shí)；燒制后磚的體積密度在2.13g/cm³；待用。

經(jīng)檢測，所制備的磚的耐壓強(qiáng)度達(dá)到85.2MPa，1300℃×3小時(shí)重?zé)€變化率為+0.1%，體積密度為2.19 g/cm³。

實(shí)施例4

一種半重質(zhì)干熄焦?fàn)t環(huán)形風(fēng)道用耐火磚，其組成原料及重量百分比含量為：粒度為5～3mm的莫來石骨料：19%，粒度小于3至1mm的莫來石骨料：13%，粒度小于1至0.074mm莫來石骨料：5%，粒度小于1至0.074mm的紅柱石：14%，莫來石細(xì)粉22.5%，紅柱石細(xì)粉8%，粒徑不超過3mm的空心球：14%，其中小于1mm的空心球的比例占89%，高嶺土微粉3%，鋁溶膠0.5 %，糊精1.0%。

制備方法

1）先將空心球與鋁溶膠混合至潤濕狀態(tài)；

2）在步驟1）的混勻料中加入粒度小于0.074mm的莫來石細(xì)粉、粒度小于0.074mm的紅柱石細(xì)粉及粒度小于0.045mm的高嶺土微粉；

3）再將所有莫來石骨料、粒度小于1至0.074mm的紅柱石及粒徑不超過3mm的空心球、糊精與步驟2）的料混勻；

4）常規(guī)壓制成型所需磚型；

5）進(jìn)行烘干，烘干溫度為110℃，烘干時(shí)間在24.小時(shí)；

6）進(jìn)行燒制，升溫至1400℃時(shí)，在此溫度下保溫8小時(shí)；燒制后磚的體積密度在2.06g/cm³；待用。

經(jīng)檢測，所制備的磚的耐壓強(qiáng)度達(dá)到90.5MPa，1400℃×3小時(shí)重?zé)€變化率為-0.1%，體積密度為1.92 g/cm³。

實(shí)施例5

一種半重質(zhì)干熄焦?fàn)t環(huán)形風(fēng)道用耐火磚，其組成原料及重量百分比含量為：粒度為5～3mm的莫來石骨料：22%，粒度小于3至1mm的莫來石骨料：17%，粒度小于1至0.074mm莫來石骨料：7%，粒度小于1至0.074mm的紅柱石：5%，莫來石細(xì)粉17%，紅柱石細(xì)粉3%，粒徑不超過3mm的空心球：20%，其中小于1mm的空心球的比例占93%，高嶺土微粉8%，硅鋁溶膠0.01 %，羥甲基纖維素0.99%。

制備方法：

1）先將空心球與硅鋁溶膠混合至潤濕狀態(tài)；

2）在步驟1）的混勻料中加入粒度小于0.074mm的莫來石細(xì)粉、粒度小于0.074mm的紅柱石細(xì)粉及粒度小于0.045mm的高嶺土微粉；

3）再將所有莫來石骨料、粒度小于1至0.074mm的紅柱石及粒徑不超過3mm的空心球、羥甲基纖維素與步驟2）的料混勻；

4）常規(guī)壓制成型所需磚型；

5）進(jìn)行烘干，烘干溫度為110℃，烘干時(shí)間在24.小時(shí)；

6）進(jìn)行燒制，升溫至1300℃時(shí)，在此溫度下保溫5小時(shí)；燒制后磚的體積密度在1.82g/cm³；待用。

經(jīng)檢測，所制備的磚的耐壓強(qiáng)度達(dá)到63.8MPa，1300℃×3小時(shí)重?zé)€變化率為-0.15%，體積密度為1.82 g/cm³。

實(shí)施例6

一種半重質(zhì)干熄焦?fàn)t環(huán)形風(fēng)道用耐火磚，其組成原料及重量百分比含量為：粒度為5～3mm的莫來石骨料：20%，粒度小于3至1mm的莫來石骨料：18%，粒度小于1至0.074mm莫來石骨料：5%，粒度小于1至0.074mm的紅柱石：5%，莫來石細(xì)粉21%，紅柱石細(xì)粉6%，粒徑不超過3mm的空心球：13%，其中小于1mm的空心球的比例占98%，高嶺土微粉8%，硅溶膠1 %，羥甲基纖維素+紙漿廢液3%。

制備方法：

1）先將空心球與硅溶膠混合至潤濕狀態(tài)；

2）在步驟1）的混勻料中加入粒度小于0.074mm的莫來石細(xì)粉、粒度小于0.074mm的紅柱石細(xì)粉及粒度小于0.045mm的高嶺土微粉；

3）再將所有莫來石骨料、粒度小于1至0.074mm的紅柱石及粒徑不超過3mm的空心球、羥甲基纖維素+紙漿廢液與步驟2）的料混勻；

4）常規(guī)壓制成型所需磚型；

5）進(jìn)行烘干，烘干溫度為110℃，烘干時(shí)間在24.小時(shí)；

6）進(jìn)行燒制，升溫至1350℃時(shí)，在此溫度下保溫10小時(shí)；燒制后磚的體積密度在1.98g/cm³；待用。

經(jīng)檢測，所制備的磚的耐壓強(qiáng)度達(dá)到75.6MPa，1400℃×3小時(shí)重?zé)€變化率為-0.2%，體積密度為1.95 g/cm³。

實(shí)施例7

一種半重質(zhì)干熄焦?fàn)t環(huán)形風(fēng)道用耐火磚，其組成原料及重量百分比含量為：粒度為5～3mm的莫來石骨料：18%，粒度小于3至1mm的莫來石骨料：25%，粒度小于1至0.074mm莫來石骨料：7%，粒度小于1至0.074mm的紅柱石：6 %，莫來石細(xì)粉17%，紅柱石細(xì)粉8%，粒徑不超過3mm的空心球：5%，其中小于1mm的空心球的比例占96.2%，超細(xì)高嶺土微粉6%，硅溶膠1 %，糊精2%。

半重質(zhì)環(huán)形風(fēng)道用耐火磚其組成（質(zhì)量百分比）包括：莫來石骨料5～3mm占18%；莫來石骨料3～1mm占25%、1～0mm占5%；紅柱石1～0mm 5%；莫來石細(xì)粉20%；紅柱石細(xì)粉8%；莫來石質(zhì)空心球5%，尖晶石質(zhì)空心球5%；超細(xì)高嶺土微粉6%；硅溶膠1 %；糊精2%。體積密度2.25 g/cm³。空心球的材質(zhì)是莫來石質(zhì)和尖晶石質(zhì)的混合物；空心球的尺寸為1～0mm。在制磚前空心球先與硅溶膠混合潤濕，再與細(xì)粉混合均勻，然后與骨料、糊精混合，適當(dāng)噴水?dāng)嚢杈鶆虻娇伤苄院玫幕旌狭?，再壓磚成型；壓磚成型后的胚體在110℃烘干24h以后，逐漸升溫到1400℃保溫8h燒成，自然降溫后使用。該磚的耐壓強(qiáng)度達(dá)到82.5MPa，1400℃×3h重?zé)€變化率-0.1%。

制備方法：

1）先將空心球與硅溶膠混合至潤濕狀態(tài)；

2）在步驟1）的混勻料中加入粒度小于0.074mm的莫來石細(xì)粉、粒度小于0.074mm的紅柱石細(xì)粉及粒度小于0.045mm的高嶺土微粉；

3）再將所有莫來石骨料、粒度小于1至0.074mm的紅柱石及粒徑不超過3mm的空心球、糊精與步驟2）的料混勻；

4）常規(guī)壓制成型所需磚型；

5）進(jìn)行烘干，烘干溫度為110℃，烘干時(shí)間在24.小時(shí)；

6）進(jìn)行燒制，升溫至1400℃時(shí)，在此溫度下保溫8小時(shí)；燒制后磚的體積密度在2.1g/cm³；待用。

經(jīng)檢測，所制備的磚的耐壓強(qiáng)度達(dá)到82.5MPa，1400℃×3小時(shí)重?zé)€變化率為-0.1%，體積密度為2.23 g/cm³。

上述實(shí)施例僅為最佳例舉，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。