本發(fā)明屬于耐火材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體的說，涉及了一種鋁礬土復(fù)合耐火磚及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：在現(xiàn)代碳素工業(yè)中，用焙燒爐生產(chǎn)陽極碳塊已經(jīng)十分普遍，碳素焙燒爐的主要任務(wù)是焙燒電解鋁用陽極碳塊。現(xiàn)有技術(shù)的焙燒爐火道墻由粘土磚砌筑而成，燃料在火道內(nèi)進(jìn)行燃燒，并通過高載荷紅柱石復(fù)合耐火磚材料將熱量傳遞給臨近料箱內(nèi)的陽極碳塊，陽極碳塊在不接觸火焰的氣氛中焙燒。所以，耐火材料在陽極焙燒爐中除了要經(jīng)受長期的高溫、高壓外，還要承受周期性的溫度變化，因此，對耐火材料的要求是高溫蠕變率低，荷重軟化溫度高、比較好的熱震穩(wěn)定性。而在我國目前的市場上，碳素焙燒爐用耐火材料生產(chǎn)雖然已非常普遍，但是，無論是粘土質(zhì)耐火材料還是高鋁質(zhì)耐火材料或一般的蠕變耐火材料都存在荷重軟化點(diǎn)不高、熱震穩(wěn)定性差、長時間使用蠕變率大等缺點(diǎn)，會導(dǎo)致火道墻過早的出現(xiàn)變形，損壞，陽極碳塊生產(chǎn)受到很大影響。為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種具有較高的熱震性、較高的荷重軟化溫度和較好的熱穩(wěn)定性的鋁礬土復(fù)合耐火磚。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種鋁礬土復(fù)合耐火磚，包括主料和添加劑，所述主料包括下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料：鋁礬土熟料大顆粒20%～35%、鋁礬土熟料小顆粒15%～30%、結(jié)合粘土細(xì)粉5%～15%、鋁礬土熟料細(xì)粉15%～30%和紅柱石微粉5%～20%；所述添加劑的質(zhì)量為所述主料質(zhì)量的4.5%～5.5%。基于上述，所述主料包括下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料：鋁礬土熟料大顆粒30%、鋁礬土熟料小顆粒27%、結(jié)合粘土細(xì)粉10%、鋁礬土熟料細(xì)粉28%和紅柱石微粉5%?；谏鲜?，所述鋁礬土熟料大顆粒的粒度為1mm～3mm；所述鋁礬土熟料小顆粒的粒度小于1mm?；谏鲜觯黾t柱石微粉的粒度小于0.043mm?；谏鲜觯鼋Y(jié)合粘土細(xì)粉的粒度小于0.074mm、所述鋁礬土熟料細(xì)粉的粒度小于0.074mm。基于上述，所述添加劑為紙漿水。其中，所述主料包括骨料和細(xì)料，所述鋁礬土復(fù)合耐火磚以原料中的鋁礬土熟料大顆粒、鋁礬土熟料小顆粒為骨料，以結(jié)合粘土細(xì)粉、鋁礬土熟料細(xì)粉和紅柱石微粉為細(xì)料，通過所述鋁礬土熟料細(xì)粉進(jìn)行混合。本發(fā)明還提供一種所述的鋁礬土復(fù)合耐火磚的制備方法，包括以下步驟：（1）按照上述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料計(jì)算，將鋁礬土熟料大顆粒、鋁礬土熟料小顆粒及添加劑進(jìn)行混碾制得預(yù)制泥料；然后向所述預(yù)制泥料中加入結(jié)合粘土細(xì)粉、鋁礬土熟料細(xì)粉和紅柱石微粉并進(jìn)行混碾制得混碾泥料；（2）將所述混碾泥料壓制成磚坯，所述磚坯經(jīng)干燥、煅燒后制得所述鋁礬土復(fù)合耐火磚?；谏鲜?，所述步驟（2）包括：將所述混碾泥料壓制成磚坯，并將所述磚坯在溫度為60℃～130℃條件下進(jìn)行干燥24小時～36小時；然后將干燥后的所述磚坯在1450℃～1480℃的溫度下進(jìn)行煅燒10小時～24小時，從而制得所述鋁礬土復(fù)合耐火磚。本發(fā)明還提供一種上述鋁礬土復(fù)合耐火磚的應(yīng)用，所述鋁礬土復(fù)合耐火磚應(yīng)用于碳素焙燒爐中。本發(fā)明所提供的鋁礬土復(fù)合耐火磚原料中各成分的性能作用如下：鋁礬土熟料：是指鋁礬土礦物經(jīng)過煅燒后的物料，其主要成分為水鋁石和高鋁硅石，具有較高的耐燒性能，常用來制備各種高鋁磚，是冶金工業(yè)和其它工業(yè)廣泛使用的耐火或防腐材料。紅柱石：晶體屬正交（斜方）晶系的島狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，紅柱石在磚坯煅燒過程中會發(fā)生不可逆的晶體轉(zhuǎn)化形成具有良好的莫來石網(wǎng)絡(luò)的莫來石，從而使其具有1800℃以上的耐火性能，且耐驟冷驟熱、機(jī)械強(qiáng)度大、抗熱沖擊力和抗渣性強(qiáng)、荷重轉(zhuǎn)化點(diǎn)高，并具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性和極強(qiáng)的抗化學(xué)腐蝕性，從而使得制備的所述鋁礬土復(fù)合耐火磚具有高荷軟、低蠕變、高抗熱震性能。結(jié)合粘土：結(jié)合粘土主要為高嶺石、氧化硅與氧化鋁，色白而耐火，為配制瓷土之主要原料，是一種高可塑性粘土。結(jié)合粘土細(xì)粉的性能受諸多因素影響，與礦物成分、礦物性能、礦物結(jié)晶特征、礦物的顆粒大小、電解質(zhì)類型、粘土的成因規(guī)律和加工工藝等因素有密切的關(guān)系。本案中選取氧化鋁含量為34%～37%、氧化鐵小于1.5%的優(yōu)質(zhì)結(jié)合粘土，利用其較好的粘結(jié)性和可塑性使得各顆粒和微粉之間粘結(jié)緊密且使得鋁礬土復(fù)合耐火磚坯成型性更強(qiáng)。本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，具體的說，本發(fā)明將不同粒度的鋁礬土熟料、紅柱石、結(jié)合粘土和鋁礬土熟料進(jìn)行混合，使得制備的磚坯各個部位成分配比搭配一致，保證了煅燒所得的鋁礬土復(fù)合耐火磚各部位性能的一致性，同時原料中含有大量棱角突出的粒度料，增大了臨界粒度，為鋁礬土復(fù)合耐火磚提供了牢固的骨架結(jié)構(gòu)使其在使用過程中不易產(chǎn)生變形。同時，分別利用鋁礬土熟料、紅柱石、結(jié)合粘土的耐燒特性和較好的成型性及紅柱石在煅燒過程形成的具有抗熱沖擊力、抗渣性強(qiáng)、荷重轉(zhuǎn)化點(diǎn)高的莫來石，使得制備的鋁礬土復(fù)合耐火磚具有高荷軟、低蠕變、高抗熱震性能，從而提高了應(yīng)用所述鋁礬土復(fù)合耐火磚砌筑火道墻的碳素焙燒爐使用壽命。且該方法采用的原料易得、成分搭配合理，制備步驟簡單。具體實(shí)施方式下面通過具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施例1本實(shí)施例提供一種鋁礬土復(fù)合耐火磚，它包括骨料、細(xì)料和紙漿水，其中，所述紙漿水的質(zhì)量為所述骨料和所述細(xì)料總質(zhì)量的4.5%；所述骨料和所述細(xì)料包括下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料：鋁礬土熟料大顆粒30%、鋁礬土熟料小顆粒27%、結(jié)合粘土細(xì)粉10%、鋁礬土熟料細(xì)粉28%和紅柱石微粉5%。其中，所述鋁礬土熟料大顆粒的粒度為1mm～3mm、所述鋁礬土熟料小顆粒的粒度小于1mm、所述紅柱石微粉的粒度小于0.043mm、所述結(jié)合粘土細(xì)粉的粒度小于0.074mm、所述鋁礬土熟料細(xì)粉的粒度小于0.074mm。各原料中的化學(xué)成分如表1所示。表1、各原料主要化學(xué)成分原料Al2O3Fe2O3K2O+NaO燒失量紅柱石微粉55%～58%≤1.1%≤1.0%--鋁礬土熟料大顆粒、小顆粒、細(xì)粉≥80%≤1.5%≤0.6%--結(jié)合粘土細(xì)粉34%～37%≤1.5%≤0.5%11%～13%本實(shí)施例還提供一種所述鋁礬土復(fù)合耐火磚的制備方法，具體制備步驟包括：分別將鋁礬土熟料、紅柱石、結(jié)合粘土進(jìn)行粉碎制得上述粒度的原料。將上述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的所述鋁礬土熟料大顆粒、所述鋁礬土熟料小顆粒和所紙漿水進(jìn)行混碾3分鐘～5分鐘制得預(yù)制泥料；然后向所述預(yù)制泥料中加入所述結(jié)合粘土細(xì)粉、所述鋁礬土熟料細(xì)粉和所述紅柱石微粉并進(jìn)行混碾10分鐘～20分鐘，制得混碾泥料。采用壓力噸位大于315噸的制磚機(jī)將所述混碾泥料壓制成磚坯，然后將所述磚坯放入隧道式干燥洞中進(jìn)行干燥24小時，其中控制所述隧道式干燥洞的進(jìn)口溫度為60℃、出口溫度為130℃；將干燥后的所述磚坯裝入燃?xì)馑淼栏G中在1470℃的溫度下進(jìn)行煅燒10小時，從而制得所述鋁礬土復(fù)合耐火磚。經(jīng)檢測，本實(shí)施例制得的所述鋁礬土復(fù)合耐火磚密度為2.52g/cm3。由本實(shí)施例提供的制備方法制備的鋁礬土復(fù)合耐火磚，可應(yīng)用于砌筑碳素焙燒爐火道墻。實(shí)施例2本實(shí)施例提供一種鋁礬土復(fù)合耐火磚，具體原料成分與實(shí)施例1大致相同，不同之處在于，本實(shí)施例中所述紙漿水的質(zhì)量為所述骨料和所述細(xì)料總質(zhì)量的5%，所述骨料和所述細(xì)料包括下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料：鋁礬土熟料大顆粒31%、鋁礬土熟料小顆粒28%、結(jié)合粘土細(xì)粉15%、鋁礬土熟料細(xì)粉20%和紅柱石微粉6%。本實(shí)施例所述的鋁礬土復(fù)合耐火磚的制備方法與實(shí)施例1中的制備方法大致相同，不同之處在于：將所述混碾泥料壓制成磚坯，然后將所述磚坯放入隧道式干燥洞中進(jìn)行干燥24小時，其中控制所述隧道式干燥洞的進(jìn)口溫度為60℃、出口溫度為130℃；將干燥后的所述磚坯裝入燃?xì)馑淼栏G中在1470℃的溫度下進(jìn)行煅燒10小時，從而制得所述鋁礬土復(fù)合耐火磚。經(jīng)檢測，本實(shí)施例制得的所述鋁礬土復(fù)合耐火磚密度為2.51g/cm3。由本實(shí)施例提供的制備方法制備的鋁礬土復(fù)合耐火磚，可應(yīng)用于砌筑碳素焙燒爐火道墻。實(shí)施例3本實(shí)施例提供一種鋁礬土復(fù)合耐火磚，具體原料成分與實(shí)施例1大致相同，不同之處在于，本實(shí)施例中，所述紙漿水的質(zhì)量為所述骨料和所述細(xì)料總質(zhì)量的5.5%，所述骨料和所述細(xì)料包括下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料：鋁礬土熟料大顆粒30%、鋁礬土熟料小顆粒27%、結(jié)合粘土細(xì)粉20%、鋁礬土熟料細(xì)粉18%和紅柱石微粉5%。本實(shí)施例所述的鋁礬土復(fù)合耐火磚的制備方法與實(shí)施例1中的制備方法大致相同，不同之處在于：將所述混碾泥料壓制成磚坯，然后將所述磚坯放入隧道式干燥洞中進(jìn)行干燥24小時，其中控制所述隧道式干燥洞的進(jìn)口溫度為60℃、出口溫度為130℃；然后將干燥后的磚坯在1470℃的溫度下進(jìn)行煅燒20小時，從而制得所述鋁礬土復(fù)合耐火磚。經(jīng)檢測，本實(shí)施例制得的所述鋁礬土復(fù)合耐火磚密度為2.47g/cm3。由本實(shí)施例提供的制備方法制備的鋁礬土復(fù)合耐火磚，可應(yīng)用于砌筑碳素焙燒爐火道墻。鋁礬土復(fù)合耐火磚性能檢測：分別對實(shí)施例1～3制備的鋁礬土復(fù)合耐火磚中Al2O3、Fe2O3含量、顯氣孔率、常溫耐壓強(qiáng)度和1350℃高溫抗折強(qiáng)度性能進(jìn)行檢測，并在0.2MPa壓力、1280℃煅燒25小時的蠕變率進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如表2所示。表2、鋁礬土復(fù)合耐火磚性能檢測從上表中可以看出：實(shí)施例1～3提供的鋁礬土復(fù)合耐火磚的軟化點(diǎn)大于1450℃、常溫耐壓強(qiáng)度大于70MPa、蠕變率絕對值小于0.4%、顯氣孔率介于17%～18%之間、熱膨脹率小于0.7%，因此所述鋁礬土復(fù)合耐火磚各項(xiàng)性能指標(biāo)符合GB/T3994-2013規(guī)定的指標(biāo)，所述鋁礬土復(fù)合耐火磚具有載荷軟化溫度高、低蠕變、高抗熱震的性能，能應(yīng)用于砌筑碳素焙燒爐火道墻來焙燒生產(chǎn)陽極碳塊。最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。當(dāng)前第1頁1 2 3