专利名称：新型干法水泥窑用方镁石-尖晶石砖生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于耐火材料领域，具体为一种水泥窑用方镁石-尖晶石砖的及其生产工艺。
背景技术：
目前，我国大部分水泥生产是干法或半干法生产，水泥窑各带长度较短，温度变化频繁，这就要求使用高热震稳定性的耐火材料。现阶段大部分水泥厂使用的耐火材料是磷酸盐结合高铝砖(磷酸盐砖)和镁铬砖，但是这两种砖各有其缺点，不能完全满足生产和环保要求。磷酸盐砖属于高铝材质并偏酸性，而水泥窑炉内气氛是含钙的碱性气氛，在高温条件下，磷酸盐砖和水泥窑炉内物料反应，造成侵蚀性损毁，使得磷酸盐砖使用寿命极低。直接结合镁铬砖自上世纪60年代面世以来，以其高温性能优异，耐水泥熟料侵蚀，窑皮粘挂性能好等优点而成为水泥回转窑高温带的主体材料。但镁铬砖中的Cr2O3在高温环境下会与来源于水泥生产原、燃料中的碱金属氧化物相结合形成水溶性有毒的Cr6+化合物Ii2CrO4，造成Cr6+污染。随着干法水泥窑的大型化、高效化以及原料、燃料的多样化，窑衬的工作环境越来越恶劣，特别是水泥窑的烧成带是全窑的烧成带，物料的温度可达1400°C 1500°C，气流的温度比物料的温度还要高。而在此苛刻使用条件下，用作水泥窑的烧成带的耐火材料主要有三种损毁方式一种是在高温下与水泥熟料反应造成的化学腐蚀；第二种是有盐碱等浸透积蓄物的热循环引起的物理蚀损；第三种是伴随窑的回转而产生应力循环所引起的机械损毁，这就要求使用在水泥窑烧成带的耐火材料具有抗高温。抗侵蚀性能以及高热震稳定性的特点。申请号为CN20071005M03. 0的中国专利公开了一种方镁石-铁铝尖晶石砖及其制备方法，先将40 96WT%的镁砂、2 17WT%的AL203、0 50WT%的铁铝尖晶石或镁铝尖晶石、0. 2 10WT%的FE、0 10WT%的FE203混合，外加2 8WT%的亚硫酸纸浆废液，再进行混练、成型、干燥，然后在1000 200(TC条件下原位反应烧成。该方法制备得到的方镁石-铁铝尖晶石砖虽然在一定程度上能够满足水泥窑烧成带的使用要求，但其还具有使用寿命低、高热震稳定性差的缺点。因此，需要对现有的方镁石-尖晶石砖生产工艺进行改进，使得制备得到的方镁石-尖晶石砖不仅使用寿命长，而且具有抗高温、抗侵蚀性能强以及高热震稳定性好的特
点ο
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种新型干法水泥窑用方镁石-尖晶石砖生产工艺，采用该工艺制备得到的方镁石-尖晶石不仅使用寿命长，而且具有抗高温、抗侵蚀性能强以及高热震稳定性好的有益效果。
要实现上述技术目的，本发明的新型干法水泥窑用方镁石-尖晶石砖生产工艺包括以下步骤
(1)破碎、筛分将作为制砖原料的镁砂、镁铝尖晶石和铬铁矿分别破碎筛分，使得经破碎筛分后的镁砂的颗粒级配是，5-3mm为20-2^)，3-lmm为10_12%，I-Omm为8_11%，彡0. 088mm为30-38% ；镁铝尖晶石的颗粒级配是，5-3mm为5_7%，3-lmm为5_7%，I-Omm为5-7% ；铬铁矿的颗粒度均为< 0. 088mm ；
(2)配料将经破碎、筛分后且重量比分别为75-81%的镁砂、13-19%的镁铝尖晶石、4-8%的铬铁矿以及外加的4-5%的六偏磷酸钠饱和溶液结合剂进行配料；
(3)混炼将配料完成后的制砖原料混炼均勻，所述混炼的时间不少于12分钟；
(4)成型将混炼完成的制砖原料成型为砖坯，所述成型压力为70-100MPa；
(5)烧成将成型后的砖坯直接放在450-500°C的温度下烘烤烧成。进一步，所述配料时先配颗粒级大于0. 088mm的骨料，再加入六偏磷酸钠饱和溶液，最后加入颗粒级为< 0. 088mm的细粉；
进一步，所述镁砂为高纯烧结镁砂，该镁砂的化学成分为MgO ^ 97% (重量比)；进一步，所述镁铝尖晶石为烧结镁铝尖晶石，其化学成分为Mg048-3^)，Al203=58-62%，Fe2O3 彡 1. 5%, SiO2 彡 4% ；
进一步，所述铬铁矿的化学成分为MgO彡17%，Fe2O3 ( 14%，Cr2O3彡30%, SiO2 ( 7%，CaO 彡 2%。本发明的新型干法水泥窑用方镁石-尖晶石砖生产工艺具有如下有益效果
1、通过采用纯度较高的高纯烧结镁砂和烧结镁铝尖晶石作为主要原料，并采用六偏磷酸钠为结合剂，并引入铬铁矿等复合添加剂，原料的纯度提高，得到的方镁石-尖晶石砖的稳定性和高温性能相对提高，且与传统的镁铬砖相比，使用寿命相当；
2、引入含铁的复合添加剂，在方镁石-尖晶石砖的使用过程中，铁与Al2O3在1100-1450°C的使用温度下形成铁铝尖晶石，具有很好的柔韧性，降低了砖体表面的抗渣侵蚀能力，使得方镁石-尖晶石砖在使用前期易挂窑皮，其抗渣渗透和热震性能都有所提高，而在方镁石-尖晶石砖的使用后期，窑皮很好的保护了转体不被侵蚀；
3、在方镁石-尖晶石砖使用过程中产生的镁铬尖晶石相对于镁铝尖晶石具有更好的热震稳定性，而且以铬铁矿的形式加入，由于铁离子的存在避免了 Cr2O3造成的Cr6+污染，更加环保；
4、方镁石-尖晶石砖的烧成为采用450-500°C的烘烤，相较于传统的采用1500°C的高温烧成节约了能源和成本。
具体实施例方式下面对本发明的具体实施方式
作详细说明。实施例一
一种新型干法水泥窑用方镁石-尖晶石砖生产工艺，该工艺采用如下步骤(1)破碎、筛分将作为制砖原料的镁砂、镁铝尖晶石和铬铁矿分别破碎筛分，使得经破碎筛分后的镁砂的颗粒级配是，5-3mm为20-2^)，3-lmm为10_12%，I-Omm为8_11%，彡0. 088mm为30-38% ；镁铝尖晶石的颗粒级配是，5-3mm为5_7%，3-lmm为5_7%，I-Omm为5-7% ；铬铁矿的颗粒度均为< 0. 088mm ；
(2)配料将经破碎、筛分后且重量比分别为77%的镁砂、15%的镁铝尖晶石、8%的铬铁矿以及外加的5%的六偏磷酸钠饱和溶液结合剂进行配料；
(3)混炼将配料完成后的制砖原料混炼均勻，所述混炼的时间为20分钟；
(4)成型将混炼完成的制砖原料成型为砖坯，所述成型压力为90MPa；
(5)烧成将成型后的砖坯直接放在460°C的温度下烘烤烧成。其中镁砂为高纯烧结镁砂，其化学成分为MgO ^ 97% (重量比)；镁铝尖晶石为烧结镁铝尖晶石，其化学成分为Mg048-3^)，Al203=58-62%, Fe2O3 ( 1. 5%，SiO2 ( 4% ；铬铁矿的化学成分为 MgO 彡 17%, Fe2O3 ( 14%, Cr2O3 彡 30%, SiO2 ( 7%, CaO ( 2%。优选的，本实施例配料的步骤为先混合颗粒级大于0. 088mm的骨料，再加入六偏磷酸钠饱和溶液作为结合剂，最后加入颗粒级为0. 088-0mm的细粉。本实施例制备得到的方镁石-尖晶石砖的体积密度为2.94g/cm3，显气孔率为13%，重烧线变化+0. 9%，0. 2MPa荷重软化开始温度为1540°C，常温耐压强度为86. 8MPa,热震稳定性18次，且本实施例制备得到的方镁石-尖晶石砖的使用寿命达到了 258天。本实施例生产得到的方镁石-尖晶石砖具有很好的柔韧性，其抗渣渗透和热震性能都有所提高，而在方镁石-尖晶石砖的使用后期，窑皮很好的保护了转体不被侵蚀，其使用寿命与传统的镁铬砖的使用寿命相当，且不存在Cr6+污染，更加环保。实施例二
一种新型干法水泥窑用方镁石-尖晶石砖生产工艺，该工艺采用如下步骤
(1)破碎、筛分将作为制砖原料的镁砂、镁铝尖晶石和铬铁矿分别破碎筛分，使得经破碎筛分后的镁砂的颗粒级配是，5-3mm为20-2^)，3-lmm为10_12%，I-Omm为8_11%，彡0. 088mm为30-38% ；镁铝尖晶石的颗粒级配是，5-3mm为5_7%，3-lmm为5_7%，I-Omm为5-7% ；铬铁矿的颗粒度均为< 0. 088mm ；
(2)配料将经破碎、筛分后且重量比分别为75%的镁砂、17%的镁铝尖晶石、8%的铬铁矿以及外加的5%的六偏磷酸钠饱和溶液结合剂进行配料；
(3)混炼将配料完成后的制砖原料混炼均勻，所述混炼的时间为15分钟；
(4)成型将混炼完成的制砖原料成型为砖坯，所述成型压力为70MPa；
(5)烧成将成型后的砖坯直接放在500°C的温度下烘烤烧成。其中镁砂为高纯烧结镁砂，其化学成分为MgO ^ 97% (重量比)；镁铝尖晶石为烧结镁铝尖晶石，其化学成分为Mg048-3^)，Al203=58-62%, Fe2O3 ( 1. 5%，SiO2 ( 4% ；铬铁矿的化学成分为 MgO 彡 17%, Fe2O3 ( 14%, Cr2O3 彡 30%, SiO2 ( 7%, CaO ( 2%。优选的，本实施例配料的步骤为先混合颗粒级大于0. 088mm的骨料，再加入六偏磷酸钠饱和溶液作为结合剂，最后加入颗粒级为0. 088-0mm的细粉。本实施例制备得到的方镁石-尖晶石砖的体积密度为2.98g/cm3，显气孔率为13%，重烧线变化+0. 6%，0. 2MPa荷重软化开始温度为1520°C，常温耐压强度为84MPa，热震稳定性15次，且本实施例制备得到的方镁石-尖晶石砖的使用寿命达到了 252天。本实施例生产得到的方镁石-尖晶石砖具有很好的柔韧性，其抗渣渗透和热震性能都有所提高，而在方镁石-尖晶石砖的使用后期，窑皮很好的保护了转体不被侵蚀，其使用寿命与传统的镁铬砖的使用寿命相当，且不存在Cr6+污染，更加环保。
实施例三
一种新型干法水泥窑用方镁石-尖晶石砖生产工艺，该工艺采用如下步骤
(1)破碎、筛分将作为制砖原料的镁砂、镁铝尖晶石和铬铁矿分别破碎筛分，使得经破碎筛分后的镁砂的颗粒级配是，5-3mm为20-2^)，3-lmm为10_12%，I-Omm为8_11%，彡0. 088mm为30-38% ；镁铝尖晶石的颗粒级配是，5-3mm为5_7%，3-lmm为5_7%，I-Omm为5-7% ；铬铁矿的颗粒度均为< 0. 088mm ；
(2)配料将经破碎、筛分后且重量比分别为81%的镁砂、14%的镁铝尖晶石、5%的铬铁矿以及外加的4%的六偏磷酸钠饱和溶液结合剂进行配料；
(3)混炼将配料完成后的制砖原料混炼均勻，所述混炼的时间为12分钟；
(4)成型将混炼完成的制砖原料成型为砖坯，所述成型压力为85MPa；
(5)烧成将成型后的砖坯直接放在450°C的温度下烘烤烧成。其中镁砂为高纯烧结镁砂，其化学成分为MgO ^ 97% (重量比)；镁铝尖晶石为烧结镁铝尖晶石，其化学成分为Mg048-3^)，Al203=58-62%, Fe2O3 ( 1. 5%，SiO2 ( 4% ；铬铁矿的化学成分为 MgO 彡 17%, Fe2O3 ( 14%, Cr2O3 彡 30%, SiO2 ( 7%, CaO ( 2%。优选的，本实施例配料的步骤为先混合颗粒级大于0. 088mm的骨料，再加入六偏磷酸钠饱和溶液作为结合剂，最后加入颗粒级为< 0. 088mm的细粉。本实施例制备得到的方镁石-尖晶石砖的体积密度为2.98g/cm3，显气孔率为14%，重烧线变化+0. 4%，0. 2MPa荷重软化开始温度为1500°C，常温耐压强度为85MPa，热震稳定性12次，且本实施例制备得到的方镁石-尖晶石砖的使用寿命达到了 259天。本实施例生产得到的方镁石-尖晶石砖具有很好的柔韧性，其抗渣渗透和热震性能都有所提高，而在方镁石-尖晶石砖的使用后期，窑皮很好的保护了转体不被侵蚀，其使用寿命与传统的镁铬砖的使用寿命相当，且不存在Cr6+污染，更加环保。实施例四
一种新型干法水泥窑用方镁石-尖晶石砖生产工艺，该工艺采用如下步骤
(1)破碎、筛分将作为制砖原料的镁砂、镁铝尖晶石和铬铁矿分别破碎筛分，使得经破碎筛分后的镁砂的颗粒级配是，5-3mm为20-2^)，3-lmm为10_12%，I-Omm为8_11%，彡0. 088mm为30-38% ；镁铝尖晶石的颗粒级配是，5-3mm为5_7%，3-lmm为5_7%，I-Omm为5-7% ；铬铁矿的颗粒度均为< 0. 088mm ；
(2)配料将经破碎、筛分后且重量比分别为75%的镁砂、19%的镁铝尖晶石、6%的铬铁矿以及外加的4. 5%的六偏磷酸钠饱和溶液结合剂进行配料；
(3)混炼将配料完成后的制砖原料混炼均勻，所述混炼的时间为25分钟；
(4)成型将混炼完成的制砖原料成型为砖坯，所述成型压力为85MPa；
(5)烧成将成型后的砖坯直接放在480°C的温度下烘烤烧成。其中镁砂为高纯烧结镁砂，其化学成分为MgO ^ 97% (重量比)；镁铝尖晶石为烧结镁铝尖晶石，其化学成分为Mg048-3^)，Al203=58-62%, Fe2O3 ( 1. 5%，SiO2 ( 4% ；铬铁矿的化学成分为 MgO 彡 17%, Fe2O3 ( 14%, Cr2O3 彡 30%, SiO2 ( 7%, CaO ( 2%。优选的，本实施例配料的步骤为先混合颗粒级大于0. 088mm的骨料，再加入六偏磷酸钠饱和溶液作为结合剂，最后加入颗粒级为< 0. 088mm的细粉。本实施例制备得到的方镁石-尖晶石砖的体积密度为2.95g/cm3，显气孔率为13%，重烧线变化+0. 7%，0. 2MPa荷重软化开始温度为1540°C，常温耐压强度为85MPa，热震稳定性16次，且本实施例制备得到的方镁石-尖晶石砖的使用寿命达到了 250天。本实施例生产得到的方镁石-尖晶石砖具有很好的柔韧性，其抗渣渗透和热震性能都有所提高，而在方镁石-尖晶石砖的使用后期，窑皮很好的保护了转体不被侵蚀，其使用寿命与传统的镁铬砖的使用寿命相当，且不存在Cr6+污染，更加环保。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种新型干法水泥窑用方镁石-尖晶石砖生产工艺，其特征在于包括以下步骤(1)破碎、筛分将作为制砖原料的镁砂、镁铝尖晶石和铬铁矿分别破碎、筛分，使得经破碎筛分后的镁砂的颗粒级配是，5-3mm为20-2^)，3-lmm为10_12%，I-Omm为8_11%，彡0. 088mm为30-38% ；镁铝尖晶石的颗粒级配是，5-3mm为5_7%，3-lmm为5_7%，I-Omm为5-7% ；铬铁矿的颗粒度均为< 0. 088mm ；(2)配料将经破碎、筛分后且重量比分别为75-81%的镁砂、13-19%的镁铝尖晶石、4-8%的铬铁矿以及外加的4-5%的六偏磷酸钠饱和溶液结合剂进行配料；(3)混炼将配料完成后的制砖原料混炼均勻，所述混炼的时间不少于12分钟；(4)成型将混炼完成的制砖原料成型为砖坯，所述成型压力为70-100MPa；(5)烧成将成型后的砖坯直接放在450-500°C的温度下烘烤烧成。
2.根据权利要求1所述的新型干法水泥窑用方镁石-尖晶石砖生产工艺，其特征在于所述配料时先配颗粒级大于0. 088mm的骨料，再加入六偏磷酸钠饱和溶液，最后加入颗粒级为彡0. 088mm的细粉。
3.根据权利要求1所述的新型干法水泥窑用方镁石-尖晶石砖生产工艺，其特征在于所述镁砂为高纯烧结镁砂，该镁砂的化学成分为按重量比MgO ^ 97%。
4.根据权利要求1所述的新型干法水泥窑用方镁石-尖晶石砖生产工艺，其特征在于所述镁铝尖晶石为烧结镁铝尖晶石，其化学成分为Mg0=28-32%，Al203=58-62%,Fe2O3 彡 1. 5%, SiO2 彡 4%。
5.根据权利要求1所述的新型干法水泥窑用方镁石-尖晶石砖生产工艺，其特征在于所述铬铁矿的化学成分为MgO彡17%, Fe2O3彡14%, Cr2O3彡30%, SiO2彡7%, CaO彡2%。
全文摘要
本发明公开了一种新型干法水泥窑用方镁石-尖晶石砖生产工艺，先将原料破碎、筛分，再将重量比分别为75-81%的镁砂、13-19%的镁铝尖晶石、4-8%的铬铁矿以及外加4-5%的六偏磷酸钠饱和溶液结合剂进行配料，然后混炼、成型，并在450-500℃的温度下烘烤烧成。采用本发明的工艺生产得到的方镁石-尖晶石砖具有很好的柔韧性，其抗渣渗透和热震性能都有所提高，而在方镁石-尖晶石砖的使用后期，窑皮很好的保护了转体不被侵蚀，其使用寿命与传统的镁铬砖的使用寿命相当，且不存在Cr6+污染，更加环保。
文档编号C04B35/66GK102391008SQ201110242820
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者杜春天, 汤佐, 甘乐才, 罗向东, 邬贵轩, 陈文峰 申请人:重庆钢铁(集团)有限责任公司