一种高硫石油焦高温煅烧炉用刚玉莫来石砖的制作方法
【专利摘要】一种高硫石油焦高温煅烧炉用刚玉莫来石砖，属于高温煅烧设备【技术领域】。包括表面釉层和内部砖体，其特征在于：所述的砖体采用莫来石作为颗粒料，莫来石粉、电熔白刚玉粉、红柱石、硅线石、苏州粘土作为细粉料，并添加α-氧化铝粉改性，颗粒料和细粉料的总质量比为25~45：22~54。本发明砖体内部结构中高温稳定晶相为莫来石（3Al2O3·2SiO2）及刚玉，在砖与石油焦直接接触的工作表面涂覆特制的高耐磨高抗蚀的高温釉面，该釉面在砖体表面致密渗透层达到5mm左右。本发明的砖体结构提高了高硫石油焦在高温煅烧过程中对罐式煅烧炉抗侵蚀能力，同时提高了高硫石油焦煅烧过程中对罐体的磨损能力。
【专利说明】一种高硫石油焦高温煅烧炉用刚玉莫来石砖
【技术领域】
[0001]一种高硫石油焦高温煅烧炉用刚玉莫来石砖，属于高温煅烧设备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]石油焦(PETroleum coke)是原油经蒸馏将轻重质油分离后，重质油再经热裂的过程，转化而成的产品。近年来石油焦硫含量逐渐增大，有些高硫焦硫含量达到6%以上。石油焦煅烧是铝用阳极生产的主要工序之一，其目的是排除原料的挥发份，提高原料的密度、机械强度、导电性和化学稳定性。在煅烧过程中，石油焦从元素组成到组织结构都发生变化，煅烧后显著改善了原料的物理化学性能。经过煅烧的石油焦直接用于阳极生产，煅后焦质量的好坏将直接影响阳极炭块的质量。在高温煅烧过程中石油焦中的硫分和高温煅烧炉用的硅砖中的S12在高温下反应生成SiS2, 51&在1090°C以上升华。并且该侵蚀过程随石油焦含硫量增加及煅烧温度的升高会急剧加重，造成罐式炉的损毁。如何降低高硫焦的硫含量，使其能够满足铝用预焙阳极生产要求，已成为本行业面临的一个较大问题。高硫石油焦在高温煅烧过程中对罐式煅烧炉硅砖存在的侵蚀现象成为本行业噩待解决的问题。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种耐硫化的高硫石油焦高温煅烧炉用刚玉莫来石砖。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:该高硫石油焦高温煅烧炉用刚玉莫来石砖，包括表面釉层和内部砖体，其特征在于:所述的砖体采用莫来石作为颗粒料，莫来石粉、电熔白刚玉粉、红柱石、硅线石、苏州粘土作为细粉料，并添加α -氧化铝粉改性，颗粒料和细粉料的总质量比为25~45:22~54。
[0005]其中，砖体的原料重量份组成为:莫来石25~45份、莫来石粉5~10份、电恪白刚玉5~10份、红柱石5~10份、娃线石3~8份、苏州土 3~8份、α -氧化销1~8份。
[0006]所述的表面釉层采用高温釉，其中，高温釉的具体原料重量份组成为:长石10~30份、石英20~40份、钟乳石3~8份、熟滑石10~20份、苏州土 10~30份、氧化铝1~8份、锆英粉10-25份、稀土氧化物1~5份。
[0007]稀土氧化物可以选用三氧化二钟和二氧化钟。
[0008]本发明中采用在砖体表面施加釉面来增强抗侵蚀性能。首先本发明通过砖体的原料组成，来控制烧制完成的砖体内部晶相呈刚玉、莫来石的晶相，增强砖体本身的抗侵蚀能力。其次发明通过砖体的原料组成，控制得到的刚玉、莫来石的晶相的砖体内部的气孔率，配合通过表面釉层的原料组成得到的渗透性强的高温釉料，使得高温釉能够深入渗透到砖体内部。这样一是能够完全密闭砖体的气孔，防止石油焦中的硫分进入，彻底阻断硅砖中的S12与馏分的侵蚀反应；二是增强表面釉层与砖体间的附着牢固度，有效地防止釉面脱离。
[0009]所述砖体的理化指标为:Si02质量百分比含量在14.5%~30%，Al2O3质量百分比含量在70%~85%，其余物质质量百分比含量在0~1%，气孔率15.2%~15.8%，常温耐压强度81MPa ~83MPa，荷重软化温度1646°C ~1653°C，热膨胀比0.50-0.55。本发明得到的砖体中刚玉晶相和莫来石晶相的比例形成最佳的抗侵蚀能力。晶相间配合所形成的气孔率恰好在15.2-15.8之间。在高温釉渗透时能够形成最佳的渗透厚度，既节约釉料又能得到最好的隔离防护。
[0010]所述的高温釉化学质量百分比组成为:Si02 50%~60%、Al20310%~15%、CaO 4%~8%、Mg05%~12%、Κ201%~4%、Na201%~3%、ZrO2 6%~15%、其他成分 1%~4%。
[0011]所述的表面釉层采用涂覆施釉方法，并控制釉层厚度1.5mm -1.8mm。施釉时的釉层厚度是本发明控制釉料用量的手段，在该施釉厚度下釉层深入砖体足够厚度，在砖体表面形成的表面釉层又能够光滑均匀。
[0012]所述的表面釉层的烧成制度为:室温~300°C烧制1h -15h, 3000C ~600°C烧制8h~12h，600°C~1500°C烧制1h ~15h，1500°C烧制Ih ~3h。烧成制度影响高温釉的流动状态和渗入性能，本发明制定的合理烧成制度，保证生成表面光滑，结构致密与基质结合牢固的微晶玻璃质结构釉层。
[0013]与现有技术相比，本发明的高硫石油焦高温煅烧炉用刚玉莫来石砖所具有的有益效果是:本发明通过优化配方及合理的工艺路线设计，研制生产出优质刚玉莫来石砖，砖体内部结构中高温稳定晶相为莫来石(3A1203.2Si02)及刚玉，尽量避免了游离态S12 (方石英等)存在。在罐体砖与石油焦直接接触的工作表面涂覆特制的高耐磨高抗蚀的高温釉面，进一步改善砖体的表面性能，该釉面在砖体表面致密渗透层达到5_左右，在避免了硫化物等挥发分对砖体表面的侵蚀，提高了砖体表面抗磨损性能的同时，也有效地阻止了硫化物等挥发分向砖体内部渗透，避免了硫化物等对砖体内部结构的渗透侵蚀破坏。釉层微晶玻璃质结构致密，表面光滑，气孔率趋于零，以避免碳颗粒及焦油的吸附渗透作用。具有较高的抗化学侵蚀的性能，以避免煅烧炉中热解气体对砖的作用。砖体结构提高了高硫石油焦在高温煅烧过程中对罐式煅烧炉抗侵蚀能力，同时提高了高硫石油焦煅烧过程中对罐体的磨损能力。
【具体实施方式】
[0014]下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，其中实施例1为最佳实施例。
[0015]实施例1
砖体的原料重量份组成为莫来石颗粒35，莫来石粉8份、电熔白刚玉8份、红柱石8份、硅线石5.5份、苏州土 5.5份、α -氧化铝4.5份。
[0016]烧制完成的砖体检测理化指标为:S12质量百分比含量在17.3%，Al2O3质量百分比含量在82.2%，其余物质质量百分比含量在0.5%，气孔率15.51%，常温耐压强度83.0MPa，荷重软化温度1653°C，热膨胀比0.52。砖体中高温稳定晶相占99.3%。
[0017]表面高温釉层的原料重量份组成为:长石20份、石英30份、钟乳石5.5份、熟滑石15份、苏州土 20份、氧化铝4.5份、锆英粉16.5份、三氧化二铈3份。
[0018]砖体表面采用涂覆施釉方法施釉，控制釉层厚度1.6mm。然后进行烧制，烧成制度为:室温~300°C烧制 12h，300°C~600°C烧制 10h，600°C ~1500°C烧制 12.5h，1500°C烧制 2h。
[0019]烧制完成后检测釉面在砖体表面致密渗透层为5.8mm，表面釉层厚度0.6mm。500块耐火砖在高硫石油焦高温煅烧炉内使用5个月后检测砖体内SiS2的质量含量为0.0011%0o
[0020]实施例2
砖体的原料重量份组成为莫来石颗粒30，莫来石粉8份、电熔白刚玉8份、红柱石8份、硅线石8份、苏州土 8份、α -氧化铝6份。
[0021]烧制完成的砖体检测理化指标为:S12质量百分比含量在14.6%，Al2O3质量百分比含量在84.98，其余物质质量百分比含量在0.42%，气孔率15.3%，常温耐压强度81.3MPa，荷重软化温度1650°C，热膨胀比0.53。砖体中高温稳定晶相占99.2%。
[0022]表面高温釉层的原料重量份组成为:长石23份、石英38份、钟乳石4.5份、熟滑石17份、苏州土 23份、氧化铝6份、锆英粉14份、三氧化二铈2份。
[0023]砖体表面采用涂覆施釉方法施釉，控制釉层厚度1.6mm。然后进行烧制，烧成制度为:室温 ~300°C烧制 12h, 3000C ~600°C烧制 9h，600°C ~1500°C烧制 14h，1500。。烧制 1.5h。
[0024]烧制完成后检测釉面在砖体表面致密渗透层为5.4mm,表面釉层厚度0.65mm。500块耐火砖在高硫石油焦高温煅烧炉内使用5个月后检测砖体内SiS2的质量含量为0.0010%。。
[0025]实施例3
砖体的原料重量份组成为莫来石颗粒40，莫来石粉8份、电熔白刚玉6份、红柱石6份、硅线石7份、苏州土 7份、α-氧化铝4份；烧制完成的砖体检测理化指标为:S12质量百分比含量在20.11%，Al2O3质量百分比含量在79.78，其余物质质量百分比含量在0.11%，气孔率15.7%，常温耐压强度81.9MPa，荷重软化温度1652°C，热膨胀比0.51。
[0026]表面高温釉层的原料重量份组成为:长石25份、石英25份、钟乳石4份、熟滑石14份、苏州土 21份、氧化铝1.5份、锆英粉23份、二氧化铈2份。
[0027]砖体表面采用涂覆施釉方法施釉，控制釉层厚度1.7mm。然后进行烧制，烧成制度为:室温~300°C烧制 14h，300°C~600°C烧制 44h，600°C~1500°C烧制 13h，1500°C烧制 2.5h。
[0028]烧制完成后检测釉面在砖体表面致密渗透层为5.3mm，表面釉层厚度0.72mm。500块耐火砖在高硫石油焦高温煅烧炉内使用5个月后检测砖体内SiS2的质量含量为0.0013%。。
[0029]实施例4
砖体的原料重量份组成为莫来石颗粒45，莫来石粉5份、电熔白刚玉5~份、红柱石5份、娃线石3份、苏州土 3份、α-氧化铝I份。烧制完成的砖体检测理化指标为:S12质量百分比含量在30%，Al2O3质量百分比含量在69.99，其余物质质量百分比含量在0.01%，气孔率15.8%，常温耐压强度81MPa，荷重软化温度1646°C，热膨胀比0.55。
[0030]表面高温釉层的原料重量份组成为:长石30份、石英20份、钟乳石8份、熟滑石10份、苏州土 30份、氧化铝I份、锆英粉25份、三氧化二铈I份。
[0031]砖体表面采用涂覆施釉方法施釉，控制釉层厚度1.8mm。然后进行烧制，烧成制度为:室温 ~300°C烧制 15h, 3000C ~600°C烧制 8h，600°C ~1500°C烧制 15h，1500°C烧制 Ih0
[0032]烧制完成后检测釉面在砖体表面致密渗透层为5.7mm，表面釉层厚度0.5mm。500块耐火砖在高硫石油焦高温煅烧炉内使用5个月后检测砖体内SiS2的质量含量为0.0017%。。
[0033]实施例5 砖体的原料重量份组成为莫来石颗粒25，莫来石粉5份、电熔白刚玉10份、红柱石10份、硅线石8份、苏州土 8份、α-氧化铝8份。烧制完成的砖体检测理化指标为:S12质量百分比含量在14.5%，Al2O3质量百分比含量在85，其余物质质量百分比含量在0.5%，气孔率15.2%，常温耐压强度83MPa，荷重软化温度1653°C，热膨胀比0.50。
[0034]表面高温釉层的原料重量份组成为:长石10份、石英40份、钟乳石3份、熟滑石20份、苏州土 10份、氧化铝8份、锆英粉10份、三氧化二铈5份。
[0035]砖体表面采用涂覆施釉方法施釉，控制釉层厚度1.5mm。然后进行烧制，烧成制度为:室温 ~300°C烧制 1h, 3000C ~600°C烧制 12h，600°C ~1500°C烧制 10h，1500°C烧制 3h。
[0036]烧制完成后检测釉面在砖体表面致密渗透层为5.1mm,表面釉层厚度1.1mm。500块耐火砖在高硫石油焦高温煅烧炉内使用5个月后检测砖体内SiS2的质量含量为0.0008%。。
[0037]实施例6
砖体的原料重量份组成为莫来石颗粒30，莫来石粉10份、电熔白刚玉5份、红柱石10份、硅线石3份、苏州土 8份、α -氧化铝I份；烧制完成的砖体检测理化指标为:S12质量百分比含量在26.31%，Al2O3质量百分比含量在82.69，其余物质质量百分比含量在1.0%，气孔率15.23%，常温耐压强度82.1MPa，荷重软化温度1651 °C，热膨胀比0.51。
[0038]表面高温釉层的原料重量份组成为:长石30份、石英40份、钟乳石3份、熟滑石10份、苏州土 10份、氧化铝I份、锆英粉25份、二氧化铈5份。
[0039]砖体表面采用涂覆施釉方法施釉，控制釉层厚度1.6mm。然后进行烧制，烧成制度为:室温 ~300°C烧制 13h, 3000C ~600°C烧制 9h，600°C ~1500°C烧制 10h，1500°C烧制 Ih0
[0040]烧制完成后检测釉面在砖体表面致密渗透层为5.3mm，表面釉层厚度0.6mm。500块耐火砖在高硫石油焦高温煅烧炉内使用5个月后检测砖体内SiS2的质量含量为
0.0014%。。
[0041]对比例I
砖体的原料重量份组成为莫来石颗粒60，电熔白刚玉2份、红柱石15份、硅线石10份、苏州土 3份。
[0042]表面高温釉层的原料重量份组成为:长石20份、石英30份、钟乳石5.5份、熟滑石15份、苏州土 20份、氧化铝4.5份、锆英粉16.5份、三氧化二铈3份。
[0043]砖体表面采用涂覆施釉方法施釉，控制釉层厚度1.6mm。然后进行烧制，烧成制度为:室温~300°C烧制 12h，300°C~600°C烧制 10h，600°C ~1500°C烧制 12.5h，1500°C烧制 2h。
[0044]烧制完成后检测釉面在砖体表面致密渗透层为1.2mm，表面釉层厚度1.5mm。500块耐火砖在高硫石油焦高温煅烧炉内使用5个月后检测砖体内SiS2的质量含量为0.08%。。
[0045]对比例2
砖体的原料重量份组成为莫来石颗粒35，莫来石粉8份、电熔白刚玉8份、红柱石8份、硅线石5.5份、苏州土 5.5份、α -氧化铝4.5份。
[0046]表面高温釉层的原料重量份组成为:长石60份、石英20份、熟滑石30份、苏州土5份。
[0047]砖体表面采用涂覆施釉方法施釉，控制釉层厚度1.6mm。然后进行烧制，烧成制度为:室温~300°C烧制 12h，300°C~600°C烧制 10h，600°C ~1500°C烧制 12.5h，1500°C烧制 2h。
[0048]烧制完成后检测釉面在砖体表面致密渗透层为2.1mm，表面釉层厚度1.4mm。500块耐火砖在高硫石油焦高温煅烧炉内使用5个月后检测砖体内SiS2的质量含量为0.09%。。
[0049]对比例3
砖体的原料重量份组成为莫来石颗粒35，莫来石粉8份、电熔白刚玉8份、红柱石8份、硅线石5.5份、苏州土 5.5份、α -氧化铝4.5份。
[0050]表面高温釉层的原料重量份组成为:长石20份、石英30份、钟乳石5.5份、熟滑石15份、苏州土 20份、氧化铝4.5份、锆英粉16.5份、三氧化二铈3份。
[0051]砖体表面采用涂覆施釉方法施釉，控制釉层厚度1.6mm。然后进行烧制，烧成制度为:室温 ~300°C烧制 12h, 3000C ~600°C烧制 3h，600°C ~1500°C烧制 4h，1500°C烧制 1h0
[0052]烧制完成后检测釉面在砖体表面致密渗透层为3.4mm，表面釉层厚度1.1mm。500块耐火砖在高硫石油焦高温煅烧炉内使用5个月后检测砖体内SiS2的质量含量为
0.0097%。。
[0053]实施例与对比例I相较可以看出:当砖体使用的原料常规。而无法形成适当晶相时。及时使用本发明高渗釉料也无法渗入到砖体内部。在高硫石油焦高温煅烧炉内使用时，抗硫分侵蚀能力不足。实施例与对比例2相较可以看出当表面釉层的釉料采用常规釉料时，即使在砖体形成了合适的气孔率。由于釉料缺乏渗透性，也无法渗入到砖体内部。严重影响高硫石油焦高温煅烧炉内使用时的抗硫分侵蚀性能。实施例与对比例3相较可以看出在釉料的烧成制度不合理是，无法使高渗釉料充分渗入到砖体内部。炉砖在高硫石油焦高温煅烧炉内使用时抗硫分侵蚀性能仍会不足。
[0054]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种高硫石油焦高温煅烧炉用刚玉莫来石砖，包括表面釉层和内部砖体，其特征在于:所述的砖体采用莫来石作为颗粒料，莫来石粉、电熔白刚玉粉、红柱石、硅线石、苏州粘土作为细粉料，并添加α -氧化铝粉改性，颗粒料和细粉料的总质量比为25~45:22~54。
2.根据权利要求1所述的一种高硫石油焦高温煅烧炉用刚玉莫来石砖，其特征在于:所述砖体的原料重量份组成为:莫来石25~45份、莫来石粉5~10份、电恪白刚玉5~10份、红柱石5~10份、硅线石3~8份、苏州土 3~8份、α -氧化铝1~8份。
3.根据权利要求1所述的一种高硫石油焦高温煅烧炉用刚玉莫来石砖，其特征在于:所述的表面釉层采用高温釉，高温釉的具体原料重量份组成为:长石10~30份、石英20~40份、钟乳石3~8份、熟滑石10~20份、苏州土 10~30份、氧化铝1~8份、锆英粉10~25份、稀土氧化物1~5份。
4.根据权利要求1所述的一种高硫石油焦高温煅烧炉用刚玉莫来石砖，其特征在于:所述砖体的理化指标为:Si02质量百分比含量在14.5%~30%，Al2O3质量百分比含量在70%~85%，其余物质质量百分比含量在0~1%，气孔率15.2%~15.8%，常温耐压强度81 MPa~83MPa，荷重软化温度 1646°C ~1653°C，热膨胀比 0.50-0.55。
5.根据权利要求1所述的一种高硫石油焦高温煅烧炉用刚玉莫来石砖，其特征在于:所述的高温釉化学质量百分比组成为:Si02 50%~60%、Al20310%~15%、CaO 4%~8%、Mg05%~12%、K201%~4%、Na201%~3%、ZrO2 6%~15%、其他成分 1%~4%。
6.根据权利要求1所述的一种高硫石油焦高温煅烧炉用刚玉莫来石砖，其特征在于:所述的表面釉层采用涂覆施釉方法，并控制釉层厚度1.5mm -1.8mm。
7.根据权利要求1所述的一种高硫石油焦高温煅烧炉用刚玉莫来石砖，其特征在于:所述的表面釉层的烧成制度为:室温~300°C烧制1h ~15h，300°C ~600°C烧制8h ~12h，600°C ~1500°C烧制 1h ~15h，1500°C烧制 Ih ~3h。
【文档编号】C04B41/86GK104446572SQ201410807191
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月23日 优先权日:2014年12月23日
【发明者】张新年, 高建立, 孙煜, 钱玉东, 张新成 申请人:山东万乔集团有限公司