一种石化行业用高强高纯低硅刚玉砖及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于耐火材料，具体涉及一种石化行业用高强高纯低硅刚玉砖及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 刚玉砖是以α-Α1203为主要成份，具有耐火度高、强度大、荷重软化温度高、高温 抗蠕变性好、体积稳定及化学稳定性强等优点，已经广泛应用于高温、高压、化学侵蚀和机 械磨损严重的合成氨转化炉、乙烯工程造气炉、甲醇转化炉、化肥装置、炭黑反应炉等石化 热工装置内衬。
[0003] 高纯刚玉砖纯度高，很难烧结，必须采用高温梭式窑，经1700°C甚至更高的温度烧 成，能耗非常高，烧成成本高。目前国内常规的做法是引入0. 5%左右的硅灰实现降低烧成 温度，但该方法将引入过量Si02，使的高纯低硅刚玉砖硅含量超标。而硅含量一旦超标，在 甲醇、化肥转化炉等中使用时，容易产生硅迀移，在炉膛后部管道耐火材料上富集，造成管 道堵塞；积累到一定程度后容易与管道耐火材料内衬一起剥落，导致耐火材料整体坍塌事 故发生，存在较大安全隐患。除此之外，也有国内专利00123761. 6通过引入含钙物质作为 烧结助剂的方式来降低烧成温度，虽然没有额外引入Si02，但引入钙还是会一定程度上影 响制品的高温性能。因此，研究开发一种烧成温度较低、硅含量低的高强高纯刚玉砖是一个 热门研究方向。
【发明内容】
[0004] 鉴于以上现有高纯刚玉砖存在硅含量超标、烧成温度太高、强度较低等问题，本发 明所要解决的技术问题是提供一种具有纯度高、强度大、硅含量低、高温性能好等优点的高 强低硅高纯刚玉砖。
[0005] 本发明还要解决的技术问题是提供上述刚玉砖的制备方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
[0007] -种石化行业用高强高纯低硅刚玉砖，它包括如下重量百分比的组分：
[0008] 5-3mm电溶白刚玉 3-6%
[0009] 3-lmm电熔白刚玉 15-25% 1 -Omm电熔白刚玉 8- ] 2% 150目电熔白刚玉 3-8% 320目电熔白刚玉 12-16% 3-lmm板状刚玉 15-20% Ι-Omm板状刚玉 3-7% 320目板状刚玉 6-11% 氧化铝微粉 8-13% p-A!2(>; 2-5%
[0010] 以上组分重量百分含量之和为100%，
[0011] 此外，铝溶胶重量为以上组分总重量的6-13%。
[0012] 其中，氧化铝微粉粒径为800~1200目，优选1000目。
[0013] 上述石化行业用高强高纯低硅刚玉砖的制备方法，它包括如下步骤：
[0014] (1)细粉预混合：按配方量准确称量150目电熔白刚玉、320目电熔白刚玉、320目 板状刚玉、氧化铝微粉、p_A1203于预混机中混匀，出料后备用；
[0015] (2)骨料混合：按配方量准确称量5~3mm电熔白刚玉、3~1mm电熔白刚玉、1~ 0mm电恪白刚玉、3~1mm板状刚玉、1~0mm板状刚玉一起加入混料机内干混3~8分钟 (优选5分钟），加入2/3量的铝溶胶，混合5~10分钟（优选8分钟），然后加入步骤（1) 预混合后得到的细粉，搅拌3~5分钟，然后再加入剩余1/3量的铝溶胶，最后混炼15~25 分钟（优选20分钟）出料；
[0016] (3)成型：将步骤⑵得到的物料采用液压机成型；
[0017] (4)干燥：将步骤⑶成型后的物料在120°C条件下干燥30~48小时（优选48 小时）；
[0018] (5)烧成：将步骤⑷干燥后的物料在1400°C -1600°C条件下烧成。
[0019] 步骤⑶中，所述的液压机为1000t。
[0020] 步骤（5)中，烧成保温时间为10~20小时。
[0021] 本发明所述的石化行业用高强高纯低硅刚玉砖，是指常温耐压强度在llOMPa以 上，A1203含量在99wt%以上，Si02含量在0· 15wt%以下的刚玉砖。
[0022] 本发明采用铝溶胶作粘结剂和烧结剂制造石化行业用高强低硅高纯刚玉砖，利用 铝溶胶具有粘结性能和高温脱水分解成纳米氧化铝的特性，促进制品烧结，在不引入其他 杂质的基础上，降低烧成温度；引入P -A1203活性粉，利用其高温下活性大的特点，促进烧 结，提高强度；配方设计时同时引入板状刚玉和电熔刚玉两种铝源，利用它们高温下膨胀系 数不同，在内部形成微裂纹，起到增韧的效果。本发明高强高纯低硅刚玉砖具有烧成温度 低、杂质含量低（尤其是硅含量）、强度高、高温性能好等特点，可以完全满足相关石化行业 高温窑炉使用要求。
[0023] 有益效果：本发明生产的高强低硅高纯刚玉砖优点为：
[0024] (1)铝溶胶胶粒粒径在10-60纳米、透明性较好的铝溶胶产品，且产品具有更典型 的胶体特征，其外观为半透明至透明的粘稠胶体。铝溶胶具有胶粘性、触变性、易分散性、水 溶可逆性、悬浮性、带正电性、吸附性、稳定性等特性。胶粒微观结构呈羽毛状，带正电荷，无 毒、无臭，不挥发、不可燃，高温脱水后生成活性氧化铝或高纯氧化铝。本发明首次采用铝 溶胶作为高纯刚玉砖粘结剂和烧结剂，利用其以上特性，在成型过程中起粘结剂作用，改善 泥料的可塑性，提供生坯和较低温度烧结过程的强度；随着温度继续升高，铝溶胶进一步脱 水，形成纳米氧化铝。由于纳米氧化铝比表面积大，具有非常大的表面活化能，能够在高纯 刚玉砖煅烧过程中提早产生液相，促进制品烧结，可将高纯刚玉砖的烧结温度由1700°C以 上降至1500-1600°C，提高产品物理性能。
[0025] (2)本发明产品摒弃传统高纯刚玉砖通过引入硅微粉或者含钙物质作烧结剂的做 法，不额外引入其它任何杂质、纯度更高、强度更大、高温性能更好。
【具体实施方式】
[0026] 根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实 施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本 发明。
[0027] 实施例1 :
[0028] 一种石化行业用高强高纯低硅刚玉砖，它包括如下重量百分比的组分：
[0029] 电熔白刚玉5-3mm 5% 电熔白刚玉3-lmm 20% 电熔白刚玉1 -〇mm 1 ()% 电熔白刚玉150目 6%
[0030] 电熔白刚玉320目 14% 板状刚玉3-lmm 18% 板状刚玉l-〇nim 5% 板状刚玉320目 9% 氧化铝微粉1000目 10% p-AUih 3% 以上组分重量百分含量之和为100%， 外加铝溶胶 8%。
[0031] 上述石化行业用高强高纯低硅刚玉砖的制备方法，它包括如下步骤：
[0032] (1)细粉预混合：按配方量准确称量150目电熔白刚玉、320目电熔白刚玉、320目 板状刚玉、氧化铝微粉、P-A1203于预混机中混匀，出料后备用；
[0033] (2)骨料混合：按配方量准确称量5~3mm电熔白刚玉、3~1mm电熔白刚玉、1~ Omm电恪白刚玉