专利名称：用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖及其制备方法
技术领域：
本发明属于电熔镁铝尖晶石耐火材料技术领域，具体涉及一种用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖及其制备方法。
背景技术：
水煤浆气化炉是以水煤浆为原料制取CO和H2混合气体的装置。其内衬热面耐火材料使用条件非常恶劣，如炉内工作温度可达1550°C，炉内的气体压力可达8MPa，还原性气氛强，煤熔渣的熔点低、粘度小和酸性强；同时内衬热面耐火材料还遭受高速气流冲刷和温度的急剧波动。 目前，水煤浆气化炉内衬热面耐火材料普遍采用高铬砖，亦称Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖，该砖在煤熔渣中溶解度虽较低，然而高铬耐火材料难以烧结，结构疏松，显气孔率很高。长期的使用过程发现，煤熔渣在高温高压下会沿着砖块的气孔渗入到砖体内部，并与耐火材料组分反应，改变了耐火材料的原始结构，形成变质层。由于变质层的结构和性能与原砖层存在着较大差异，必将产生结构应力导致砖衬在热面产生裂纹，随着裂纹的扩展，部分耐火材料与砖体分离，形成剥落，造成了砖衬的严重损毁。此外，三价铬和六价铬离子对人体及生物都有很强的致癌作用。高铬砖中Cr2O3含量很高，大量使用势必会严重污染环境，威胁人和动物的健康。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种显气孔率低、抗剥落能力强和抗煤熔渣渗透性能优良的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖及其制备方法。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是先以58 74wt%的工业氧化铝粉和26^42wt%的轻烧氧化镁粉为原料，外加所述原料O. 5^3. 0wt%的碳粉，搅拌均匀；放入电弧炉内，采用10(T220V电压电熔至原料全部熔融，再继续熔炼3(Γ60分钟，将熔炼后的高温合成料浇入铸模中；然后置于隧道窑内于135(T1550°C条件下带模退火，退火周期为72 120小时，于3(T80°C条件下出窑，脱模；最后将脱模后的制品进行机械加工，即得用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖。在上述技术方案中工业氧化铝粉的Al2O3含量> 96wt%，粒径< 75 μ m ;轻烧氧化镁粉的MgO含量> 93wt%，粒径< 75 μ m ;碳粉为焦炭、石油焦中的一种或两种。由于采用上述技术方案，本发明制备的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的主要化学成分是镁铝尖晶石，砖体材料的强度较高，硬度较大，热膨胀系数较低，因而抗剥落能力和抗煤熔渣冲刷能力很强，也不会污染环境；又由于所制备的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖采用电熔浇注方法得到，因此砖体材料的晶粒发育比较好，结构非常致密，体积密度高，具有很低的显气孔率，能有效的防止煤熔渣通过气孔渗透到砖体材料内部。本发明所制得的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的体积密度为3. 08 3. 24g/cm3，显气孔率为0. 98 3· 45%，抗折强度为30. 5 39. 5MPa，耐压强度为195^250MPa,热稳定性在1100°C下水冷5次不开裂，能有效抵挡煤熔渣的渗透、侵蚀8000 9000小时。因此，本发明所制备的用于水煤浆气 化炉的电熔镁铝尖晶石砖具有显气孔率低、抗剥落能力强和抗煤熔渣渗透性能优良的特点，能很好地适应水煤浆气化炉内衬热面工作环境。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制 为避免重复，先将本具体实施方式
所涉及的原料技术参数统一描述如下，实施例中不
再赘述工业氧化铝粉的Al2O3含量> 96wt%，粒径< 75 μ m;轻烧氧化镁粉的MgO含量>93wt%，粒径< 75 μ mo实施例I
一种用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖及其制备方法。先以58飞1被％的工业氧化铝粉和3iT42wt%的轻烧氧化镁粉为原料，外加所述原料O. 5^1. 5wt%的焦炭，搅拌均匀；放入电弧炉内，采用10(T120V电压电熔至原料全部熔融，再继续熔炼3(Γ40分钟，将熔炼后的高温合成料浇入铸模中；然后置于隧道窑内于135(T138(TC条件下带模退火，退火周期为72 78小时，于3(T40°C条件下出窑，脱模；最后将脱模后的制品进行机械加工，即得用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖。本实施例I所制得的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的体积密度为3. 08 3. llg/cm3，显气孔率为3. 05 3. 45%，抗折强度为30. 5 32. 5MPa，耐压强度为195 205MPa，热稳定性在1100°C下水冷10次不开裂，能有效抵挡煤熔渣的渗透、侵蚀8000 8200小时。实施例2
一种用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖及其制备方法。先以6f64wt%的工业氧化铝粉和36 39wt%的轻烧氧化镁粉为原料，外加所述原料I. 5^2. 5wt%的焦炭，搅拌均匀；放入电弧炉内，采用12(T140V电压电熔至原料全部熔融，再继续熔炼4(Γ50分钟，将熔炼后的高温合成料浇入铸模中；然后置于隧道窑内于138(T141(TC条件下带模退火，退火周期为78 84小时，于4(T50°C条件下出窑，脱模；最后将脱模后的制品进行机械加工，即得用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖。本实施例2所制得的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的体积密度为3. 10 3· 13g/cm3，显气孔率为2. 66 3. 06%,抗折强度为31. 5 33. 5MPa，耐压强度为20(T210MPa，热稳定性在1100 °C下水冷9次不开裂，能有效抵挡煤熔渣的渗透、侵蚀8200 8400小时。实施例3
一种用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖及其制备方法。先以64飞7被％的工业氧化铝粉和33 36wt%的轻烧氧化镁粉为原料，外加所述原料2. (Γ3. 0wt%的焦炭，搅拌均匀；放入电弧炉内，采用14(T160V电压电熔至原料全部熔融，再继续熔炼5(Γ60分钟，将熔炼后的高温合成料浇入铸模中；然后置于隧道窑内于141(T144(TC条件下带模退火，退火周期为84 90小时，于5(T60°C条件下出窑，脱模；最后将脱模后的制品进行机械加工，即得用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖。 本实施例3所制得的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的体积密度为3. 1Γ3. 14g/cm3,显气孔率为2. 2 2· 67%，抗折强度为32. 5^34. 5MPa，耐压强度为208 218MPa，热稳定性在1100°C下水冷8次不开裂，能有效抵挡煤熔渣的渗透、侵蚀8400 8600小时。实施例4
一种用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖及其制备方法。先以67 70wt%的工业氧化铝粉和3(T33wt%的轻烧氧化镁粉为原料，外加所述原料O. 5^1. 5wt%的石油焦，搅拌均匀；放入电弧炉内，采用16(T180V电压电熔至原料全部熔融，再继续熔炼35 45分钟，将熔炼后的高温合成料浇入铸模中；然后置于隧道窑内于144(T147(TC条件下带模退火，退火周期为9(Γ96小时，于6(T70°C条件下出窑，脱模；最后将脱模后的制品进行机械加工，即得用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖。本实施例4所制得的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的体积密度为3. 14 3· 17g/cm3，显气孔率为2. 07 2. 47%，抗折强度为34. 0 36· OMPa,耐压强度为215^225MPa,热稳定性在1100°C下水冷7次不开裂，能有效抵挡煤熔渣的渗透、侵蚀8500 8700小时。实施例5
一种用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖及其制备方法。先以70 73被％的工业氧化铝粉和27 30wt%的轻烧氧化镁粉为原料，外加所述原料I. 5^2. 5wt%的石油焦，搅拌均匀；放入电弧炉内，采用18(T200V电压电熔至原料全部熔融，再继续熔炼35 45分钟，将熔炼后的高温合成料浇入铸模中；然后置于隧道窑内于144(T147(TC条件下带模退火，退火周期为96 102小时，于7(T80°C条件下出窑，脱模；最后将脱模后的制品进行机械加工，即得用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖。本实施例5所制得的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的体积密度为3. 15 3. 18g/cm3，显气孔率为I. 68 2. 08%,抗折强度为34. 5 36. 5MPa，耐压强度为23(T240MPa，热稳定性在1100°C下水冷6次不开裂，能有效抵挡煤熔渣的渗透、侵蚀8600 8800小时。实施例6
一种用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖及其制备方法。先以7广74被％的工业氧化铝粉和26 29wt%的轻烧氧化镁粉为原料，外加所述原料2. (Γ3. 0wt%的石油焦，搅拌均匀；放入电弧炉内，采用20(T220V电压电熔至原料全部熔融，再继续熔炼45 55分钟，将熔炼后的高温合成料浇入铸模中；然后置于隧道窑内于147(T150(TC条件下带模退火，退火周期为102 108小时，于45飞5°C条件下出窑，脱模；最后将脱模后的制品进行机械加工，即得用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖。本实施例6所制得的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的体积密度为3. 17 3. 20g/cm3，显气孔率为I. 30 1· 70%,抗折强度为35. 5 37. 5MPa，耐压强度为232^242MPa,热稳定性在1100°C下水冷5次不开裂，能有效抵挡煤熔渣的渗透、侵蚀8700 8900小时。
实施例7
一种用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖及其制备方法。先以6(T63wt%的工业氧化铝粉和37 40wt%的轻烧氧化镁粉为原料，外加所述原料O. 5^1. 5wt%的焦炭和石油焦，搅拌均匀；放入电弧炉内，采用13(Tl50V电压电熔至原料全部熔融，再继续熔炼47 57分钟，将熔炼后的高温合成料浇入铸模中；然后置于隧道窑内于150(Tl53(rC条件下带模退火，退火周期为IOf 114小时，于5(T60°C条件下出窑，脱模；最后将脱模后的制品进行机械加工，即得用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖。
本实施7所制得的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的体积密度为3. 19 3. 22g/cm3，显气孔率为I. 95 2. 35%，抗折强度为36. 5 38. 5MPa，耐压强度为235^245MPa，热稳定性在1100°C下水冷5次不开裂，能有效抵挡煤熔渣的渗透、侵蚀8700 8900小时。实施例8
一种用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖及其制备方法。先以62飞5wt%的工业氧化铝粉和35 38wt%的轻烧氧化镁粉为原料，外加所述原料I. 5^2. 5wt%的焦炭和石油焦，搅拌均匀；放入电弧炉内，采用15(T170V电压电熔至原料全部熔融，再继续熔炼43 53分钟，将熔炼后的高温合成料浇入铸模中；然后置于隧道窑内于152(T155(TC条件下带模退火，退火周期为11Γ120小时，于7(T80°C条件下出窑，脱模；最后将脱模后的制品进行机械加工，即得用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖。本实施8所制得的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的体积密度为3. 21 3. 24g/cm3，显气孔率为O. 98 I. 38%，抗折强度为37. 5 39. 5MPa，耐压强度为24(T250MPa，热稳定性在1100°C下水冷5次不开裂，能有效抵挡煤熔渣的渗透、侵蚀8800 9000小时。实施例9
一种用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖及其制备方法。先以65飞7wt%的工业氧化铝粉和32 35wt%的轻烧氧化镁粉为原料，外加所述原料2. (Γ3. 0wt%的焦炭和石油焦，搅拌均匀；放入电弧炉内，采用17(T190V电压电熔至原料全部熔融，再继续熔炼38 48分钟，将熔炼后的高温合成料浇入铸模中；然后置于隧道窑内于136(T139(TC条件下带模退火，退火周期为11(Γ116小时，于65 75°C条件下出窑，脱模；最后将脱模后的制品进行机械加工，即得用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖。本实施9所制得的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的体积密度为
3.20 3· 23g/cm3，显气孔率为I. 01 I. 41%，抗折强度为32. 8 34. 8MPa，耐压强度为206^216MPa,热稳定性在1100°C下水冷6次不开裂，能有效抵挡煤熔渣的渗透、侵蚀8600 8800小时。本具体实施方式
制备的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的主要化学成分是镁铝尖晶石，砖体材料的强度较高，硬度较大，热膨胀系数较低，因而抗剥落能力和抗煤熔渣冲刷能力很强，也不会污染环境；又由于所制备的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖采用电熔浇注方法得到，因此砖体材料的晶粒发育比较好，结构非常致密，体积密度高，具有很低的显气孔率，能有效的防止煤熔渣通过气孔渗透到砖体材料内部。本具体实施方式
所制得的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的体积密度为3. 08 3. 24g/cm3，显气孔率为O. 98 3. 45%，抗折强度为30. 5 39. 5MPa，耐压强度为195 250MPa，热稳定性在1100°C下水冷5次不开裂，能有效抵挡煤熔渣的渗透、侵蚀8000 9000小时。
因此，本具体实施方式
所制备的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖具有显气孔率低、抗剥落能力强和抗煤熔渣渗透性能优良的特点，能很好地适应水煤浆气化炉内衬热面工作环境。
权利要求
1.一种用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的制备方法，其特征在于先以58 74wt%的エ业氧化铝粉和26 42wt%的轻烧氧化镁粉为原料，外加所述原料O. 5 3. Owt%的碳粉，搅拌均匀；放入电弧炉内，采用10(T220V电压电熔至原料全部熔融，再继续熔炼3(Γ60分钟，将熔炼后的高温合成料浇入铸模中；然后置于隧道窑内于135(T1550°C条件下带模退火，退火周期为72 120小时，于3(T80°C条件下出窑，脱模；最后将脱模后的制品进行机械加工，即得用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖。
2.根据权利要求I所述的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的制备方法，其特征在于所述的エ业氧化铝粉的Al2O3含量> 96wt%，粒径< 75 μ m。
3.根据权利要求I所述的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的制备方法，其特征在于所述的轻烧氧化镁粉的MgO含量> 93wt%，粒径< 75 μ m。
4.根据权利要求I所述的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的制备方法，其特征在于所述的碳粉为焦炭、石油焦中的ー种或两种。
5.根据权利要求Γ4项中任一项所述的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖的制备方法所制备的用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖。
全文摘要
本发明具体涉及一种用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖及其制备方法，其技术方案是先以58~74wt%的工业氧化铝粉和26~42wt%的轻烧氧化镁粉为原料，外加所述原料0.5~3.0wt%的碳粉，搅拌均匀；放入电弧炉内，采用100~220V电压电熔至原料全部熔融，再继续熔炼30~60分钟，将熔炼后的高温合成料浇入铸模中；然后置于隧道窑内于1350~1550℃条件下带模退火，退火周期为72~120小时，于30~80℃条件下出窑，脱模；最后将脱模后的制品进行机械加工，即得用于水煤浆气化炉的电熔镁铝尖晶石砖。本发明所制备的电熔镁铝尖晶石砖具有显气孔率低、抗剥落能力强和抗煤熔渣渗透性能优良的特点，能很好地适应水煤浆气化炉内衬热面工作环境。
文档编号C04B35/66GK102617172SQ201210100108
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年4月9日
发明者徐义彪, 李亚伟, 李淑静, 李远兵, 桑绍柏, 赵雷 申请人:武汉科技大学