锆莫红砖及其制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及耐火材料，尤其涉及锆莫红砖及其制备工艺。本发明提供的锆莫红砖及采用本发明制备工艺制得的产品，通过加入磷酸溶液制成耐火砖，该耐火砖可有效降低窑胴体温度，而且使用寿命长，耐磨损，抗侵蚀能力强，特别是抗热震次数达到40次以上；产品工作温度范围在1400摄氏度到1550摄氏度之间，最高允许1600摄氏度，在高温工作状态下，该产品具有高强度、耐侵蚀、高耐磨性、高热震稳定性、导热系数低及较高的荷重软化温度。
【专利说明】锆莫红砖及其制备工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及耐火材料，尤其涉及锆莫红砖及其制备工艺。
【背景技术】
[0002]新型干法回转窑技术已经成为水泥行业主要的生产工艺，而回转窑的打砖维护和砌筑也已经演变成为一个竞争激烈的领域。对于水泥厂业主来说，缩短停窑时间，降低设备维修成本，保证作业安全，提高回转窑利用率成为必须十分重视的问题。
[0003]现有技术中的新型干法回转窑中过渡带用砖，常用进口尖晶石砖和硅莫砖，由于尖晶石砖成本昂贵、使用寿命短，并且尖晶石砖的导热系数高，不利于节能降耗；而硅莫砖成品砖中氧化铝的含量不高，耐高温性能及抗侵蚀能力较差，抗热震次数通常在11次左右，硅莫砖易受侵蚀，故使用寿命也比较短，因此现有技术中的干法回转窑中过渡带用砖都存在使用寿命短的不足。
【发明内容】
[0004]本发明提供的锆莫红砖及其制备工艺，旨在克服现有技术中干法回转窑中过渡带用砖使用寿命短的不足。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:锆莫红砖，包括以下组份各组分的重量百分比为:
[0006]直径大于3毫米小于等于5毫米的特级高铝矾土熟料:5%~10% ；
[0007]直径大于 I毫米小于等于3毫米的特级高铝矾土熟料:15%~23% ；
[0008]直径大于I毫米小于等于3毫米的烧结莫来石:15%~20% ；
[0009]直径大于0.1毫米小于等于I毫米的合成莫来石:10%~13% ；
[0010]直径小于0.1毫米的合成莫来石:5%~8% ；
[0011]直径大于0.1毫米小于等于I毫米的含锆大于等于65%锆精矿粉:3%~15% ；
[0012]白粘土:闻岭土混合比例为3: I的复合粘土:5%~15% ；
[0013]碳化娃微粉:6%~15% ；
[0014]氧化钇微粉:0.1%~3% ；
[0015]铝粉:0.1%~3%;
[0016]硅粉:0.1%~3%;
[0017]红柱石微粉:2%~6% ；
[0018]白刚玉微粉:6%~10% ；
[0019]氧化铝微粉:2%~6% ；
[0020]工业磷酸:2%~6%。
[0021]作为优选，所述铝粉的活性铝含量大于等于98%，所述硅粉为冶金用一级，硅含量大于等于98.5%，通过采用活性 铝含量大于等于98%的铝粉，硅含量大于等于98.5%的硅粉来提高耐火材料的耐磨损、耐高温、抗氧化性，使用双元素的合金具有分步抑制氧化进行的优点，对Al-Si合金而论，氧化时首先生成SiO2，其次生成Al2O3,使制品的气孔率降低，同时提高了制品的强度和耐磨性，由于金属熔点低于烧成温度，金属将起到助烧剂的作用，可使烧成制品的气孔率下降，体积密度上升；提高烧成砖的韧性，并提高砖的抗热震性，从动力学的角度考虑，Al、Si的氧化反应生成的化合物改变了耐火材料的显微结构，增加致密度，堵塞气孔，阻碍氧化反应产物的扩散，解决了长期以来一直存在于耐火材料中的一对矛盾:为提高抗热震性必须保留相当高的气孔率，但必然降低材料的强度和抗侵蚀的能力，金属塑性相的存在，使此矛盾自然解决，由于金属始终存在于材料中，一旦材料的表面被侵蚀掉或出现新断口后，这个防腐层能自动生成，材料具有“自修复”的能力，具有智能材料的性能，因此铝粉、硅粉应用在锆莫红砖的制备过程中能提高锆莫红砖的质量。
[0022]作为优选，所述复合粘土中的氧化铁含量小于等于2%，通过采用氧化铁含量小于等于2%的复合粘土，提高了锆莫红砖的质量。
[0023]作为优选，所述合成莫来石为Al2O3的含量大于等于70%的高温合成莫来石，通过采用含量大于等于70%的高温合成莫来石，提高了锆莫红砖的质量。
[0024]锆莫红砖制备工艺，包括以下步骤:
[0025]步骤a:将直径大于3毫米小于等于5毫米的特级高铝矾土熟料、直径大于I毫米小于等于3毫米的特级高铝矾土熟料、直径大于I毫米小于等于3毫米的烧结莫来石、直径大于0.1毫米小于等于I毫米的合成莫来石、直径小于0.1毫米的合成莫来石、直径大于0.1毫米小于等于I毫米的含锆大于等于65%锆精矿粉混合均匀制得骨料，所述混合时间不少于5分钟；
[0026]步骤b:将复合粘土、碳化硅微粉、氧化钇微粉、铝粉、硅粉、红柱石微粉、白刚玉微粉、氧化铝微粉混合均匀 制成辅料；
[0027]步骤c:将步骤a制得的骨料与工业磷酸混合5分钟~8分钟后加入步骤b制得的辅料混合10分钟~15分钟制得泥料；
[0028]步骤d:对步骤c制得的泥料进行不少于24小时的困料；
[0029]步骤e:对经步骤d困料后的泥料进行成型；
[0030]步骤f:对经步骤e成型后的泥料在110摄氏度~120摄氏度的温度下干燥不少于24小时制得坯料；
[0031]步骤g:将步骤f制得的坯料在1480摄氏度~1510摄氏度的温度下烧成。
[0032]作为优选，所述步骤b的混合时间不少于10分钟，能过采用不少于10分钟的混合时间，材料混合更加均匀，提高了锆莫红砖的质量。
[0033]作为优选，所述步骤d的困料时间为48小时,通过延长困料时间，提闻了材料的稳
定性能。
[0034]作为优选，所述步骤e的成型压力为630吨~1000吨，通过采用该范围内的成型压力，材料性能稳定，提高了锆莫红砖的质量。
[0035]作为优选，所述步骤f的干燥温度为120摄氏度，通过采用120摄氏度的干燥温度，干燥速度快，提高了锆莫红砖的制备效率。
[0036]作为优选，所述步骤g的烧成温度为1510摄氏度，通过采用1510摄氏度的烧成温
度，锆莫红砖具有更好的耐高温性能，而且锆莫红砖质量稳定。
[0037]本发明提供的锆莫红砖及采用本发明制备制得的产品，具有如下优点:通过加入磷酸溶液制成耐火砖，该耐火砖可有效降低窑胴体温度，而且使用寿命长，耐磨损，抗侵蚀能力强，特别是抗热震次数达到40次以上；产品工作温度范围在1400摄氏度到1550摄氏度之间，最高允许1600度，在高温工作状态下，该产品具有高强度、耐侵蚀、高耐磨性、高热震稳定性、导热系数低及较高的荷重软化温度。
【具体实施方式】
[0038]本发明通过采用活性铝含量大于等于98%的铝粉，硅含量大于等于98.5%的硅粉来提高耐火材料的耐磨损、耐高温、抗氧化性，使用双元素的合金具有分步抑制氧化进行的优点，对Al-Si合金而论，氧化时首先生成SiO2，其次生成Al2O3,使制品的气孔率降低，同时提高了制品的强度和耐磨性，由于金属熔点低于烧成温度，金属将起到助烧剂的作用，可使烧成制品的气孔率下降，体积密度上升；提高烧成砖的韧性，并提高砖的抗热震性，从动力学的角度考虑，Al、Si的氧化反应生成的化合物改变了耐火材料的显微结构，增加致密度，堵塞气孔，阻碍氧化反应产物的扩散，解决了长期以来一直存在于耐火材料中的一对矛盾:为提高抗热震性必须保留相当高的气孔率，但必然降低材料的强度和抗侵蚀的能力，金属塑性相的存在，使此矛盾自然解决，由于金属始终存在于材料中，一旦材料的表面被侵蚀掉或出现新断口后，这个防腐层能自动生成，材料具有“自修复”的能力，具有智能材料的性能，因此铝粉、硅粉应用在锆莫红砖的制备过程中能提高锆莫红砖的质量。
[0039]本发明中的氧化钇微粉为工业用微米级；本发明制得的锆莫红砖均采用以下标准检测:
[0040]国家标准GB/T 2997-2000致密定形耐火制品体积密度、显气孔率和真气孔率试验方法；
[0041]国家标准GB/T 5072.1-1998致密定形耐火制品常温耐压强度试验方法；
[0042]国家标准GB/T5989-1998耐火制品荷重软化温度试验方法(示差-升温法)；
[0043]冶金行业标准YB/T 376.1-1995耐火制品抗热震性试验方法(水急冷法)。
[0044]下面通过实施例对本发明的锆莫红砖及其制备工艺进行详细说明:
[0045]实施例一
[0046]锆莫红砖，包括以下组份各组分的重量百分比为:
[0047]直径大于3毫米小于等于5毫米的特级高铝矾土熟料:5% ；
[0048]直径大于1毫米小于等于3毫米的特级高铝矾土熟料:18% ；
[0049]直径大于1毫米小于等于3毫米的烧结莫来石:15% ；
[0050]直径大于0.1毫米小于等于1毫米的合成莫来石:10%，所述合成莫来石为Al2O3的含量大于等于70%的高温合成莫来石；
[0051]直径小于0.1毫米的合成莫来石:7%，所述合成莫来石为Al2O3的含量大于等于70%的高温合成莫来石；
[0052]直径大于0.1毫米小于等于I毫米的含锆大于等于65%锆精矿粉:9.9% ；
[0053]白粘土:高岭土混合比例为3: I的复合粘土:9%，所述复合粘土中的氧化铁含量小于等于2% ；
[0054]碳化硅微粉:9% ；
[0055]氧化钇微粉:0.1% ；[0056]铝粉:1%，所述铝粉的活性铝含量大于等于98% ；
[0057]娃粉:1%，所述娃粉为冶金用一级，娃含量大于等于98.5% ；
[0058]红柱石微粉:3% ；
[0059]白刚玉微粉:8%;
[0060]氧化铝微粉:2% ；
[0061]工业磷酸:2%。
[0062]锆莫红砖制备工艺，包括以下步骤:
[0063]步骤a:将直径大于3毫米小于等于5毫米的特级高铝矾土熟料、直径大于I毫米小于等于3毫米的特级高铝矾土熟料、直径大于I毫米小于等于3毫米的烧结莫来石、直径大于0.1毫米小于等于I毫米的合成莫来石、直径小于0.1毫米的合成莫来石、直径大于
0.1毫米小于等于I毫米的含锆大于等于65%锆精矿粉混合均匀制得骨料，混合时间为5分钟；
[0064]步骤b:将复合粘土、碳化硅微粉、氧化钇微粉、铝粉、硅粉、红柱石微粉、白刚玉微粉、氧化铝微粉混合均匀制成辅料，混合时间为10分钟；
[0065]步骤c:将步骤a制得的骨料与工业磷酸混合5分钟后加入步骤b制得的辅料混合10分钟制得泥料；
[0066]步骤d:对步骤c制得的泥料进困料，困料时间为48小时；
[0067]步骤e:对经步骤d困料后的泥料进行成型，成型压力为630吨；
[0068]步骤f:对经步骤e成型后的泥料在120摄氏度的温度下干燥24小时制得坯料；
[0069]步骤g:将步骤f制得的坯料在1510摄氏度的温度下烧成。
[0070]本实例制得的锆莫红砖，产品工作温度范围在1400-1550之间，在高温工作状态下，具有高强度、耐侵蚀、高耐磨性、高热震稳定性、导热系数低及较高的荷重软化温度的特点。可满足各种复杂的工作环境，提高了产品的使用寿命。在标准测试条件下测得如下数值:
【权利要求】
1.锆莫红砖，其特征在于:包括以下组份各组分的重量百分比为: 直径大于3毫米小于等于5毫米的特级高铝矾土熟料:5%~10% ； 直径大于I毫米小于等于3毫米的特级高铝矾土熟料:15%~23% ； 直径大于I毫米小于等于3毫米的烧结莫来石:15%~20% ； 直径大于0.1毫米小于等于I毫米的合成莫来石:10%~13% ； 直径小于0.1毫米的合成莫来石:5%~8% ； 直径大于0.1毫米小于等于I毫米的含锆大于等于65%锆精矿粉:3%~15% ； 白粘土:闻岭土混合比例为3:1的复合粘土:5%~15% ； 碳化硅微粉:6%~15% ； 氧化钇微粉:0.1%~3% ； 铝粉:0.1%~3% ； 硅粉:0.1%~3% ； 红柱石微粉:2%~6% ； 白刚玉微粉:6%~10% ；· 氧化铝微粉:2%~6% ； 工业磷酸:2%~6%。
2.根据权利要求1所述的锆莫红砖，其特征在于:所述铝粉的活性铝含量大于等于98%,所述娃粉为冶金用一级,娃含量大于等于98.5%。
3.根据权利要求1所述的锆莫红砖，其特征在于:所述复合粘土中的氧化铁含量小于等于2%。
4.根据权利要求1所述的锆莫红砖，其特征在于:所述合成莫来石为Al2O3的含量大于等于70%的高温合成莫来石。
5.采用权利要求1所述配料的锆莫红砖制备工艺，其特征在于:包括以下步骤: 步骤a:将直径大于等于3毫米的特级高铝矾土熟料、直径大于等于I毫米小于等于3毫米的特级高铝矾土熟料、直径大于等于I毫米小于等于3毫米的烧结莫来石、直径大于等于0.1毫米小于等于I毫米的合成莫来石、直径小于0.1毫米的合成莫来石、直径大于等于0.1毫米小于等于I毫米的含锆大于等于65%锆精矿粉混合均匀制得骨料，所述混合时间不少于5分钟； 步骤b:将复合粘土、碳化硅微粉、氧化钇微粉、铝粉、硅粉、红柱石微粉、白刚玉微粉、氧化铝微粉混合均匀制成辅料； 步骤c:将步骤a制得的骨料与工业磷酸混合5分钟~8分钟后加入步骤b制得的辅料混合10分钟~15分钟制得泥料； 步骤d:对步骤c制得的泥料进行不少于24小时的困料； 步骤e:对经步骤d困料后的泥料进行成型； 步骤f:对经步骤e成型后的泥料在110摄氏度~120摄氏度的温度下干燥不少于24小时制得还料； 步骤g:将步骤f制得的坯料在1480摄氏度~1510摄氏度的温度下烧成。
6.根据权利要求5所述的锆莫红砖制备工艺，其特征在于:所述步骤b的混合时间不少于10分钟。
7.根据权利要求5所述的锆莫红砖制备工艺，其特征在于:所述步骤d的困料时间为48小时。
8.根据权利要求5所述的锆莫红砖制备工艺，其特征在于:所述步骤e的成型压力为630吨~1000吨。
9.根据权利要求5所述的锆莫红砖制备工艺，其特征在于:所述步骤f的干燥温度为120摄氏度。
10.根据权利要求5所述的锆莫红砖制备工艺，其特征在于:所述步骤g的烧成温度为1510摄氏度。`
【文档编号】C04B35/66GK103819206SQ201310631791
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】范圣良 申请人:浙江瑞泰耐火材料科技有限公司