本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种水泥回转窑用低铝硅莫砖及其制备方法。
技术背景
采用回转窑作为高温窑炉，经过煅烧用来生产耐火原料及处理垃圾是目前最普遍、也是最经济环保的生产工艺，该工艺具有原料适应性强，资源回收率高等优点。回转窑的内衬为耐火材料，在回转窑工作过程中，耐火材料随着回转窑壳体转动，受到壳体转动产生的应力，以及受到高温物料的滚动冲击、摩擦和侵蚀比较严重。而其中水泥回转窑烧成带是整个系统中工作环境最恶劣的部位，比预热带和冷却带要承受更多的磨损，该部位的部分物料处于半熔或者全熔状态，物料中渣的含量高、波动大、粘度低，温度波动大，受热负荷及机械应力等影响大，导热系数高，致使筒体外表散热损失严重，水泥吨熟料煤耗增加，筒体受热变形，增加窑体托轮的压力，影响设备使用寿命。因此，窑炉的耐火材料内衬工作环境非常苛刻，对于其耐火材料的性能也提出了更高的要求。
针对内衬要求苛刻的回转窑，现有技术中已进行了不断的研究探索以提高回转窑内衬耐火材料的性能，通常采用高铝熟料构成硅莫砖的骨架，以sic、al2o3及sio2材料构成基质制备得到硅莫砖，但是碳化硅和高密度的矾土熟料的引入导致制备的硅莫砖导热率较高，容易导致筒体温度偏高而造成回转窑筒体变形和能源的浪费。因此，高铝含量的原料制备的莫来石砖不仅成本高，制得硅莫砖的性能也不能满足现有技术快速发展的要求。文献(《莫来石均质料制备新型硅莫砖的研究与应用》，夏文斌中国建材报)中提到采用莫来石均质料替代含量为85％或88％的高铝矾土熟料，以制备具有低气孔、低蠕变、高耐磨等优良性能的硅莫砖。但是其中采用的莫来石均质料中铝含量达到70％，其耐碱性能仍不能达到较好的使用效果，体积密度及导热率较高，效果不太理想。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是：现有技术中，单纯的采用高铝矾土熟料作为骨架制备的硅莫砖气孔率高、导热率较高、体积密度大(重量大)，容易导致筒体温度偏高而造成回转窑筒体变形和能源的浪费；耐磨性较差不能较好的用于水泥回转窑烧成带及预热带的使用；采用莫来石均质料代替高铝矾土熟料制备硅莫砖时，所用的莫来石均质料氧化铝的含量仍然达到70％，抗碱性能差、导热率较高。
针对上述问题，本发明提供了一种水泥窑用低铝硅莫砖及其制备方法，该低铝硅莫砖解决了水泥回转窑中使用的硅莫砖导热率高、筒体温度偏高而造成的水泥回转窑筒体变形和能源浪费的问题；实现了低品位铝矾土资源的综合利用，为提高铝矾土资源综合利用率，缓解优质耐火铝矾土供应紧张具有很大意义。
本发明是通过以下技术方案实现的
一种水泥回转窑用低铝硅莫砖，所述的硅莫砖由以下重量百分含量的原料制备而成：低铝莫来石均质料40％～85％，高铝矾土熟料0％～45％，碳化硅5％～10％，广西白泥3％～10％；
外加占上述原料总重量2～5％的纸浆废液。
所述的水泥回转窑用低铝硅莫砖，所述的硅莫砖由以下重量百分含量的原料制备而成：低铝莫来石均质料40％～80％，高铝矾土熟料5％～45％，碳化硅5％～10％，广西白泥3％-8％；外加占上述原料总重量2～5％的纸浆废液。
所述的水泥回转窑用低铝硅莫砖，所述的低铝莫来石均质料中al2o3的质量含量为55％～62％，体积密度>2.5g/cm3；低铝莫来石均质料的粒度d1分布及质量比如下：3mm≤d1＜5mm、1mm≤d1＜3mm、0.074mm≤d1＜1mm和0mm＜d1＜0.074mm按1：1～5：0.5～2.5：1～2.2的质量比进行配料。
所述的水泥回转窑用低铝硅莫砖，所述的高铝矾土熟料中al2o3的质量含量>75％，体积密度>2.80g/cm3；所用高铝矾土熟料的粒径d2分布如下3mm≤d2＜5mm、1mm≤d2＜3mm、0.074mm≤d2＜1mm和0mm＜d2＜0.074mm；制备过程中采用的高铝矾土熟料为3mm≤d2＜5mm、1mm≤d2＜3mm、0.074mm≤d2＜1mm和0mm＜d2＜0.074mm中的至少一种；
当采用两种以上粒度的高铝矾土熟料时，按1：2～4：1～2：2～3的质量比进行配料。
所述的水泥回转窑用低铝硅莫砖，所述碳化硅的粒度<0.074mm，所述碳化硅中sic质量含量为>90％。
所述的水泥回转窑用低铝硅莫砖，所述广西白泥的粒度<0.044mm，广西白泥中al2o3的质量含量>28％。
所述的水泥回转窑用低铝硅莫砖，所述纸浆废液的比重为1.0g/cm3～1.2g/cm3。
所述的水泥回转窑用低铝硅莫砖，所述水泥窑用低铝硅莫砖的制备方法包括以下步骤：
(1)按照上述原料及用量的要求准备所用的原料低铝莫来石均质料、高铝矾土熟料、碳化硅、广西白泥及纸浆废液；
(2)首先将步骤(1)准备的粒度d1为3mm≤d1＜5mm、1mm≤d1＜3mm和0.074mm≤d1＜1mm的低铝莫来石均质料及粒度d2为3mm≤d2＜5mm、1mm≤d2＜3mm和0.074mm≤d2＜1mm的高铝矾土熟料加入混料机中，混合搅拌1～3min；混合完成后，加入步骤(1)准备的纸浆废液，混合搅拌1～3min；混合完成后，加入步骤(1)准备的其他原料，混合搅拌8～10min，混合均匀得到泥料；
(3)将步骤(2)得到的泥料压制成为砖坯；
(4)将步骤(3)得到的砖坯置于干燥窑中进行干燥，干燥至砖坯的水分含量＜0.5％，出窑；
(5)将步骤(4)所得干燥后的砖坯置于高温隧道窑或者梭式窑中进行烧成，窑内的温度由室温升温至1350℃～1450℃，然后在该温度下保温10～20h，保温完成后即完成砖坯的烧成，自然冷却至室温，出窑。
所述的水泥回转窑用低铝硅莫砖，步骤(3)所述将泥料压制成为砖坯具体为：采用成型压机、吨位为630t的条件下进行压制，砖坯的体积密度控制为2.55～2.65g/cm3；
所述的水泥回转窑用低铝硅莫砖，步骤(4)所述干燥窑对砖坯的干燥具体为：干燥的温度控制为110～180℃、干燥时间为20～50h，干燥窑的入口温度为45～90℃。
与现有技术相比，本发明具有以下积极有益效果
本发明所述的低铝硅莫砖采用低铝莫来石均质料为主要原料，配合少量矾土熟料，碳化硅和广西白泥制备而成。低铝莫来石均质料采用四级生矾土为主要原料，大部分为碎矿和尾矿料。将这些低品位，难处理的碎矿和尾矿经过多级均化，湿法共磨，真空挤泥，高温可控莫来石烧结等工艺制备合成，低铝莫来石均质料具有莫来石化程度高，晶相发育良好，吸水率低，结构致密，体积稳定性好的技术特点。低铝莫来石砖的开发，一方面解决了水泥回转窑中使用的硅莫砖导热率高、筒体温度偏高而造成的水泥回转窑筒体变形和能源浪费的问题。另一方面为提高铝矾土资源综合利用率，缓解优质耐火铝矾土供应紧张局面有重要意义；
本发明制备硅莫砖时，可以将低铝莫来石均质料完全代替高铝矾土熟料，所述的低铝莫来石均质料是一种气孔率低，低密度的原料，采用该原料制备的硅莫砖体积密度低，导热率低；低铝莫来石均质料自身物相组成为莫来石相，莫来石相为矛头状双晶结构，彼此相互交叉成网格，使得材料具有良好的高温机械性能，耐磨性能优良。即低铝莫来石均质料为砖的制备直接提供了一种莫来石相，非常有利于硅莫砖性能的提高。低铝莫来石均质料中al2o3的含量为55～62％，有效的降低了制备硅莫砖中的铝含量，提高了莫来石砖的耐碱性能，降低了体积密度，导热系数降低；
现有技术中对于能够较好的使用于水泥窑烧成带及预热带的砖通常采用铝含量达到85％以上的原料进行制备，以得到性能较好的、能够使用于水泥窑的产品；但是采用高铝含量为原料进行制备，原料成本高、且耐碱性能低，而水泥窑中本身含碱量高、耐碱性能低的耐火砖则明显降低了其使用寿命，而且导热率高、导致大量的热量散失。本发明采用低铝莫来石均质料为原料，该原料来源广、成本低，且制备的莫来石砖性能完全能够达到水泥窑用的性能，同时提高了其耐碱性能、降低了导热率，减少了热量散失，节能降耗！进一步降低了水泥窑生产中成本。
本发明利用低铝莫来石均质料部分代替或全部代替高铝矾土均质料，实现了低品位矾土资源综合利用，其制备的低铝硅莫砖明显降低了导热率及体积密度，降低了筒体温度及筒体的荷载，实现了节能降耗的目的。
本发明制备的低铝硅莫砖中的al2o3质量含量为50％～60％，sic质量含量为4％～8％；所得到的低铝硅莫砖气孔率很低、小于16％，积密度2.45g/cm3～2.55g/cm3，耐压强度大于60mpa，热震稳定性>10次，荷重软化温度>1550℃，各项指标性能优良。
所得到的低铝硅莫砖可应用于回转窑的上过渡带及预热带区，该产品具有低导热、耐高温、耐磨、抗侵蚀、抗冲刷性能优良特点，使用寿命长。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行更加详细的说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。
实施例1
一种水泥回转窑用低铝硅莫砖，由以下重量百分含量的原料制备而成：莫来石均质料40％，高铝矾土熟料45％，碳化硅10％，广西白泥5％；外加占上述原料总质量3％的纸浆废液。
其中，所用的低铝莫来石均质料的粒度d1分布及质量比如下：3mm≤d1＜5mm、1mm≤d1＜3mm、0.074mm≤d1＜1mm和0mm＜d1＜0.074mm按6％，15％，8％，11％的质量比进行配料；
所用高铝矾土熟料的粒径d2分布及质量比如下：3mm≤d2＜5mm、1mm≤d2＜3mm、0.074mm≤d2＜1mm和0mm＜d2＜0.074mm按5％：20％：10％：10％的质量比进行配料。
该水泥回转窑低铝硅莫砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述要求准备所用的原料低铝莫来石均质料40％、高铝矾土熟料45％、碳化硅10％、广西白泥5％及纸浆废液；
(2)首先将步骤(1)准备的粒度d1为3mm≤d1＜5mm、1mm≤d1＜3mm和0.074mm≤d1＜1mm的低铝莫来石均质料及粒度d2为3mm≤d2＜5mm、1mm≤d2＜3mm和0.074mm≤d2＜1mm的高铝矾土熟料加入混料机中，混合搅拌1～3min；混合完成后，加入步骤(1)准备的纸浆废液，混合搅拌1～3min；混合完成后，加入步骤(1)准备的其他原料，混合搅拌8～10min，混合均匀得到泥料；
(3)将步骤(2)得到的泥料采用成型压机压制为砖坯，压制时采用的压力为630t；压制时控制砖坯的体积密度为2.55g/cm3～2.65g/cm3；
(4)将步骤(3)压制得到的砖坯置于干燥窑中进行干燥，干燥时的温度为120℃、干燥时间为24h，干燥至砖坯的含水量＜0.5％，出窑；
(5)将步骤(4)干燥之后的砖坯置于高温隧道窑中进行烧成，高温隧道窑中的温度由室温升温至1380℃，然后在该温度下保温12h，保温完成后即完成烧成，自然冷却至室温，出窑。
对该实施例制备的低铝硅莫砖进行性能检测：按gb/t2997-2000检测试样体积密度和显气孔率，按gb/t5072-2008检测试样常温耐压强度，按yb/370-1995检测试样的荷重软化温度，按yb/t376.1-1995检测试样的热震稳定性(1100℃，水冷)，检测结果如下：制备的低铝硅莫砖al2o3含量为59.8％，显气孔率15.6％，体积密度2.55g/cm3，常温耐压强度71.3mpa，耐磨性能4.9cm3，荷重软化温度1588℃，热震稳定性(1100℃，水冷)大于10次；使用寿命大于3年。
实施例2
一种水泥回转窑用低铝硅莫砖，由以下重量百分含量的原料制备而成：莫来石均质料60％，高铝矾土熟料26％，碳化硅8％，广西白泥6％；外加占上述原料总质量4％的纸浆废液。
其中，所用的低铝莫来石均质料的粒度d1分布及质量比如下：3mm≤d1＜5mm、1mm≤d1＜3mm、0.074mm≤d1＜1mm和0mm＜d1＜0.074mm按10％，30％，10％，10％的质量比进行配料。
所用高铝矾土熟料的粒径d2分布及质量比如下：3mm≤d1＜5mm、1mm≤d2＜3mm、0.074mm≤d2＜1mm和0mm＜d2＜0.074mm按0％，10％，6％，10％的质量比进行配料。
该水泥回转窑低铝硅莫砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述要求准备所用的原料低铝莫来石均质料60％、高铝矾土熟料26％、碳化硅8％、广西白泥6％及纸浆废液；
(2)首先将步骤(1)准备的粒度d1为3mm≤d1＜5mm、1mm≤d1＜3mm和0.074mm≤d1＜1mm的低铝莫来石均质料及粒度d2为3mm≤d2＜5mm、1mm≤d2＜3mm和0.074mm≤d2＜1mm的高铝矾土熟料加入混料机中，混合搅拌1～3min；混合完成后，加入步骤(1)准备的纸浆废液，混合搅拌1～3min；混合完成后，加入步骤(1)准备的其他原料，混合搅拌8～10min，混合均匀得到泥料；
(3)将步骤(2)得到的泥料采用成型压机压制为砖坯，压制时采用的压力为630t；压制时控制砖坯的体积密度为2.55g/cm3～2.65g/cm3；
(4)将步骤(3)压制得到的砖坯置于干燥窑中进行干燥，干燥时的温度为120℃、干燥时间为24h，干燥至砖坯的含水量＜0.5％，出窑；
(5)将步骤(4)干燥之后的砖坯置于高温隧道窑中进行烧成，高温隧道窑中的温度由室温升温至1380℃，然后在该温度下保温12h，保温完成后即完成烧成，自然冷却至室温，出窑。
对该实施例制备的低铝硅莫砖进行性能检测：按gb/t2997-2000检测试样体积密度和显气孔率，按gb/t5072-2008检测试样常温耐压强度，按yb/370-1995检测试样的荷重软化温度，按yb/t376.1-1995检测试样的热震稳定性(1100℃，水冷)，检测结果如下：制备的低铝硅莫砖al2o3含量为57.6％，显气孔率15.1％，体积密度2.52g/cm3，常温耐压强度78.9mpa，耐磨性能4.5cm3，荷重软化温度1610℃，热震稳定性(1100℃，水冷)大于10次；使用寿命(大于3年)。
实施例3
一种水泥回转窑用低铝硅莫砖，由以下重量百分含量的原料制备而成：莫来石均质料80％，高铝矾土熟料5％，碳化硅10％，广西白泥5％；外加占上述原料总质量5％的纸浆废液。
其中，所用的低铝莫来石均质料的粒度d1分布及质量比如下：3mm≤d1＜5mm、1mm≤d1＜3mm、0.074mm≤d1＜1mm和0mm＜d1＜0.074mm按10％：35％：20％：15％的质量比进行配料；
所用高铝矾土熟料的粒径d2分布及质量比如下3mm≤d1＜5mm、1mm≤d2＜3mm、0.074mm≤d2＜1mm和0mm＜d2＜0.074mm按0％，0％，0％，5％的质量比进行配料。
该水泥回转窑低铝硅莫砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述要求准备所用的原料低铝莫来石均质料80％、高铝矾土熟料5％、碳化硅10％、广西白泥5％及纸浆废液；
(2)首先将步骤(1)准备的粒度d1为3mm≤d1＜5mm、1mm≤d1＜3mm和0.074mm≤d1＜1mm的低铝莫来石均质料及粒度d2为3mm≤d2＜5mm、1mm≤d2＜3mm和0.074mm≤d2＜1mm的高铝矾土熟料加入混料机中，混合搅拌1～3min；混合完成后，加入步骤(1)准备的纸浆废液，混合搅拌1～3min；混合完成后，加入步骤(1)准备的其他原料，混合搅拌8～10min，混合均匀得到泥料；
(3)将步骤(2)得到的泥料采用成型压机压制为砖坯，压制时采用的压力为630t；压制时控制砖坯的体积密度为2.55g/cm3～2.65g/cm3；
(4)将步骤(3)压制得到的砖坯置于干燥窑中进行干燥，干燥时的温度为120℃、干燥时间为24h)，干燥至砖坯的含水量＜0.5％，出窑；
(5)将步骤(4)干燥之后的砖坯置于高温隧道窑中进行烧成，高温隧道窑中的温度由室温升温至1400℃，然后在该温度下保温10h，保温完成后即完成烧成，自然冷却至室温，出窑。
对该实施例制备的低铝硅莫砖进行性能检测：按gb/t2997-2000检测试样体积密度和显气孔率，按gb/t5072-2008检测试样常温耐压强度，按yb/370-1995检测试样的荷重软化温度，按yb/t376.1-1995检测试样的热震稳定性(1100℃，水冷)，检测结果如下：制备的低铝硅莫砖(al2o3含量为52.7％)，显气孔率14.8％，体积密度2.48g/cm3，常温耐压强度71.5mpa，耐磨性能(4.3cm3)，荷重软化温度1635℃，热震稳定性(1100℃，水冷)大于10次；使用寿命大于3年。
实施例4
一种水泥回转窑用低铝硅莫砖，由以下重量百分含量的原料制备而成：莫来石均质料85％，高铝矾土熟料0，碳化硅10％，广西白泥5％；外加占上述原料总质量4％的纸浆废液。
其中，所用的低铝莫来石均质料的粒度d1分布及质量比如下：3mm≤d1＜5mm、1mm≤d1＜3mm、0.074mm≤d1＜1mm和0mm＜d1＜0.074mm按8％：40％：20％：17％的质量比进行配料；
该水泥回转窑低铝硅莫砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述要求准备所用的原料低铝莫来石均质料85％、高铝矾土熟料0、碳化硅10％、广西白泥5％及纸浆废液；
(2)首先将步骤(1)准备的粒度d1为3mm≤d1＜5mm、1mm≤d1＜3mm和0.074mm≤d1＜1mm的低铝莫来石均质料加入混料机中，混合搅拌1～3min；混合完成后，加入步骤(1)准备的纸浆废液，混合搅拌1～3min；混合完成后，加入步骤(1)准备的其他原料，混合搅拌8～10min，混合均匀得到泥料；
(3)将步骤(2)得到的泥料采用成型压机压制为砖坯，压制时采用的压力为630t；压制时控制砖坯的体积密度为2.55g/cm3～2.65g/cm3；
(4)将步骤(3)压制得到的砖坯置于干燥窑中进行干燥，干燥时的温度为120℃、干燥时间为24h，干燥至砖坯的含水量＜0.5％，出窑；
(5)将步骤(4)干燥之后的砖坯置于高温隧道窑中进行烧成，高温隧道窑中的温度由室温升温至1400℃，然后在该温度下保温10h，保温完成后即完成烧成，自然冷却至室温，出窑。
对该实施例制备的低铝硅莫砖进行性能检测：按gb/t2997-2000检测试样体积密度和显气孔率，按gb/t5072-2008检测试样常温耐压强度，按yb/370-1995检测试样的荷重软化温度，按yb/t376.1-1995检测试样的热震稳定性(1100℃，水冷)，检测结果如下：制备的低铝硅莫砖al2o3含量为51.8％，显气孔率14.7％，体积密度2.46g/cm3，常温耐压强度73.9mpa，耐磨性能4.4cm3，荷重软化温度1630℃，热震稳定性(1100℃，水冷)大于10次；使用寿命大于3年。