用于水泥回转窑的具有优良粘挂窑皮性能的无铬耐火材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于水泥行业的具有优良粘挂窑皮性能、抗侵蚀能力强的无铬耐火材料。
【背景技术】
[0002]水泥行业的发展来源于水泥熟料煅烧工艺的进步，水泥熟料煅烧工艺的进步又取决于水泥窑炉的进步，而水泥窑炉的-进步是以窑内使用的耐火材料的进步作为前提的。现在水泥窑内使用的耐火材料已经成为水泥厂能否长期、高效运行的关键因素，而关键中的关键是水泥窑烧成带的耐火材料。目前我国新型干法水泥回转窑烧成带大量使用的直接结合镁铬砖使用后会带来Cr6+公害，属于必须淘汰的种类，而普通镁铝尖晶石砖又不能完全胜任水泥回转窑烧成带的使用，所以研制新型无铬砖的任务迫在眉睫。耐火砖为了在新型干法水泥回转窑中获得较长的使用寿命，必须具有适宜的强度、良好抗热震性、良好的粘挂窑皮性能、抗水泥熟料侵蚀等性能，其中，粘挂窑皮性能是新型耐火砖研制过程中的一项重要指标，因为新型无铬砖粘挂窑皮性能的好坏直接影响着其在水泥窑中的使用寿命。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种具有适宜的强度、良好抗热震性的无铬耐火材料。
[0004]本发明的主要技术特点在于:
[0005](1)先取方镁石和镁铝尖晶石为主原料(材料成分分别为MgO、A1203)粉碎，按配方85%: 8%比例粉末混合，搅拌均匀后放入铁质1立方米盒内，运至隧道窑，温度控制800-850 °C烧制(60分钟)成轻烧镁砂；冷却到室温；
[0006](2)在轻烧镁砂中加入添加剂，添加剂为分别Si02Zr02、La203、CaO、Fe203，其添加剂按比例为:
[0007]MgO: A 1 20 3: S i 02: Zr02: La203: CaO: Fe203 =85: 8: 1.2: 2: 1.5: 1.8: 0.5在室温环境与轻烧镁砂混合，粉碎后，加水搅拌均匀，加水量按总混合料:水=100: 20配比；
[0008](3)在5T压力机加压成型(耐火砖)，成型后干燥(在通风大棚下自然干燥10天时间或在烘干窑60-70°C烘干36小时)，干燥后耐火砖含水量< 0.5% ;
[0009](4)干燥的耐火砖在1700-1850°C隧道窑煅烧48小时，冷却到室温，即可得到具有优良粘挂窑皮性能的无铬耐火砖。
[0010]本发明的有益效果为:方便应用，节省原料，降低了成本。
【具体实施方式】
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[0011]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明
[0012]1、用于水泥回转窑的具有优良粘挂窑皮性能的无铬耐火材料，其特征在于:
[0013](1)先取方镁石和镁铝尖晶石为主原料(材料成分分别为MgO、A1203)粉碎，按配方85%: 8%比例粉末混合，搅拌均匀后放入铁质1立方米盒内，运至隧道窑，温度控制800-850 °C烧制(60分钟)成轻烧镁砂；冷却到室温；
[0014](2)在轻烧镁砂中加入添加剂，添加剂为分别Si02、Zr02、La203、Ca0、Fe203，其添加剂按比例为:
[0015]MgO: A 1 20 3: S i 02: Zr 02: La2 03: CaO: Fe 2 03 =85: 8: 1.2: 2: 1.5: 1.8: 0.5在室温环境与轻烧镁砂混合，粉碎后，加水搅拌均匀，加水量按总混合料:水=100: 20配比；
[0016](3)在5T压力机加压成型(耐火砖)，成型后干燥(在通风大棚下自然干燥10天时间或在烘干窑60-70°C烘干36小时)，干燥后耐火砖含水量< 0.5% ;
[0017](4)干燥的耐火砖在1700_1850°C隧道窑煅烧48小时，冷却到室温，即可得到具有优良粘挂窑皮性能的无铬耐火砖。
[0018]加入添加剂La203可以和耐火材料内Zr02反应生成锆酸镧固溶体(La2032Zr02)，反应形成的锆酸镧中含有少量CaO，锆酸镧是一种高熔点化合物，对耐火材料的高温性能影响不大。因此，锆酸镧是一种能显著改善耐火砖粘挂窑皮性能又不明显影响耐火砖高温性能的耐火矿物。
[0019]新型无铬耐火材料的主要组成成分是方镁石和镁铝尖晶石，其中方镁石占绝大多数，尖晶石相的引入是为了提高耐火砖的抗热震性能。方镁石和镁铝尖晶石的线性膨胀系数在高温下相差较大，烧制过程中在尖晶石相和方镁石相间产生巨大的应力作用，在有些尖晶石相周围生成大量微裂纹，这些原因使新型无铬砖也具有较好的抗热震性能。
[0020]同时为了进一步提高新型无铬材料的抗热震性能，新型无铬材料中加入了氧化锆，Zr02在温度发生变化时会发生相变。加热时，Zr02(单斜相)在1200°C左右转化为Zr02 (四方相)，体积收缩将近7 %，降温时，Zr02 (四方相)在1000 °C转化为Zr02 (单斜相)，体积膨胀7 %左右。在耐火砖基体中，四方Zr02是高温稳定相，单斜Zr02是低温稳定相，在低于相变温度条件下，由于受到基体的抑制，一部分未转化的四方Zr02得以保持其稳定状态，一旦基体的约束力在外力的作用下减弱或消失，Zr02粒子就能从高能态的四方相转化为低能态的单斜相。
[0021]Zr02在相变过程中产生的微裂纹可以起到增加耐火砖韧性的作用。Zr02均匀分布在耐火砖内部，烧制后耐火砖内部的Zr02 —般呈现为四方弥撒相。在温度和应力的作用下，一旦满足热力学的相变能量条件就发生四方相向单斜相转化的相变，相应出现了体积膨胀所导致的微裂纹，无论是Zr02材料在冷却过程中产生的相变诱发微裂纹，或者是裂纹在扩展过程中在其尖端区域形成的应力诱发相变导致的微裂纹带，都将起着分散主裂纹尖端能量的作用，即相变时所导致的微裂纹进一步吸收一些能量-裂纹继续扩展所需要的能量。从而不同程度的提高了耐火砖的韧性。
【主权项】
1.用于水泥回转窑的具有优良粘挂窑皮性能的无铬耐火材料，其特征在于: (1)先取方镁石和镁铝尖晶石为主原料(材料成分分别为MgO、A1203)粉碎，按配方85%: 8%比例粉末混合，搅拌均匀后放入铁质1立方米盒内，运至隧道窑，温度控制800-850 °C烧制(60分钟)成轻烧镁砂；冷却到室温； (2)在轻烧镁砂中加入添加剂，添加剂为分别Si02、Zr02、La203、CaO、Fe203，其添加剂按比例为: MgO: A 1 20 3: S i 0 2: Zr02: La 2 0 3: CaO: F e 2 0 3 =85: 8: 1.2: 2: 1.5: 1.8: 0.5在室温环境与轻烧镁砂混合，粉碎后，加水搅拌均匀，加水量按总混合料:水=100: 20配比； (3)在5T压力机加压成型(耐火砖)，成型后干燥(在通风大棚下自然干燥10天时间或在烘干窑60-70°C烘干36小时)，干燥后耐火砖含水量< 0.5% ; (4)干燥的耐火砖在1700-1850°C隧道窑煅烧48小时，冷却到室温，即可得到具有优良粘挂窑皮性能的无铬耐火砖。
【专利摘要】本发明涉及用于水泥回转窑的具有优良粘挂窑皮性能的无铬耐火材料，其特征在于：先取方镁石和镁铝尖晶石为主原料(材料成分分别为MgO、Al2O3)粉碎，按配方85％∶8％比例粉末混合，搅拌均匀后放入铁质1立方米盒内，运至隧道窑，温度控制800-850℃烧制(60分钟)成轻烧镁砂；冷却到室温；在轻烧镁砂中加入添加剂；本发明的有益效果为：方便应用，节省原料，降低了成本。
【IPC分类】C04B35/66
【公开号】CN105314992
【申请号】CN201510573389
【发明人】朱达荣, 朱卫国, 刘涛, 吉红, 吴跃波
【申请人】安徽建筑大学
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年9月2日