专利名称：一种粘土质结构隔热一体化复合砖及制备方法
技术领域：
本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种耐火复合砖及制备方法。
背景技术：
随着水泥生产新技术的不断出现，水泥生产主机设备向大型化方向发展，增加产量、提高质量、节能降耗、降低成本成为生产管理中增加效益的关键。回转窑主要由窑筒体、 耐火砖及传动设备等组成。在生产过程中，物料中的热量通过辐射和传导作用传递给窑皮、 耐火砖和窑筒体，传递到窑筒体的热量再通过辐射和对流的方式散发到大气中。由于导热系数和材料的厚度决定温降的多少，耐火砖和窑筒体的导热系数较大，无论干法还是湿法， 回转窑筒体的热损失都占两者热耗的四分之一左右，造成了能源的巨大浪费。目前，耐火砖是直接砌筑在窑筒体上，不能很好的降温节能，另外，回转窑的极限安全温度在410°C左右， 如果接近或超过这个温度，将会存在安全隐患。现有的耐火砖和隔热砖大都为单一结构，使用时需将各种性能的砖配合使用，若在相对固定不动的设备上，如隧道窑、倒阎窑，配合使用都能满足要求；但在一些相对运动的设备上，如回转窑，配合使用就很难满足要求。一些厂家和研究单位对此进行了研究和攻关，并推出了一些重质和轻质相结合的复合砖，但由于轻质部分结构强度过低，无法满足使用要求而没有大范围推广，还是以重质砖为主。以海螺集团10000t/d的回转窑为例，前过渡带使用尖晶石砖、烧成带使用镁铬砖，由于尖晶石砖和烧成带使用的镁铬砖的导热系数大(彡2. 7ff/m ·Κ)，使得窑筒体外壁温度较高(大约在380°C左右，高温时能达420°C )。筒体外壁温度较高，一方面使窑筒体散热增加，从而加大熟料热耗，引起熟料单位成本增加； 另一方面极易使筒体受热膨胀，致使窑中部托轮瓦温度升高，尤其是在使用后期或夏季给设备的正常运行带来较大隐患。胴体过热增加了机械设备的损坏几率、加速了筒体变形，而筒体变形又加速了内衬的机械破坏，其结果是掉砖、停窑，影响水泥回转窑的运转率。因此若能在该部位使用耐火、隔热双重功能的复合砖不仅使过渡带部位的胴体温度降低，减少散热损失，而且也有利于设备维护，提高设备运转率。若在所有高温部位均使用复合不同部位结构特点的复合砖，则很好地解决了目前存在的问题。
发明内容
为了克服已有回转窑用粘土砖的结构强度较差、导热系数大、保温隔热性能差大的不足，本发明的目的在于提供一种具有结构强度好及保温隔热性能好的粘土质结构隔热一体化复合砖及制备方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种粘土质结构隔热一体化复合砖，包括致密粘土质重质工作层，以及以刚玉空心球、轻质莫来石骨料、轻质高铝骨料、漂珠和轻质陶粒中的一种或几种为轻质骨料为原料制备的轻质隔热层，两者复合制成复合砖，重质工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为 1 5 ； 3 1 ο
优选的，所述重质工作层的化学组分质量百分含量如下=Al2O3为30 45%，SiO2 为45 65%，其余为原料引入的其他成分。进一步，所述重质工作层材质由焦宝石、苏州泥或柳州泥中的一种或几种组成。再进一步，所述轻质隔热层骨料为刚玉空心球、轻质莫来石骨料、轻质高铝骨料、 漂珠和轻质陶粒中的一种或几种的混合物。所述轻质隔热层中，各种种类的轻质骨料化学组分质量百分含量如下1)刚玉空心球，其中Al2O3大于93% ;2)轻质莫来石骨料，其中Al2O3大于65% ;3)轻质高铝骨料，其中Al2O3大于70% ；4)漂珠，其中Al2O3为25 40%，SiO2为50 65% ；5)轻质陶粒，其中 Al2O3 为 18 25%，SiO2 为 55 65%。一种粘土质结构隔热一体化复合砖的制备方法，所述制备方法的步骤如下(1)重质工作层配料所述重质工作层中，成分质量百分含量为Al2O3为30 45%, SiO2为45 65%，其余为原料引入的其他成分，先将325目粉料按比例配好后在球磨机中混合均勻，再在其余骨料颗粒与外加结合剂混合均勻后加入混合好的粉料备用。(2)轻质隔热层配料轻质隔热层选用刚玉空心球、轻质莫来石骨料、轻质高铝骨料、漂珠或轻质陶粒中的一种或几种轻质骨料的混合物，按配比要求把轻质骨料、粉料和外加结合剂混勻；(3)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，致密工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1 5 3 1，加料后抽出隔板，采用振动加压或机压成型；(4)烧成成型后的坯体取出经80 150°C烘干后装窑于1100 1250°C保温3 8小时烧成。进一步，所述步骤(3)中，成型过程在振动压机、摩擦压机或油压机上进行。更进一步，所述步骤(1)中，重质工作层采用的原料颗粒级配为不小于Imm颗粒 35 45%，小于Imm颗粒25 ；35%，325目细粉25 ；35%，外加结合剂3 5% ；在配料时先将325目粉料按比例配好后在球磨机中混合均勻，再在其余骨料颗粒与外加结合剂混合均勻后加入混合好的粉料，搅拌时间为10 30分钟。再进一步，所述步骤O)中，所述轻质隔热层采用的轻质骨料粒径为0. 2 5mm， 自然堆积密度0. 3 1. Og/cm3，轻质隔热层中原料质量配比为轻质骨料55 70%，不大于 325目细粉30 45%，外加结合剂6 10%，在配料时先把轻质骨料按比例和外加结合剂混合均勻，然后按比例加入粉料，搅拌时间为10 30分钟。所用的外加结合剂为纸浆废液、木质磺酸盐溶液、甲基纤维素溶液中的一种。本发明的具有的有益效果是在不降低材料使用寿命的情况下，抗磨损、抗剥落性能优良、导热系数低和结构强度高，直接用于窑炉的砌筑施工方便，产品具有节约能耗，降低材料消耗和减少回转窑耐火材料用量的作用，并且能够延长设备使用寿命。
图1是粘土质结构隔热一体化复合砖的结构图。图中1、重质工作层，2、轻质隔热层。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。参照图1，一种粘土质结构隔热一体化复合砖，包括致密粘土质重质工作层1，以及以刚玉空心球、轻质莫来石骨料、轻质高铝骨料、漂珠和轻质陶粒中的一种或几种为轻质骨料为原料制备的轻质隔热层2，由重质工作层1和轻质隔热层2复合而成，重质工作层1 和轻质隔热层2的长度尺寸比例为1 5 3 1。所述重质工作层的化学组分质量百分含量如下A1203为30 45%，SW2为45 65 %，其余为原料引入的其他成分。所述重质工作层材质由焦宝石、苏州泥或柳州泥中的一种或几种组成。述轻质隔热层骨料为刚玉空心球、轻质莫来石骨料、轻质高铝骨料、漂珠和轻质陶粒中的一种或几种的混合物。所述轻质隔热层中，各种种类的轻质骨料化学组分质量百分含量如下1)刚玉空心球，其中Al2O3大于93% ;2)轻质莫来石骨料，其中Al2O3大于65% ;3)轻质高铝骨料，其中Al2O3大于70% ；4)漂珠，其中Al2O3为25 40%，SiO2为50 65% ；5)轻质陶粒，其中 Al2O3 为 18 25%，SiO2 为 55 65%。所用的外加结合剂为纸浆废液、木质磺酸盐溶液、甲基纤维素溶液中的一种。实施例1 粘土质结构隔热一体化复合砖本实施例重质工作层所采用的原料及其质量百分含量为
1 3mm焦宝石45%
小于Imm焦宝石25%
不大于325目焦宝石25%
325目苏州泥5%
外加结合剂木质磺酸盐溶液 3%其中，焦宝石牌号为YNS36。按上述配比，所得重质工作层成分的质量百分含量Al2O3为43%，SiO2 52. 4%，其余为原料引入的其他成分。轻质隔热层所采用的原料及其质量百分含量为刚玉空心球40 %，漂珠30 %，不大于325目焦宝石25%，325目苏州泥5%，外加粘结剂纸浆废液6%；其中刚玉空心球中成分质量百分含量Al2O3为96% ；漂珠中成分质量百分含量Al2O3为25%，SiO2为65%。粘土质结构隔热一体化复合砖制造方法包括以下步骤(1)配料重质工作层先将1 3mm和不大于Imm骨料颗粒与结合剂混合均勻后加入不大于325目的粉料，搅拌20分钟后备用。高强轻质隔热层将轻质骨料按比例和结合剂混合均勻，然后按比例加入粉料搅拌10分钟备用。
(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，重质工作层和高强轻质隔热层的长度尺寸比例为1 3，加料后抽出隔板，采用振动压机机压成型。(3)烧成成型后的坯体取出经80°C烘干后装窑于1250°C保温3小时烧成。实施例2 粘土质结构隔热一体化复合砖本实施例重质工作层所采用的原料及其质量百分含量为
1 3mm焦宝石10%
1 3mm硅石25%
小于Imm焦宝石35%
不大于325目焦宝石30%
外加结合剂木质磺酸盐 4%其中，焦宝石牌号为YNS36，硅石牌号为GS-98. 5。按上述配比，所得重质工作层成分的质量百分含量Al2O3为30 %，氧化硅为65 %， 其余为原料引入的其他成分。轻质隔热层所采用的原料及其质量百分含量为轻质高铝骨料45%，轻质陶粒 15%，不大于325目焦宝石40%，外加结合剂为的甲基纤维素溶液7% ；其中轻质高铝骨料中成分质量百分含量Al2O3为70%,轻质陶粒中成分质量百分含量Al2O3为18%，氧化硅为 65%。粘土质结构隔热一体化复合砖制造方法包括以下步骤(1)配料重质工作层先将1 3mm和不大于Imm骨料颗粒与结合剂混合均勻后加入不大于325目的粉料，搅拌10分钟后备用。高强轻质隔热层将轻质骨料按比例和结合剂混合均勻，然后按比例加入粉料搅拌10分钟备用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，重质工作层和高强轻质隔热层的长度尺寸比例为3 2，加料后抽出隔板，采用摩擦压机机压成型。(3)烧成成型后的坯体取出经100°C烘干后装窑于1200°C保温5小时烧成。实施例3 粘土质结构隔热一体化复合砖本实施例重质工作层所采用的原料及其质量百分含量为
1 3mm焦宝石40%小于Imm焦宝石35%不大于325目焦宝石20.2%不大于325目柳州泥4.8%外加结合剂甲基纤维素4%
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其中，焦宝石牌号为YNS36。按上述配比，所得重质工作层成分的质量百分含量Al2O3为42%，SiO2为47. 5%, 其余为原料引入的其他成分。轻质隔热层所采用的原料及其质量百分含量为刚玉空心球30%，轻质莫来石骨料25%，不大于325目焦宝石粉料35%，325目柳州泥10 %，外加结合剂木质磺酸盐溶液 10%;其中刚玉空心球中成分质量百分含量Al2O3为96%，轻质莫来石骨料中成分质量百分含量Al2O3为74%。粘土质结构隔热一体化复合砖制造方法包括以下步骤(1)配料重质工作层先将1 3mm和不大于Imm骨料颗粒与结合剂混合均勻后加入不大于325目的粉料，搅拌30分钟后备用。高强轻质隔热层将轻质骨料按比例和结合剂混合均勻，然后按比例加入粉料搅拌20分钟备用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，重质工作层和高强轻质隔热层的长度尺寸比例为1 3，加料后抽出隔板，采用振动压机机压成型。(3)烧成成型后的坯体取出经100°C烘干后装窑于1100°C保温8小时烧成。实施例4 粘土质结构隔热一体化复合砖本实施例重质工作层所采用的原料及其质量百分含量为
1 3mm焦宝石40%
小于Imm焦宝石25%
不大于325目焦宝石25%
不大于325目柳州泥 10%
外加结合剂纸浆废液 5%其中，焦宝石牌号为YNS36，硅石牌号为GS-98. 5。按上述配比，所得重质工作层成分的质量百分含量Al2O3 48%, SiO2 43%，其余为原料引入的其他成分。轻质隔热层所采用的原料及其质量百分含量为漂珠15%，轻质高铝骨料15%，高铝陶粒20%，325目焦宝石粉40%，325目粘土 10%，外加质量百分比浓度为25%的木质磺酸盐溶液8%，其中所用漂珠成分质量百分含量A1203%为25%，Si02%为50% ；所用陶粒中Al2O3成分质量百分含量=Al2O3为25%，SiO2为55% ；使用轻质高铝骨料成分质量百分含量=Al2O3 % 80%, SiO2 为 10%。粘土质结构隔热一体化复合砖制造方法包括以下步骤(1)配料重质工作层先将1 3mm和不大于Imm骨料颗粒与结合剂混合均勻后加入不大于325目的粉料，搅拌20分钟后备用。高强轻质隔热层将轻质骨料按比例和结合剂混合均勻，然后按比例加入粉料搅拌30分钟备用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，重质工作层和高强轻质隔热层的长度尺寸比例为5 1，加料后抽出隔板，采用油压机机压成型。(3)烧成成型后的坯体取出经150°C烘干后装窑于1100°C保温8小时烧成。
权利要求
1.一种粘土质结构隔热一体化复合砖，其特征在于包括致密粘土质重质工作层，以及以刚玉空心球、轻质莫来石骨料、轻质高铝骨料、漂珠和轻质陶粒中的一种或几种为轻质骨料为原料制备的轻质隔热层，两者复合制成复合砖，重质工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1 5 3 1。
2.根据权利要求1所述的粘土质结构隔热一体化复合砖，其特征在于所述重质工作层的化学组分质量百分含量如下=Al2O3为30 45%，SiO2为45 65%，其余为原料引入的其他成分。
3.根据权利要求1或2所述的粘土质结构隔热一体化复合砖，其特征在于所述重质工作层原料由焦宝石、苏州泥或柳州泥中的一种或几种组成。
4.根据权利要求1或2所述的粘土质结构隔热一体化复合砖，其特征在于所述轻质隔热层骨料为刚玉空心球、轻质莫来石骨料、轻质高铝骨料、漂珠和轻质陶粒中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求4所述的一种粘土质结构隔热一体化复合砖，其特征在于所述轻质隔热层中，各种种类的轻质骨料化学组分质量百分含量如下1)刚玉空心球，其中Al2O3大于93% ；2)轻质莫来石骨料，其中Al2O3大于65% ；3)轻质高铝骨料，其中Al2O3大于70% ； 4)漂珠，其中Al2O3为25 40%，Si02* 50 65% ;5)轻质陶粒，其中Al2O3为18 25%， SiO2 为 55 65%%。
6.一种根据权利要求1所述的粘土质结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤如下(1)重质工作层配料所述重质工作层中，成分质量百分含量为Al2O3为30 45%， SiO2为45 65%，其余为原料引入的其他成分，先将325目粉料按比例配好后在球磨机中混合均勻，再在其余骨料颗粒与外加结合剂混合均勻后加入混合好的粉料备用。(2)轻质隔热层配料轻质隔热层选用刚玉空心球、轻质莫来石骨料、轻质高铝骨料、漂珠或轻质陶粒中的一种或几种轻质骨料的混合物，按配比要求把轻质骨料、粉料和外加结合剂混勻；(3)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，致密工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1 5 3 1，加料后抽出隔板，采用振动加压或机压成型；(4)烧成成型后的坯体取出经80 150°C烘干后装窑于1100 1250°C保温3 8小时烧成。
7.根据权利要求6所述的粘土质结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中，成型过程在振动压机、摩擦压机或油压机上进行。
8.根据权利要求6或7所述的粘土结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于 所述步骤(1)中，重质工作层采用的原料颗粒级配为不小于Imm颗粒35 45%，小于Imm 颗粒25 35%，325目细粉25 35%，外加结合剂3 5% ；在配料时先将325目粉料按比例配好后在球磨机中混合均勻，再在其余骨料颗粒与外加结合剂混合均勻后加入混合好的粉料，搅拌时间为10 30分钟。
9.根据权利要求6或7所述的粘土质结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于 所述步骤O)中，所述轻质隔热层采用的轻质骨料粒径为0. 2 5mm，自然堆积密度0. 3 .1. Og/cm3,轻质隔热层中原料质量配比为轻质骨料55 70%，不大于325目细粉30 45%，外加结合剂6 10%，在配料时先把轻质骨料按比例和外加结合剂混合均勻，然后按比例加入粉料，搅拌时间为10 30分钟。
10.根据权利要求6或7所述的粘土质结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于所用的外加结合剂为纸浆废液、木质磺酸盐溶液、甲基纤维素溶液中的一种。
全文摘要
一种粘土质结构隔热一体化复合砖，包括致密粘土质重质工作层，以及以刚玉空心球、轻质莫来石骨料、轻质高铝骨料、漂珠和轻质陶粒中的一种或几种为轻质骨料为原料制备的轻质隔热层，两者复合制成复合砖，重质工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1～5∶3～1。以及一种粘土质结构隔热一体化复合砖的制备方法。本发明结构强度好，保温隔热性能好。
文档编号F27D1/06GK102230741SQ20111015068
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月6日 优先权日2011年6月6日
发明者王家邦 申请人:浙江大学