CN101343189A - 高纯红柱石砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高纯红柱石砖及其制备方法，该高纯红柱石砖的配料是以红柱石、添加物和结合粘土为原料，首先将原料红柱石按照常规方法进行磁选除铁，然后将－200目的红柱石、结合粘土和添加物混合进行磨制，充分磨匀后制成粉料；将粒度为3～1mm和1～0mm的红柱石导入湿磨机中混碾，加入结合剂混碾，再加入制成的粉料进行混碾、困料、再回碾制成泥料，将制成的泥料机压成砖坯，将砖坯导入高温隧道窑进行烧成即可得到产品。本发明产品作为大型热风炉的耐火材料使用过程中，蠕变率低、热震稳定性好，可以明显提高热风炉的风温和寿命，从而为钢铁用户节约大量的维修费用和节能费用，取得了显著的社会效益和经济效益。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种大型热风炉所用的耐火材料，特别是涉及一种大型热风炉所用的高纯红柱石砖及其制备方法。
二、背景技术：
随着我国国民经济的快速发展，对钢铁材料的需求量越来越大，为了满足生产的需要，我国的钢铁产量逐年呈快速上升趋势。到2006年，我国钢铁产量已达到4亿3千万吨。近些年来，钢铁产量的迅速增长主要归功于高炉的大型化发展，高炉发展的同时促进了高炉最重要的附属热工设备——热风炉的迅速发展，热风炉作为一种蓄热式的热交换器，对高炉实现高产、低耗和降低生铁成本起着非常重要的作用。
近几十年来，热风炉逐步向高风温、大型化和长寿命的方向发展，如热风炉的风温由早期的900℃提高到1100～1200℃，在一些发达国家，热风炉的风温已达到1200～1300℃。现代热风炉要求实现25～30年炉衬砌体无检修的目标，对热风炉各方面的严格要求，使得热风炉所用耐火材料的使用环境越来越苛刻。目前所用耐火材料是制约热风炉实现高风温作业和长寿命的关键因素。
目前，国内的大型热风炉的损毁原因主要有：1、所用耐火材料的高温蠕变率高；2、高风温的热冲击作用；3、烟气的侵蚀作用；4砌砖体膨胀引起的结构破坏等。
目前国内热风炉所用耐火材料的主要形式有：a)硅砖-高铝砖-粘土砖；b)低蠕变高铝砖(莫来石砖)-高铝砖-粘土砖；c)硅砖-低蠕变砖-高铝砖-粘土砖。不论采用哪种形式，其高温部位的材料是热风炉选材的关键。综合起来就是两类关键材质的材料：硅砖和低蠕变砖。当热风温度在1100～1200℃时，一般选用高铝砖、莫来石砖和硅砖作炉衬或格子砖；当热风温度高于1200℃时，高铝砖不能满足要求，热风炉顶和隔墙及蓄热室上部需用硅砖，在硅砖层下部应用低蠕变砖。而国外热风炉所用耐火材料除了对体积密度、抗热震性和强度等性能有严格的要求外，对抗蠕变性也特别重视，在高温部位一般多使用硅砖、莫来石砖和红柱石砖。
目前，热风炉所用耐火材料总体上是由高铝砖向莫来石砖、优质硅砖、硅线石砖和红柱石砖的方向发展。其中红柱石耐火材料在热风炉上得到了较好的推广应用，但是目前国内外大部分厂家多为在原材料中添加少量红柱石，以高铝矾土为主要原料，使得制品的性能下降，无法满足热风炉长寿命的要求。因此，为了使我国现代化热风炉的作业温度和使用寿命同时达到更高要求，开发研究一种优质的热风炉所用耐火材料是非常必要的。
三、本发明内容：
本发明的目的是：克服目前大型化热风炉所用耐火材料存在的问题，提供一种能够满足热风炉高温作业和长寿命的优质高纯红柱石砖及其制备方法。
要解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种高纯红柱石砖的配料，以重量百分比表示，所述高纯红柱石砖的配料中含有粒度为3～1mm红柱石25～45％，粒度为1～0mm红柱石12～25％，-200目的红柱石25～35％，添加物3～10％，结合粘土2～7％。
对于上述的高纯红柱石砖的配料，所述原料粒度为3～1mm红柱石32～40％，粒度为1～0mm红柱石18～24％，-200目的红柱石28～32％，添加物8％，结合粘土5％。
对于上述的高纯红柱石砖的配料，所述红柱石为进口红柱石或新疆高纯红柱石；所述添加物为氧化铝、致密刚玉、白刚玉和板状刚玉中的任一种。
对于上述的高纯红柱石砖的配料，所述结合粘土采用广西粘土，其中Al2O3不小于33％，Fe2O3不大于1.5％，细度为-200目。
一种高纯红柱石砖的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
a、粉料的制备：按照上述红柱石砖的原料配比称重各种原料，首先将原料红柱石按照常规磁选方法进行磁选除铁，磁选除铁后红柱石粉中铁的含量小于0.5％，然后将磁选除铁后的-200目红柱石粉、结合粘土粉和添加物混合后进行共磨，磨制后使得混合物料充分混合均匀，共磨时研磨机中采用的是刚玉质的研磨球，混合物料研磨后制成粉料；
b、泥料的制备：将骨料即磁选除铁后的粒度为3～1mm红柱石和1～0mm红柱石导入湿磨机中混碾2～4分钟，然后加入结合剂混碾2～4分钟，结合剂的加入量为高纯红柱石砖总原料量的2.5～3.5％，再加入步骤a中的粉料混碾5～10分钟，将混碾后的物料困料24～28小时，最后在成型前将困料后的混合物料回碾3～5分钟后投入使用；
c、砖坯的成型：将步骤b中制成的泥料采用摩擦压力机机压成砖坯，机压成型的砖坯体积密度控制在2.65±0.05g/cm3；
d、将步骤c制备的砖坯导入高温隧道窑进行烧成，烧成过程中先利用高温隧道窑冷却带的余热进行自然烘干，烘干后当烧成温度达到1480～1520℃时进入保温过程，经8～12小时保温，自然冷却后即可出窑。
对于上述的高纯红柱石砖的制备方法，所述结合剂为木质素溶液，木质素溶液的重量百分浓度为1.22～1.25％。
对于上述的高纯红柱石砖的制备方法，所述骨料与粉料二者加入量的较佳比例为55～60∶40～45。
对于上述的高纯红柱石砖的制备方法，所述高温隧道窑冷却带的余热的温度为110～200℃，烘干时间为12～15小时。
高纯红柱石砖配料中所用红柱石原料的理化指标如下表一：
表一红柱石原料的理化指标
| 产地 | Al2O3 | SiO2 | Fe2O3 | TiO2 | CaO+MgO | K2O+Na2O | 灼减 |
| 南非1# | 60.43 | 37.24 | 0.42 | 0.06 | 0.21 | 0.26 | 0.34 |
| 南非2# | 57.76 | 38.24 | 0.8 | 0.08 | 0.35 | 0.53 | 0.82 |
本发明的积极有益效果：
1、从本发明产品高纯红柱石砖的显微结构中看出：红柱石的莫来石化程度高，针柱状晶体发育好，骨料与基质中的针状莫来石相互交错呈网络结构，强化了基质与颗粒的结合强度。因此，本发明产品高纯红柱石砖除了具有较高的机械强度(≥80MPa)和较低的显气孔率(≤15％)，同时还具有较高的荷重软化温度(＞1700℃)和较低的蠕变率(＜0.3％)(有关本发明产品高纯红柱石砖的各项性能指标详见表二)。
2、由于本发明高纯红柱石砖内部的莫来石发育良好，因此本发明产品具有极好的体积稳定性；同时基质中的针柱状莫来石形成相互交错的网络结构，使本发明产品具有极好的抗热震稳定性能(＞30次)。
3、通过用户使用本发明产品高纯红柱石砖证明：本发明产品高纯红柱石砖可以将热风炉的炉温提高到1250℃左右，并且具有良好的高温稳定性和低蠕变率，热风炉运行保持稳定正常，材料消耗和能源消耗明显降低，热风炉炉体稳定，提高了热风炉的使用寿命，热风炉的使用寿命可以达到30～40年。
4、使用本发明产品高纯红柱石砖可以提高热风炉的使用寿命，由此可以为钢铁用户节约大量的维修费用和节能费用，取得了明显的社会效益和经济效益。
表二本发明产品高纯红柱石砖的理化指标
| 项目 | 结果一 | 结果二 | 结果三 | 结果四 |
| 显气孔率 ％ | 14.1 | 13.2 | 13.8 | 13.7 |
| 体积密度 g/cm3 | 2.53 | 2.56 | 2.55 | 2.56 |
| 常温耐压强度 MPa | 120 | 98 | 93 | 96 |
| 荷重软化温度 ℃ | 1700 | 1700 | 1700 | 1700 |
| 加热永久线变化 ％ | 0.0 | -0.1 | +0.1 | +0.1 |
| 耐火度 ℃ | ＞1800 | ＞1800 | ＞1800 | ＞1800 |
| 热震稳定性1100℃×水冷 次 | ＞20 | ＞20 | ＞30 | ＞30 |
| 蠕变率1500℃×50h ％ | -0.216 | -0.125 | -0.232 | -0.096 |
| SiO2 ％ | 35.82 | 36.18 | ||
| Al2O3 ％ | 61.26 | 62.09 | 61.08 | 60.95 |
| Fe2O3 ％ | 0.68 | 0.79 | 0.63 | 0.85 |
四、具体实施方式：
以下实施例仅为了进一步说明本发明，并不限制本发明的内容。
实施例一：一种高纯红柱石砖及其制备方法
以重量百分比表示，高纯红柱石砖是由以下原料制备而成：
其中粒度为3～1mm红柱石25％，粒度为1～0mm红柱石25％，-200目的红柱石35％，添加物氧化铝10％，结合粘土5％。
原料红柱石的理化指标如下表：
| 产地 | Al2O3 | SiO2 | Fe2O3 | TiO2 | CaO+MgO | K2O+Na2O | 灼减 |
| 南非1# | 60.43 | 37.24 | 0.42 | 0.06 | 0.21 | 0.26 | 0.34 |
| 南非2# | 57.76 | 38.24 | 0.8 | 0.08 | 0.35 | 0.53 | 0.82 |
结合粘土采用广西粘土，其中Al2O3不小于33％，Fe2O3不大于1.5％，细度为-200。
一种高纯红柱石砖的制备方法，该制备方法的详细步骤如下：
a、粉料的制备：按照上述高纯红柱石砖的配比称重各种原料，首先将原料红柱石按照常规磁选方法进行磁选除铁，磁选除铁后红柱石粉中铁的含量小于0.5％，然后将磁选除铁后的-200目红柱石粉、结合粘土粉和添加物氧化铝混合后进行共磨，磨制后使得混合物料充分混合均匀，研磨机中采用的是刚玉质的研磨球，混合物料研磨后制成粉料；
b、泥料的制备：将骨料即磁选除铁后的粒度为3～1mm红柱石和1～0mm红柱石导入湿磨机中混碾2～4分钟，然后加入结合剂木质素溶液(木质素溶液的浓度为1.22～1.25％)混碾2～4分钟，结合剂的加入量为高纯红柱石砖总原料量的3％，再加入步骤a中的粉料混碾5～10分钟，将混碾后的物料困料24～28小时，最后在成型前将困料后的混合物料回碾3～5分钟后投入使用；
c、砖坯的成型：将步骤b中制成的泥料采用摩擦压力机机压成砖坯，机压成型的砖坯体积密度控制在2.65±0.05g/cm3；
d、将步骤c制备的砖坯导入高温隧道窑进行烧成，烧成过程中先利用高温隧道窑冷却带的余热进行自然烘干，自然烘干12～15小时，烘干后当烧成温度达到1480℃时进入保温过程，经10小时保温，自然冷却后即可出窑。
实施例二：一种高纯红柱石砖及其制备方法，与实施例一基本相同，不同之处在于：
高纯红柱石砖是由以下原料制备而成：
其中粒度为3～1mm红柱石28％，粒度为1～0mm红柱石24％，-200目的红柱石33％，添加物氧化铝8％，结合粘土7％。
红柱石砖的制备方法：
步骤b中结合剂木质素溶液的加入量为高纯红柱石砖总原料量的2.5％，步骤d中烧成温度达到1500℃时进入保温过程，保温时间为12小时。
实施例三：一种高纯红柱石砖及其制备方法，与实施例一基本相同，不同之处在于：
高纯红柱石砖是由以下原料制备而成：
其中粒度为3～1mm红柱石30％，粒度为1～0mm红柱石22％，-200目的红柱石32％，添加物氧化铝9％，结合粘土7％。
红柱石砖的制备方法：
步骤b中结合剂木质素溶液的加入量为高纯红柱石砖总原料量的3.5％，步骤d中烧成温度达到1520℃时进入保温过程，保温时间为8小时。
实施例四：一种高纯红柱石砖及其制备方法，与实施例一基本相同，不同之处在于：
高纯红柱石砖是由以下原料制备而成：
其中粒度为3～1mm红柱石32％，粒度为1～0mm红柱石20％，-200目的红柱石32％，添加物氧化铝10％，结合粘土6％。
红柱石砖的制备方法同实施例一。
实施例五：一种高纯红柱石砖及其制备方法，与实施例一基本相同，不同之处在于：
高纯红柱石砖是由以下原料制备而成：
其中粒度为3～1mm红柱石35％，粒度为1～0mm红柱石18％，-200目的红柱石34％，添加物氧化铝8％，结合粘土5％。
红柱石砖的制备方法同实施例一。
实施例六：一种高纯红柱石砖及其制备方法，与实施例二基本相同，不同之处在于：
高纯红柱石砖是由以下原料制备而成：
其中粒度为3～1mm红柱石38％，粒度为1～0mm红柱石19％，-200目的红柱石28％，添加物白刚玉10％，结合粘土5％。
红柱石砖的制备方法同实施例二。
实施例七：一种高纯红柱石砖及其制备方法，与实施例一基本相同，不同之处在于：
高纯红柱石砖是由以下原料制备而成：
其中粒度为3～1mm红柱石40％，粒度为1～0mm红柱石18％，-200目的红柱石30％，添加物氧化铝8％，结合粘土4％。
红柱石砖的制备方法同实施例一。
实施例八：一种高纯红柱石砖及其制备方法，与实施例二基本相同，不同之处在于：
高纯红柱石砖是由以下原料制备而成：
其中粒度为3～1mm红柱石42％，粒度为1～0mm红柱石21％，-200目的红柱石27％，致密刚玉5％，结合粘土5％。
红柱石砖的制备方法同实施例二。
实施例九：一种高纯红柱石砖及其制备方法，与实施例一基本相同，不同之处在于：
高纯红柱石砖是由以下原料制备而成：
其中粒度为3～1mm红柱石45％，粒度为1～0mm红柱石15％，-200目的红柱石25％，添加物氧化铝8％，结合粘土7％。
红柱石砖的制备方法同实施例一。
实施例十：一种高纯红柱石砖及其制备方法，与实施例一基本相同，不同之处在于：
高纯红柱石砖是由以下原料制备而成：
其中粒度为3～1mm红柱石44％，粒度为1～0mm红柱石12％，-200目的红柱石32％，添加物氧化铝10％，结合粘土2％。
红柱石砖的制备方法同实施例一。
实施例十一：一种高纯红柱石砖及其制备方法，与实施例一基本相同，不同之处在于：
高纯红柱石砖是由以下原料制备而成：
其中粒度为3～1mm红柱石43％，粒度为1～0mm红柱石16％，-200目的红柱石31％，添加物氧化铝3％，结合粘土7％。
红柱石砖的制备方法同实施例一。
实施例十二：一种高纯红柱石砖及其制备方法，与实施例一基本相同，不同之处在于：
高纯红柱石砖是由以下原料制备而成：
其中粒度为3～1mm红柱石32％，粒度为1～0mm红柱石20％，-200目的红柱石35％，板状刚玉8％，结合粘土5％。
红柱石砖的制备方法同实施例一。
实施例十三：一种高纯红柱石砖及其制备方法，与实施例三基本相同，不同之处在于：
高纯红柱石砖是由以下原料制备而成：
其中粒度为3～1mm红柱石36％，粒度为1～0mm红柱石20％，-200目的红柱石31％，添加物白刚玉8％，结合粘土5％。
红柱石砖的制备方法同实施例三。
实施例十四：一种高纯红柱石砖及其制备方法，与实施例三基本相同，不同之处在于：
高纯红柱石砖是由以下原料制备而成：
其中粒度为3～1mm红柱石40％，粒度为1～0mm红柱石20％，-200目的红柱石27％，致密刚玉8％，结合粘土5％。
红柱石砖的制备方法同实施例三。
Claims (8)
1、一种高纯红柱石砖的配料，其特征是：以重量百分比表示，所述高纯红柱石砖的配料含有粒度为3～lmm红柱石25～45％，粒度为1～0mm红柱石12～25％，-200目的红柱石25～35％，添加物3～10％，结合粘土2～7％。
2、根据权利要求1所述的高纯红柱石砖的配料，其特征是：所述配料中粒度为3～lmm红柱石32～40％，粒度为1～0mm红柱石18～24％，-200目的红柱石28～32％，添加物8％，结合粘土5％。
3、根据权利要求1～2任一项所述的高纯红柱石砖的配料，其特征是：所述红柱石为进口红柱石或新疆高纯红柱石；所述添加物为氧化铝、致密刚玉、白刚玉和板状刚玉中的任一种。
4、根据权利要求1～2任一项所述的高纯红柱石砖的配料，其特征是：所述结合粘土采用广西粘土，其中Al2O3不小于33％，Fe2O3不大于1.5％，细度为-200目。
5、一种高纯红柱石砖的制备方法，其特征是：所述制备方法包括以下步骤：
a、粉料的制备：按照权利要求l所述的配料称重各种原料，首先将原料红柱石按照常规磁选方法进行磁选除铁，磁选除铁后红柱石粉中铁的含量小于0.5％，然后将磁选除铁后的-200目红柱石粉、结合粘土粉和添加物混合后进行共磨，磨制后使得混合物料充分混合均匀，共磨时研磨机中采用的是刚玉质的研磨球，混合物料研磨后制成粉料；
b、泥料的制备：将骨料即磁选除铁后的粒度为3～lmm红柱石和1～0mm红柱石导入湿磨机中混碾2～4分钟，然后加入结合剂混碾2～4分钟，结合剂的加入量为高纯红柱石砖总原料量的2.5～3.5％，再加入步骤a中的粉料混碾5～ 10分钟，将混碾后的物料困料24～28小时，最后在成型前将困料后的混合物料回碾3～5分钟后投入使用；
c、砖坯的成型：将步骤b中制成的泥料采用摩擦压力机机压成砖坯，机压成型的砖坯体积密度控制在2.65±0.05g/cm3；
d、将步骤c制备的砖坯导入高温隧道窑进行烧成，烧成过程中先利用高温隧道窑冷却带的余热进行自然烘干，烘干后当烧成温度达到1480～1520℃时进入保温过程，经8～12小时保温，自然冷却后即可出窑。
6、根据权利要求5所述的高纯红柱石砖的制备方法，其特征是：所述结合剂为木质素溶液，木质素溶液的重量百分浓度为1.22～1.25％。
7、根据权利要求5所述的高纯红柱石砖的制备方法，其特征是：所述骨料与粉料二者加入量的较佳比例为55～60∶40～45。
8、根据权利要求5所述的高纯红柱石砖的制备方法，其特征是：所述高温隧道窑冷却带的余热温度为110～200℃，烘干时间为12～15小时。
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Open date: 20090114 |