CN104876593A - 一种炭化炉用耐酸预制件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种炭化炉用耐酸预制件，旨在解决热解炭化过程中产生的烟气对炭化炉内衬侵蚀严重的问题，依次包括以下工艺步骤：混合搅拌，浇注成型，脱模，养护高温处理；本发明制备的炭化炉用耐酸预制件具有良好的高温抗酸侵蚀性、适宜的强度、较低的导热系数以及优异的抗热震稳定性，能够抵抗在热解炭化过程中产生的氮氧化物、硫氧化物、氯化氢以及部分氟化氢等强酸性气体的侵蚀，兼顾了产品强度与导热系数的性能要求，能够显著延长炭化炉的使用寿命；采用上述材料和工艺，预制件结构致密性强，烟气难以进入结构内部，提高了使用寿命；在烟气的腐蚀时，上述材料之间相互抑制，增强了抗腐蚀能力。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料领域，尤其涉及一种炭化炉用耐酸预制件的制备方法。
背景技术
热解炭化技术是在无氧条件下利用高温使有机成分发生热解形成固体炭化物，在热解炭化过程中会产生大量的氮氧化物、硫氧化物、碳氧化物、氯化氢以及氟化氢等强酸性气体，加上高温水蒸气的作用，产生的烟气对炭化炉内衬侵蚀严重。目前直接针对炭化炉内衬材料进行研究的很少，大多数是直接将在其他领域使用的材料直接做做炭化炉内衬使用。高铝质浇注料在强度和耐磨性方面能够满足炭化炉的使用要求，但其高温抗酸侵蚀性较差，产品使用效果不理想。普通的轻质耐酸浇注料在使用温度方面达不到炭化炉的要求，难以抵抗高温酸性气体的冲刷和侵蚀，使用一段时间后内衬表面容易产生釉状覆盖物，容易开裂。采用含碳材料制备的内衬虽然能够提高高温化学稳定性，但是含碳材质本身的热导率较大，使用过程中热量损失严重，能耗增加，必须增加内衬厚度才能满足炭化炉保温隔热性能要求，同时也造成了炭化炉体积增大。用定形耐火制品构筑工业炉时，工业炉的结构设计往往要受到定形制品体积形状和加工处理难度的限制。同时，又要受到施工体材料自身高温结构强度的限制。因此工业炉的衬体结构不能过于复杂，很难按实际需要来设计。而且为了使衬体具有足够的结构强度和保温性能，必须具有足够的厚度，增大衬体耐材的用量。因此需要一种能在使用温度、强度、导热系数、抗侵蚀性能等方面能够全面满足炭化炉使用条件的内衬材料，这也成为影响固体废弃物热解炭化处理进程的当务之急。
发明内容
本发明提供了一种炭化炉用耐酸预制件，旨在解决热解炭化过程中产生的烟气对炭化炉内衬侵蚀严重的问题。
为了解决以上技术问题，本发明通过以下技术方案实现：一种炭化炉用耐酸预制件的制备方法，依次包括以下步骤：
A、按照质量份数将10～20份5～8mm的莫来石、10～15份3～5mm的焦宝石、10～15份的1～3mm焦宝石、5～10份0～1mm的焦宝石、10～25份0.2～1mm的氧化铝空心球、8～15份不大于200目的碳化硅粉、5～10份不大于200目的焦宝石粉、3～5份铝酸钙水泥、3～5份氧化铝粉、4～6份硅微粉、0.10～0.15份减水剂、0.01～0.02份防爆纤维混合，形成混合料a。
B、向混合料a中加入水搅拌均匀，形成混合物b，水在混合物b中所占质量百分比为5～7％；
C、将混合物b浇注到模具中成型；
D、在模具中成型3.5～4.5小时后脱模；
E、养护47～49小时；
F、产品养护后以14～16℃/h的升温速度升温到105～115℃，保温23.5～24.5小时；再以19～21℃/h的升温速度升温到345～355℃，保温23.5～24.5小时；再以24～26℃/h的升温速度升温到600～620℃，保温23.5～24.5小时；再以29～31℃/h的升温速度升温到800～820℃，保温3.8～4.2小时；自然冷却降温，制得炭化炉用耐酸预制件。
进一步，所述混合料a包括20份5～8mm的莫来石、10份3～5mm的焦宝石、15份的1～3mm焦宝石、6份0～1mm的焦宝石、10份0.2～1mm的氧化铝空心球、15份不大于200目的碳化硅粉、5份不大于200目的焦宝石粉、5份铝酸钙水泥、5份氧化铝粉、4份硅微粉、0.10份减水剂、0.02份防爆纤维。按此配比制备的炭化炉用耐酸预制件具有导热系数低、抗侵蚀性能优异点特点。
进一步，所述混合料a包括10份5～8mm的莫来石、15份3～5mm的焦宝石、10份的1～3mm焦宝石、10份0～1mm的焦宝石、25份0.2～1mm的氧化铝空心球、8份不大于200目的碳化硅粉、10份不大于200目的焦宝石粉、3份铝酸钙水泥、3份氧化铝粉、6份硅微粉、0.15份减水剂、0.01份防爆纤维。本发明制备的炭化炉耐酸预制件高温抗酸侵蚀性好，强度适宜，能够很好的满足炭化炉的使用条件。本发明制备的炭化炉耐酸预制件具有较低的导热系数以及优异的抗热震稳定性。
进一步，所述混合料a包括15份5～8mm的莫来石、12份3～5mm的焦宝石、12份的1～3mm焦宝石、5份0～1mm的焦宝石、22份0.2～1mm的氧化铝空心球、11份不大于200目的碳化硅粉、8份不大于200目的焦宝石粉、5份铝酸钙水泥、5份氧化铝粉、5份硅微粉、0.10份减水剂、0.02份防爆纤维。本发明制备的炭化炉耐酸预制件兼顾了产品强度与导热系数的性能要求，能够显著延长炭化炉的使用寿命。
进一步，所述混合料a包括18份5～8mm的莫来石、12份3～5mm的焦宝石、15份的1～3mm焦宝石、8份0～1mm的焦宝石、15份0.2～1mm的氧化铝空心球、9份不大于200目的碳化硅粉、10份不大于200目的焦宝石粉、4份铝酸钙水泥、3份氧化铝粉、6份硅微粉、0.15份减水剂、0.01份防爆纤维。本发明制备的炭化炉耐酸预制件高温抗酸侵蚀性好，强度适宜，能够很好的满足炭化炉的使用条件。
进一步，所述莫来石为烧结莫来石，烧结莫来石中Al2O3的质量百分含量≥68％。
进一步，所述铝酸钙水泥中Al2O3的质量百分含量≥68％。
进一步，所述硅微粉中SiO2的质量百分含量≥94％。
进一步，在步骤F中，产品养护后以15℃/h的升温速度升温到110℃，保温24小时；再以20℃/h的升温速度升温到350℃，保温24小时；再以25℃/h的升温速度升温到610℃，保温24小时；再以30℃/h的升温速度升温到810℃，保温4小时；自然冷却降温，制得炭化炉用耐酸预制件。
与现有技术相比本发明的优点是：本发明制备的炭化炉用耐酸预制件具有良好的高温抗酸侵蚀性、适宜的强度、较低的导热系数以及优异的抗热震稳定性，能够抵抗在热解炭化过程中产生的氮氧化物、硫氧化物、氯化氢以及部分氟化氢等强酸性气体的侵蚀，兼顾了产品强度与导热系数的性能要求，能够显著延长炭化炉的使用寿命；采用上述材料和工艺，预制件结构致密性强，烟气难以进入结构内部，提高了使用寿命；在烟气的腐蚀时，上述材料之间相互抑制，增强了抗腐蚀能力。
具体实施方式
实施例一：
一种炭化炉用耐酸预制件的制备方法，依次包括以下步骤：A、按照质量份数将包括20份5～8mm的莫来石、10份3～5mm的焦宝石、15份的1～3mm焦宝石、6份0～1mm的焦宝石、10份0.2～1mm的氧化铝空心球、15份不大于200目的碳化硅粉、5份不大于200目的焦宝石粉、5份铝酸钙水泥、5份氧化铝粉、4份硅微粉、0.10份减水剂、0.02份防爆纤维混合，形成混合料a。
B、向混合料a中加入水搅拌均匀，形成混合物b，水在混合物b中所占质量百分比为5％；
C、将混合物b浇注到模具中成型；
D、在模具中成型4小时后脱模；
E、养护48小时；
F、产品养护后以15℃/h的升温速度升温到110℃，保温24小时；再以20℃/h的升温速度升温到350℃，保温24小时；再以25℃/h的升温速度升温到610℃，保温24小时；再以30℃/h的升温速度升温到810℃，保温4小时；自然冷却降温，制得炭化炉用耐酸预制件。
所述莫来石为烧结莫来石，烧结莫来石中Al2O3的质量百分含量≥68％。所述铝酸钙水泥中Al2O3的质量百分含量≥68％。所述硅微粉中SiO2的质量百分含量≥94％。
实施例二：
与其它实施例的不同之处在于：所述混合料a包括10份5～8mm的莫来石、15份3～5mm的焦宝石、10份的1～3mm焦宝石、10份0～1mm的焦宝石、25份0.2～1mm的氧化铝空心球、8份不大于200目的碳化硅粉、10份不大于200目的焦宝石粉、3份铝酸钙水泥、3份氧化铝粉、6份硅微粉、0.15份减水剂、0.01份防爆纤维。
水在混合物b中所占质量百分比为7％。
实施例三：
与其它实施例的不同之处在于：所述混合料a包括15份5～8mm的莫来石、12份3～5mm的焦宝石、12份的1～3mm焦宝石、5份0～1mm的焦宝石、22份0.2～1mm的氧化铝空心球、11份不大于200目的碳化硅粉、8份不大于200目的焦宝石粉、5份铝酸钙水泥、5份氧化铝粉、5份硅微粉、0.10份减水剂、0.02份防爆纤维。
水在混合物b中所占质量百分比为5.7％。
实施例四：
与其它实施例的不同之处在于：所述混合料a包括18份5～8mm的莫来石、12份3～5mm的焦宝石、15份的1～3mm焦宝石、8份0～1mm的焦宝石、15份0.2～1mm的氧化铝空心球、9份不大于200目的碳化硅粉、10份不大于200目的焦宝石粉、4份铝酸钙水泥、3份氧化铝粉、6份硅微粉、0.15份减水剂、0.01份防爆纤维。
水在混合物b中所占质量百分比为6.5％。
本发明制备的炭化炉用耐酸预制件具有良好的高温抗酸侵蚀性、适宜的强度、较低的导热系数以及优异的抗热震稳定性，能够抵抗在热解炭化过程中产生的氮氧化物、硫氧化物、氯化氢以及部分氟化氢等强酸性气体的侵蚀，兼顾了产品强度与导热系数的性能要求，能够显著延长炭化炉的使用寿命；采用上述材料和工艺，预制件结构致密性强，烟气难以进入结构内部，提高了使用寿命；在烟气的腐蚀时，上述材料之间相互抑制，增强了抗腐蚀能力。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (9)
1.一种炭化炉用耐酸预制件的制备方法，其特征在于：依次包括以下步骤：A、按照质量份数将10～20份5～8mm的莫来石、10～15份3～5mm的焦宝石、10～15份的1～3mm焦宝石、5～10份0～1mm的焦宝石、10～25份0.2～1mm的氧化铝空心球、8～15份不大于200目的碳化硅粉、5～10份不大于200目的焦宝石粉、3～5份铝酸钙水泥、3～5份氧化铝粉、4～6份硅微粉、0.10～0.15份减水剂、0.01～0.02份防爆纤维混合，形成混合料a。
B、向混合料a中加入水搅拌均匀，形成混合物b，水在混合物b中所占质量百分比为5～7％；
C、将混合物b浇注到模具中成型；
D、在模具中成型3.5～4.5小时后脱模；
E、养护47～49小时；
F、产品养护后以14～16℃/h的升温速度升温到105～115℃，保温23.5～24.5小时；再以19～21℃/h的升温速度升温到345～355℃，保温23.5～24.5小时；再以24～26℃/h的升温速度升温到600～620℃，保温23.5～24.5小时；再以29～31℃/h的升温速度升温到800～820℃，保温3.8～4.2小时；自然冷却降温，制得炭化炉用耐酸预制件。
2.根据权利要求1所述的一种炭化炉用耐酸预制件的制备方法，其特征在于：所述混合料a包括20份5～8mm的莫来石、10份3～5mm的焦宝石、15份的1～3mm焦宝石、6份0～1mm的焦宝石、10份0.2～1mm的氧化铝空心球、15份不大于200目的碳化硅粉、5份不大于200目的焦宝石粉、5份铝酸钙水泥、5份氧化铝粉、4份硅微粉、0.10份减水剂、0.02份防爆纤维。
3.根据权利要求1所述的一种炭化炉用耐酸预制件的制备方法，其特征在于：所述混合料a包括10份5～8mm的莫来石、15份3～5mm的焦宝石、10份的1～3mm焦宝石、10份0～1mm的焦宝石、25份0.2～1mm的氧化铝空心球、8份不大于200目的碳化硅粉、10份不大于200目的焦宝石粉、3份铝酸钙水泥、3份氧化铝粉、6份硅微粉、0.15份减水剂、0.01份防爆纤维。
4.根据权利要求1所述的一种炭化炉用耐酸预制件的制备方法，其特征在于：所述混合料a包括15份5～8mm的莫来石、12份3～5mm的焦宝石、12份的1～3mm焦宝石、5份0～1mm的焦宝石、22份0.2～1mm的氧化铝空心球、11份不大于200目的碳化硅粉、8份不大于200目的焦宝石粉、5份铝酸钙水泥、5份氧化铝粉、5份硅微粉、0.10份减水剂、0.02份防爆纤维。
5.根据权利要求1所述的一种炭化炉用耐酸预制件的制备方法，其特征在于：所述混合料a包括18份5～8mm的莫来石、12份3～5mm的焦宝石、15份的1～3mm焦宝石、8份0～1mm的焦宝石、15份0.2～1mm的氧化铝空心球、9份不大于200目的碳化硅粉、10份不大于200目的焦宝石粉、4份铝酸钙水泥、3份氧化铝粉、6份硅微粉、0.15份减水剂、0.01份防爆纤维。
6.根据权利要求1所述的一种炭化炉用耐酸预制件的制备方法，其特征在于：所述莫来石为烧结莫来石，烧结莫来石中Al2O3的质量百分含量≥68％。
7.根据权利要求1所述的一种炭化炉用耐酸预制件的制备方法，其特征在于：所述铝酸钙水泥中Al2O3的质量百分含量≥68％。
8.根据权利要求1所述的一种炭化炉用耐酸预制件的制备方法，其特征在于：所述硅微粉中SiO2的质量百分含量≥94％。
9.根据权利要求1至8任一所述的一种炭化炉用耐酸预制件的制备方法，其特征在于：在步骤F中，产品养护后以15℃/h的升温速度升温到110℃，保温24小时；再以20℃/h的升温速度升温到350℃，保温24小时；再以25℃/h的升温速度升温到610℃，保温24小时；再以30℃/h的升温速度升温到810℃，保温4小时；自然冷却降温，制得炭化炉用耐酸预制件。
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