專利名稱：一種鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚及制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于耐火材料技術領域，尤其涉及一種耐火復合磚及制備方法，。
背景技術：
隨著水泥生產新技術的不斷出現(xiàn)，水泥生產主機設備向大型化方向發(fā)展，增加產量、提高質量、節(jié)能降耗、降低成本成為生產管理中增加效益的關鍵?，F(xiàn)有的耐火磚和隔熱磚大都為單一結構，使用時需將各種性能的磚配合使用，若在相對固定不動的設備上，如隧道窯、倒閻窯，配合使用都能滿足要求；但在一些相對運動的設備上，如回轉窯，配合使用就很難滿足要求。一些廠家和研究單位對此進行了研究和攻關，并推出了一些重質材料和輕質材料相結合的復合磚，但由于輕質部分結構強度過低，無法滿足使用要求而沒有大范圍推廣，還是以重質磚為主。以海螺集團10000t/d的回轉窯為例，前過渡帶使用尖晶石磚、燒成帶使用鎂鉻磚，由于前過渡帶尖晶石磚和燒成帶鎂鉻磚的導熱系數(shù)大(》2. 7ff/m ·Κ)，使得窯筒體外壁溫度較高(大約在380°C左右，高溫時能達420°C )。筒體外壁溫度較高，一方面使窯筒體散熱增加，從而加大熟料熱耗，引起熟料單位成本增加；另一方面極易使筒體受熱膨脹，致使窯中部托輪瓦溫度升高，尤其是在使用后期或夏季給設備的正常運行帶來較大隱患。胴體過熱增加了機械設備的損壞幾率、加速了筒體變形，而筒體變形又加速了內襯的機械破壞，其結果是掉磚、停窯，影響水泥回轉窯的運轉率。因此若能在該部位使用耐火、隔熱雙重功能的復合磚不僅使過渡帶和燒成帶部位的筒體溫度降低，減少散熱損失，而且也有利于設備維護，提高設備運轉率。若在所有高溫部位均使用復合不同部位結構特點的復合磚，則很好地解決了目前存在的問題。

發(fā)明內容
為了克服已有耐火復合磚及制備方法的耐磨性較差、結構強度較低、保溫隔熱性能較差的不足，本發(fā)明提供一種耐磨性良好、結構強度較高、保溫隔熱性能良好的鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚及制備方法。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚，包括鎂尖晶石鋯質重質工作層和以輕質骨料和粉料為原料制備的輕質隔熱層，由重質工作層和輕質隔熱層復合而成，重質工作層和輕質隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1。優(yōu)選的，重質工作層中各種成分質量百分含量為Mg0%彡80%，Al2O3^為5 15%，為0. 7 3%，其余為原料引入的其他成分。進一步，重質工作層采用的原料為電熔鎂砂、燒結鎂砂、α -Al2O3微粉、電熔鎂粉、 單斜氧化鋯粉中的一種或幾種混合物。再進一步，輕質隔熱層中采用的輕質骨料為鎂鉻空心球、鎂鋁空心球、氧化鎂空心球、鎂鈦空心球或鎂鈣空心球中的一種或幾種的混合物。各種輕質骨料的成分質量百分含量為鎂鉻空心球中的成分質量百分含量為MgO為70 99. 9%，Cr2O3為0. 1 30%，鎂鋁空心球中的成分質量百分含量Al2O3為0. 1 99. 9%，Mg0為0. 1 99. 9%，氧化鎂空心中成分質量百分含量MgO大于95%，鎂鈦空心球中成分質量百分含量MgO為90 99. 9% ,TiO2為0. 1 10%，鎂鈣空心球中成分質量百分含量 CaO 為 0. 1 99. 9%, MgO 為 0. 1 99. 9%。一種鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚的制備方法，所述制備方法包括以下步驟(1)重質工作層配料重質工作層中成分質量百分含量為Mg0%彡80%，Al2O3^為 5 15%，Zr02%為0.7 3%，其余為原料引入的其他成分，先將不大于325目粉料按比例配好后在球磨機中混合均勻，再在其余骨料顆粒與外加結合劑混合均勻后加入混合好的粉料，攪拌10 30分鐘后備用；(2)輕質隔熱層配料輕質隔熱層中采用的輕質骨料為鎂鉻空心球、鎂鋁空心球、 氧化鎂空心球、鎂鈦空心球或鎂鈣空心球中的一種或幾種的混合物，先把輕質骨料稱量好， 把輕質骨料按比例和外加結合劑混合均勻，然后按比例加入粉料攪拌10 30分鐘備用；(3)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和輕質隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1，加料后抽出隔板，采用振動加壓或機壓成型；(4)燒成成型后的坯體取出經80 150°C烘干后裝窯于1650 1800°C保溫3 8小時燒成。進一步，所述步驟(3)中，成型過程在振動壓機或摩擦壓機或油壓機上進行。再進一步，所述步驟(1)中，重質工作層采用的原料顆粒質量百分含量為不小于 Imm顆粒35 45%，小于Imm顆粒25 35%，不大于325目細粉25 35%，外加結合劑
3 5%。所述步驟(2)中，所述輕質骨料空心球粒徑為0. 2 5mm，自然堆積密度0. 6 1. Og/cm3,輕質隔熱層采用的原料質量配比為空心球55 70%，不大于325目細粉30 45%，外加結合劑6 10%。所用的外加結合劑可以為黃糊精、紙漿廢液、木質磺酸鹽溶液或甲基纖維素溶液。本發(fā)明有益效果是克服了一般重質磚導熱系數(shù)大的缺點，提供了一種具有抗熱震性好、耐火度高、結構強度大及保溫隔熱性能好的鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚。 施工應用過程重質材料和輕質材料的砌筑可以一步完成，在熱工設備中使用中能保持不同部位溫度均衡，減少散熱損失，大大降低能源消耗。


圖1是鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚結構圖。圖中1、重質工作層，2、輕質隔熱層。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。參照圖1，一種鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚，包括鎂尖晶石鋯質重質工作層1和以輕質骨料和粉料為原料制備的輕質隔熱層2，由重質工作層1和輕質隔熱層2復合而成，重質工作層1和輕質隔熱層2的長度尺寸比例為1 5 3 1。
重質工作層中各種成分質量百分含量為MgO %彡80 %，Al2O3 %為5 15 %，ZrO2 % 為0. 7 3%，其余為原料引入的其他成分。重質工作層采用的原料顆粒質量百分含量為不小于Imm顆粒35 45%，小于Imm 顆粒25 ；35%，不大于325目細粉25 ；35%，外加結合劑3 5%。輕質隔熱層中采用的輕質骨料為鎂鉻空心球、鎂鋁空心球、氧化鎂空心球、鎂鈦空心球或鎂鈣空心球中的一種或幾種的混合物，再進一步，鎂鉻空心球中的成分質量百分含量為MgO為70 99.9%，Cr2O3為 0. 1 30%，鎂鋁空心球中的成分質量百分含量Al2O3為0. 1 99. 9 %，MgO為0. 1 99.9%，氧化鎂空心中成分質量百分含量MgO大于95%，鎂鈦空心球中成分質量百分含量 MgO為90 99. 9%，TiO2為0. 1 10%，鎂鈣空心球中成分質量百分含量CaO為0. 1 99. 9%, MgO 為 0. 1 99. 9%。所述輕質骨料空心球粒徑為0. 2 5mm，自然堆積密度0. 6 1. Og/cm3,輕質隔熱層采用的原料質量配比為空心球55 70 %，不大于325目細粉30 45 %，外加結合劑6 10%。所用的外加結合劑可以為黃糊精、紙漿廢液、木質磺酸鹽溶液或甲基纖維素溶液。實施例1 本實施例重質工作層所采用DMS98型電熔鎂砂和、A級電熔鎂鋁尖晶石、單斜鋯粉
為原料，顆粒級配及其質量百分含量為
l~3mm電熔鎂砂30%
大于Imm電熔尖晶石10%
不大于Imm電熔鎂砂20%
不大于Imm電熔尖晶石 10% 325目電熔鎂粉20%
325目電熔尖晶石6.5%
325目單斜氧化鋯粉3%
外加結合劑工業(yè)木質磺酸鹽溶液3%按上述配比所得重質工作層MgO質量百分含量為80% Al2O3質量百分含量為 15%，ZrO2質量百分含量為3%。輕質隔熱層部分所采用的原料及其質量百分含量為鎂鉻空心球30%、鎂鋁空心球25 %、325目尖晶石微粉45 %、外加黃糊精6 %，所用的鎂鉻空心球中Cr2O3質量百分含量為30 %，MgO質量百分含量為70 %，鎂鋁空心球中的成分質量百分含量Al2O3為0. 1 %，MgO 為 99. 9%。鎂尖晶石鋯質結構/隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟
(1)配料重質工作層先將大于1 3mm和不大于Imm電熔鎂砂骨料顆粒和電熔尖晶石與結合劑混合均勻后加入不大于325目的粉料，攪拌10分鐘后備用。高強輕質隔熱層將鎂鉻空心球和電熔尖晶石輕質骨料按比例和結合劑混合均勻，然后按比例加入325目尖晶石微粉攪拌30分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和高強輕質隔熱層的長度尺寸比例為1 1，加料后抽出隔板，采用振動壓機加壓成型。(3)燒成成型后的坯體取出經150°C烘干后裝窯于1800°C保溫3小時燒成。實施例2 本實施例重質工作層所采用DMS98型電熔鎂砂、α -Al2O3微粉、單斜鋯粉為原料，
顆粒級配及其質量百分含量為
l~3mm燒結鎂砂40%
不大于Imm電熔鎂砂 30% 325目電熔鎂粉24.7%
325 目(X-Al2O3 微粉5%
325目單斜氧化鋯粉0.3%
外加結合劑紙漿廢液溶液5%按上述配比所得重質工作層MgO質量百分含量為94% Al2O3質量百分含量為5%， &02質量百分含量為0.3%。輕質隔熱層部分所采用的原料及其質量百分含量為鎂鋁空心球25%、鉻剛玉空心球30%、325目尖晶石微粉45%、外加工業(yè)木質磺酸鹽溶液6%，所用的鎂鋁空心球中 Al2O3質量百分含量為99. 9 %，MgO質量百分含量為0.1%，鉻空心球中的成分質量百分含量為 MgO 為 99. 9%,Cr2O3 為 0. 1%。鎂尖晶石鋯質結構/隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質工作層先將1 3mm和不大于Imm燒結鎂砂骨料顆粒與結合劑混合均勻后加入不大于325目的粉料，攪拌30分鐘后備用。高強輕質隔熱層將鎂鋁空心球和鉻剛玉空心球輕質骨料按比例和結合劑混合均勻，然后按比例加入325目尖晶石微粉攪拌10分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和高強輕質隔熱層的長度尺寸比例為1 2，加料后抽出隔板，采用摩擦壓機加壓成型。(3)燒成成型后的坯體取出經150°C烘干后裝窯于1750°C保溫4小時燒成。實施例3 本實施例重質工作層所采用DMS97型電熔鎂砂、電熔剛玉微粉、單斜鋯粉為原料， 顆粒級配及其質量百分含量為
3~5mm電熔鎂砂18%
l~3mm電熔鎂砂20%
不大于Imm電熔鎂砂30%
325目電熔鎂粉20%
325目電熔剛玉微粉10%
325目單斜氧化鋯粉2%
外加結合劑黃糊精溶液4%按上述配比所得重質工作層MgO質量百分含量為86% Al2O3質量百分含量為 10%，ZrO2質量百分含量為2%。輕質隔熱層部分所采用的原料及其質量百分含量為氧化鎂空心球23%、鎂鈦空心球22%、325目尖晶石微粉55%、外加甲基纖維素溶液10%，所用的氧化鎂空心球中MgO 質量百分含量為97%，鎂鈦空心球中成分質量百分含量MgO為99. 9%, TiO2為0. 1%。鎂尖晶石鋯質結構/隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質工作層先將1 3mm、3 5mm和不大于Imm電熔鎂砂與結合劑混合均勻后加入不大于325目的粉料，攪拌10分鐘后備用。高強輕質隔熱層將氧化鎂空心球和鎂鈦空心球輕質骨料按比例和結合劑混合均勻，然后按比例加入325目尖晶石微粉攪拌30分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和高強輕質隔熱層的長度尺寸比例為5 1，加料后抽出隔板，采用振動壓機加壓成型。(3)燒成成型后的坯體取出經80°C烘干后裝窯于1800°C保溫4小時燒成。實施例4 本實施例重質工作層所采用DMS97型燒結鎂砂、電熔剛玉微粉和單斜鋯粉為原
料，顆粒級配及其質量百分含量為
l~3mm燒結鎂砂不大于Imm燒結鎂砂 325目燒結鎂粉 325目電熔剛玉微粉 325目單斜鋯粉外加結合劑黃糊精溶液
35%
32% 20% 12% 1% 4%
按上述配比所得重質工作層MgO質量百分含量為83% Al2O3質量百分含量為 12%，ZrO2質量百分含量為1%。輕質隔熱層部分所采用的原料及其質量百分含量為鎂鈦空心球20%、鎂鈣空心 球35 %、325目尖晶石微粉45 %、外加甲基纖維素溶液7 %，所用的鎂鈦空心球中MgO質量 百分含量為90 %，TiO2質量百分數(shù)為10 %，鎂鈣空心球中成分質量百分含量CaO為0. 1 %， MgO 為 99. 9%。鎂尖晶石鋯質結構/隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質工作層先將大于1 3mm和不大于Imm燒結鎂粉與結合劑混合均勻后加入 不大于325目的粉料，攪拌10分鐘后備用。高強輕質隔熱層將鎂鈦空心球和鎂鈣空心球輕質骨料按比例和結合劑混合均 勻，然后按比例加入325目尖晶石微粉攪拌30分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和高 強輕質隔熱層的長度尺寸比例為4 3，加料后抽出隔板，采用油壓加壓成型。(3)燒成成型后的坯體取出經150°C烘干后裝窯于1650°C保溫8小時燒成。實施例5 本實施例重質工作層所采用MS96型燒結鎂砂、a -Al2O3微粉、單斜鋯粉為原料，顆
粒級配及其質量百分含量為
l~5mm燒結鎂砂40%
不大于Imm燒結鎂砂30%
325目燒結鎂粉20%
325 目(X-Al2O3 微粉8.5%
325目單斜鋯粉1.5%
外加結合劑木質磺酸鹽溶液 3%按上述配比所得重質工作層MgO質量百分含量為87% Al2O3質量百分含量為8%， ZrO2質量百分含量為1.5%輕質隔熱層部分所采用的原料及其質量百分含量為鎂鈣空心球40%、325目尖 晶石微粉60 %、外加黃糊精8 %，所用的鎂鈣空心球中MgO質量百分含量為0.1%，CaO質量 百分數(shù)為99.9%。鎂尖晶石鋯質結構/隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質工作層先將大于1 5mm和不大于Imm燒結鎂粉與結合劑混合均勻后加入 不大于325目的粉料，攪拌10分鐘后備用。高強輕質隔熱層將鎂鈣空心球輕質骨料按比例和結合劑混合均勻，然后按比例 加入325目尖晶石微粉攪拌30分鐘備用。
(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和高強輕質隔熱層的長度尺寸比例為2 3，加料后抽出隔板，采用摩擦加壓成型。(3)燒成成型后的坯體取出經150°C烘干后裝窯于1750°C保溫4小時燒成。實施例6 本實施例重質工作層所采用MS98A型燒結鎂砂、HMAS-75型燒結鎂鋁尖晶石微粉、
單斜鋯粉為原料，顆粒級配及其質量百分含量為
l~5mm燒結鎂砂40%
不大于Imm燒結鎂砂30%
325目燒結鎂粉18.7%
325目燒結尖晶石微粉10%
325目單斜鋯粉1.3%
外加結合劑木質磺酸鹽溶液 3%按上述配比所得重質工作層MgO質量百分含量為84% Al2O3質量百分含量為 7. 5%，ZrO2質量百分含量為1.3% .輕質隔熱層部分所采用的原料及其質量百分含量為鎂鈣空心球45%、325目尖晶石微粉陽％、外加黃糊精8%，所用的鎂鈣空心球中MgO質量百分含量為50%，CaO質量百分數(shù)為50%。鎂尖晶石鋯質結構/隔熱一體化復合磚制造方法包括以下步驟(1)配料重質工作層先將1 5mm和不大于Imm燒結鎂粉與結合劑混合均勻后加入不大于325目的粉料，攪拌20分鐘后備用。高強輕質隔熱層將鎂鈣空心球輕質骨料按比例和結合劑混合均勻，然后按比例加入325目尖晶石微粉攪拌20分鐘備用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和高強輕質隔熱層的長度尺寸比例為2 1，加料后抽出隔板，采用振動壓機加壓成型。(3)燒成成型后的坯體取出經150°C烘干后裝窯于1700°C保溫4小時燒成。
權利要求
1.一種鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚，其特征在于包括鎂尖晶石鋯質重質工作層和以輕質骨料和粉料為原料制備的輕質隔熱層，由重質工作層和輕質隔熱層復合而成，重質工作層和輕質隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1。
2.如權利要求1所述的鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚，其特征在于重質工作層中各種成分質量百分含量為Mg0%彡80%，Al2O3^為5 15%，&02%為0. 7 3%，其余為原料引入的其他成分。
3.如權利要求1或2所述的鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚，其特征在于重質工作層采用的原料為電熔鎂砂、燒結鎂砂、α -Al2O3微粉、電熔鎂粉、單斜氧化鋯粉中的一種或幾種的混合物。
4.如權利要求1或2所述的鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚，其特征在于輕質隔熱層中采用的輕質骨料為鎂鉻空心球、鎂鋁空心球、氧化鎂空心球、鎂鈦空心球或鎂鈣空心球中的一種或幾種的混合物。
5.如權利要求4所述的鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚，其特征在于各種輕質骨料的成分質量百分含量為鎂鉻空心球中的成分質量百分含量為MgO為70 99. 9%， Cr2O3為0. 1 30%，鎂鋁空心球中的成分質量百分含量Al2O3為0. 1 99.9%，MgO為0. 1 99.9%，氧化鎂空心中成分質量百分含量MgO大于95%，鎂鈦空心球中成分質量百分含量 MgO為90 99. 9%，TiO2為0. 1 10%，鎂鈣空心球中成分質量百分含量CaO為0. 1 99. 9%, MgO 為 0. 1 99. 9%。
6.一種如權利要求1中所述的鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚的制備方法，其特征在于所述制備方法包括以下步驟(1)重質工作層配料重質工作層中成分質量百分含量為Mg0%彡80%，Al2O3^為5 15%，ΖΓ02%為0.7 3%，其余為原料引入的其他成分，先將不大于325目粉料按比例配好后在球磨機中混合均勻，再在其余骨料顆粒與外加結合劑混合均勻后加入混合好的粉料， 攪拌10 30分鐘后備用；(2)輕質隔熱層配料輕質隔熱層中采用的輕質骨料為鎂鉻空心球、鎂鋁空心球、氧化鎂空心球、鎂鈦空心球或鎂鈣空心球中的一種或幾種的混合物，先把輕質骨料稱量好，把輕質骨料按比例和外加結合劑混合均勻，然后按比例加入粉料攪拌10 30分鐘備用；(3)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成兩部分，致密工作層和輕質隔熱層的長度尺寸比例為1 5 3 1，加料后抽出隔板，采用振動加壓或機壓成型；(4)燒成成型后的坯體取出經80 150°C烘干后裝窯于1650 1800°C保溫3 8小時燒成。
7.如權利要求6所述的鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚，其特征在于所述步驟 (3)中，成型過程在振動壓機或摩擦壓機或油壓機上進行。
8.如權利要求6或7所述的鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚，其特征在于所述步驟(1)中，重質工作層采用的原料顆粒質量百分含量為不小于Imm顆粒35 45%，小于 Imm顆粒25 ；35 %，不大于325目細粉25 ；35 %，外加結合劑3 5 %。
9.如權利要求6或7所述的鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚，其特征在于所述步驟O)中，所述輕質骨料空心球粒徑為0. 2 5mm，自然堆積密度0. 6 1. Og/cm3，輕質隔熱層采用的原料質量配比為空心球陽 70%，不大于325目細粉30 45%，外加結合劑6 10%。
10.如權利要求6或7中所述的鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚，其特征在于所用的外加結合劑可以為黃糊精、紙漿廢液、木質磺酸鹽溶液或甲基纖維素溶液。
全文摘要
一種鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚，包括鎂尖晶石鋯質重質工作層和以輕質骨料和粉料為原料制備的輕質隔熱層，由重質工作層和輕質隔熱層復合而成，重質工作層和輕質隔熱層的長度尺寸比例為1～5∶3～1。以及一種鎂尖晶石鋯質結構隔熱一體化復合磚的制備方法。本發(fā)明耐磨性良好、結構強度較高、保溫隔熱性能良好。
文檔編號C04B35/66GK102285807SQ20111015007
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月6日 優(yōu)先權日2011年6月6日
發(fā)明者王家邦 申請人:浙江大學