一種熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品及其制備方法。所述制品由莫來石、輥道棒廢料、堇青石、燒結(jié)α-Al2O3、廣西粘土和硅微粉構(gòu)成。其制備方法包括將原料混練、壓制成高密度半成品、將半成品放入干燥器干燥和將步驟三干燥好的素坯進(jìn)行燒結(jié)。通過用輥道棒廢料代替成紅柱石原料，既能合理利用廢棄物料，且能降低制品生產(chǎn)成本，產(chǎn)品性能優(yōu)異。
【專利說明】一種熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品的制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及一種熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用的耐材，具體地說是一種熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石制品的制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】[0002]熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器使用條件苛刻，陶瓷燃燒器的壽命短成為熱風(fēng)爐整體長壽的薄弱環(huán)節(jié)之一。熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器是個間歇式熱裝置，溫度波動大、頻繁，因此要求耐火材料要有很高的抗熱震。當(dāng)前，高爐正向大型化發(fā)展，熱風(fēng)爐爐容也隨之增大，陶瓷燃燒器也相應(yīng)增大，其耐火材料砌體承受的負(fù)荷就增大，在長期高溫負(fù)荷的條件下，耐火材料會變形， 開裂，以至剝落。目前，國內(nèi)陶瓷燃燒器采用莫來石-紅柱石-堇青石制品，該制品能夠滿足熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器的使用要求，但該制品消耗大量寶貴的紅柱石資源，且生產(chǎn)成本較高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明為了解決上述問題，采用大量廢置的輥道棒廢料替代紅柱石，并提供了一種熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品生產(chǎn)工藝及配方。紅柱石是一種鋁硅酸鹽礦物，屬于單斜晶系，晶體沿軸延伸呈斜方柱形，由于其特殊的晶體結(jié)構(gòu)，具有良好的耐熱性能和抗熱沖擊力，是常用的耐火材料。本領(lǐng)域中公知的是，輥道棒的主要材質(zhì)盡管通常主要為硅酸鹽、鋁酸鹽類材料，但是由于其晶體形態(tài)與紅柱石存在較大差異，從而性能和適用范圍也存在很大差異，無法滿足熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器的性能要求，因而不會想到用輥道棒材料替代紅柱石來制備熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品。本發(fā)明人出人意料地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用輥道棒廢料替代紅柱石時，也同樣能夠獲得符合性能指標(biāo)要求的熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用制品。不受特定理論束縛，認(rèn)為輥道棒在使用過程中晶相結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，例如在長期使用過程中可能發(fā)生了晶相轉(zhuǎn)變、玻璃相的形成、固相反應(yīng)、分解，從而引起性能的變化，從而在某種程度上滿足了熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器的性能要求， 同時在制備過程中，輥道棒廢料與莫來石和堇青石發(fā)生了協(xié)同化學(xué)反應(yīng)。[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提出如下技術(shù)方案:[0005]一種熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品，該制品由莫來石、 輥道棒廢料、堇青石、燒結(jié)a -Al2O3、廣西粘土和硅微粉構(gòu)成。[0006]所述制品所用制備原料由莫來石、輥道棒廢料、堇青石、燒結(jié)C1-Al2O3、廣西粘土、 硅微粉和外加的水、結(jié)合劑組成，其中莫來石、輥道棒廢料、堇青石、燒結(jié)Q-Al2O3、廣西粘土、硅微粉的重量加入比例基于制備原料總重量計為:莫來石32-48%、輥道棒廢料19-35%、 堇青石10-18%、燒結(jié)α -Al2035-10%、廣西粘土 13_16%、硅微粉1_5% ;水、結(jié)合劑 的加入量基于制備原料總重量計為:水2-6%、結(jié)合劑4-8%。[0007]所述廣西粘土為普通市售。[0008]優(yōu)選地,所述莫來石的Al2O3含量大于70% ;優(yōu)選地,所述棍道棒廢料的Al2O3含量大于70% ;優(yōu)選地,所述堇青石的Al2O3含量大于36% ;優(yōu)選地,所述燒結(jié)a -Al2O3的純度大于99% ;優(yōu)選地，所述廣西粘土的Al2O3含量大于35% ;和/或優(yōu)選地，所述硅微粉的純度大于 95%。[0009]相應(yīng)地，在輥道棒廢料替代紅柱石的情況下，本發(fā)明提供了一種熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品的新制備方法，該方法包括以下步驟:[0010]步驟一:以莫來石、輥道棒廢料、堇青石、燒結(jié)C1-Al2O3、廣西粘土、硅微粉和外加的水、結(jié)合劑為制備原料，按所述制備原料的總重量計，將32-48%莫來石、19-35%輥道棒廢料放入高速混砂機(jī)混練3-5分鐘后，加入2-6%水和4-8%結(jié)合劑，混練3-5分鐘后再加入 10-18%堇青石、5-10%燒結(jié)α _Α1203、13-16%廣西粘土、1-5%硅微粉，高速混練20-40分鐘；[0011]步驟二:使用高噸位壓磚機(jī)將步驟一中混練好的泥料壓制成高密度半成品；[0012]步驟三:將所述半成品放入干燥器干燥；[0013]步驟四:將步驟三中干燥好的素坯放入電爐內(nèi)，加溫?zé)Y(jié)并保溫，燒結(jié)后出爐，制得熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品。 [0014]優(yōu)選地,所述結(jié)合劑為紙楽:或者糊精；優(yōu)選地,所述莫來石的Al2O3含量大于70% ； 優(yōu)選地，所述輥道棒廢料的Al2O3含量大于70% ;優(yōu)選地，所述堇青石的Al2O3含量大于36% ； 優(yōu)選地，所述燒結(jié)a -Al2O3的純度大于99% ;優(yōu)選地，所述廣西粘土的Al2O3含量大于35% ； 和/或優(yōu)選地，所述硅微粉的純度大于95%。[0015]所述干燥溫度優(yōu)選為150°C，時間優(yōu)選大于24小時。[0016]所述燒結(jié)溫度優(yōu)選為1380°C -1400°C，保溫時間優(yōu)選為8_10小時。[0017]所述莫來石、輥道棒廢料、堇青石、燒結(jié)C1-Al2O3、廣西粘土和硅微粉中的任一者優(yōu)選具有與其它原料不同的粒度等級，優(yōu)選地，所述莫來石、輥道棒廢料、堇青石、燒結(jié)α -Al2O3>廣西粘土和娃微粉的粒度分布在3-lmm、1-0.088mm、0.1-0.088mm、0.008-0.005mm、0.1-0.088mm、0.005-0.0Olmm中的兩個或者兩個以上粒度區(qū)間，更優(yōu)選地，所述莫來石、輥道棒廢料、堇青石、燒結(jié)a -Al2O3、廣西粘土和硅微粉的粒度分別分布在 3-lmm、1-0.088mm、0.1-0.088mm、0.008-0.005mm、0.1-0.088mm、0.005-0.001mm 的粒度區(qū)間。[0018]在本發(fā)明中，采用大量廢置的輥道棒廢料代替成紅柱石原料，既能合理利用廢棄物料，又能降低制品生產(chǎn)成本；原料組成和匹配合理，特別是各原料的含量和粒度分布合理，產(chǎn)品性能優(yōu)良并易于推廣生產(chǎn)；原料采用多種材料及優(yōu)選不同粒度組成，將不同的原料分開混練并混練不同時間而不是將所有原料加入在一起進(jìn)行混練，使結(jié)構(gòu)均勻致密，強(qiáng)度高，高溫體積穩(wěn)定性好，抗熱震穩(wěn)定性能好，另外制造方法簡單，有利于工業(yè)化生產(chǎn)；所獲得的制品的具體性能指標(biāo)為:Al203e60%，體積密度不小于2.40g/cm3,耐壓強(qiáng)度大于60MPa，荷重軟化溫度大于1600°C，熱震穩(wěn)定性(1100°C水冷)，大于100次。具體實施方案[0019]實施例1[0020]將Al2O3含量大于70%且粒度3-lmm的莫來石40%、Al2O3含量大于70%且粒度 1-0.088mm的輥道棒廢料20%放入高速混砂機(jī)混練5分鐘后，加入占總量水3%的水和4% 的結(jié)合劑，混練5分鐘后再加入堇青石15%、燒結(jié)α -Al2035%、廣西粘土 15%、硅微粉5%，高速混練30分鐘，使用高噸位壓磚機(jī)將混練好的泥料壓制成高密度半成品，將半成品放入干燥器干燥，干燥溫度為150°C，時間30小時，將干燥好的素坯放入電爐內(nèi)，加溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度1380°C，保溫時間8小時，燒結(jié)后出爐，制備成熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品。[0021]實施例2[0022]將Al2O3含量大于70%且粒度3-lmm的莫來石45%、Al2O3含量大于70%且粒度 1-0.088mm的輥道棒廢料15%放入高速混砂機(jī)混練5分鐘后，加入占總量水3%的水和4% 的結(jié)合劑，混練5分鐘后再加入堇青石12%、燒結(jié)α -Al2038%、廣西粘土 15%、硅微粉5%，高速混練30分鐘，使用高噸位壓磚機(jī)將混練好的泥料壓制成高密度半成品，將半成品放入干燥器干燥，干燥溫度為150°C，時間30小時，將干燥好的素坯放入電爐內(nèi)，加溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度1380°C，保溫時間8小時，燒結(jié)后出爐，制備成熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品。[0023]實施例3[0024]將Al2O3含量大于70%且粒度3-lmm的莫來石45%、Al2O3含量大于70%且粒度 1-0.088mm的輥道棒廢料20%放入高速混砂機(jī)混練5分鐘后，加入占總量水3%的水和4% 的結(jié)合劑，混練5分鐘后再加入堇青石12%、燒結(jié)α -Al2036%、廣西粘土 12%、硅微粉5%，高速混練30分鐘，使用高噸位壓磚機(jī)將混練好的泥料壓制成高密度半成品，將半成品放入干燥器干燥，干燥溫度為150°C，時間30小時，將干燥好的素坯放入電爐內(nèi)，加溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度1400°C，保溫時間8小時，燒結(jié)后出爐，制備成熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品。[0025]實施例4 [0026]將Al2O3含量大于70%且粒度3-lmm的莫來石45%、Al2O3含量大于70%且粒度 1-0.088mm的輥道棒廢料20%放入高速混砂機(jī)混練5分鐘后，加入占總量水3%的水和4% 的結(jié)合劑，混練5分鐘后再加入堇青石15%、燒結(jié)±-Α12038%、廣西粘土 9%、硅微粉3%，高速混練30分鐘，使用高噸位壓磚機(jī)將混練好的泥料壓制成高密度半成品，將半成品放入干燥器干燥，干燥溫度為150°C，時間30小時，將干燥好的素坯放入電爐內(nèi)，加溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度1400°C，保溫時間8小時，燒結(jié)后出爐，制備成熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品。
【權(quán)利要求】
1.一種熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品，該制品由莫來石、輥道棒廢料、堇青石、燒結(jié)a -Al2O3、廣西粘土和硅微粉構(gòu)成。
2.權(quán)利要求1所述的熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品，該制品所用制備原料由莫來石、輥道棒廢料、堇青石、燒結(jié)a -Al2O3、廣西粘土、硅微粉和外加的水、結(jié)合劑組成，其中莫來石、輥道棒廢料、堇青石、燒結(jié)a -Al2O3、廣西粘土、硅微粉的重量加入比例基于制備原料總重量計為:莫來石32-48%、輥道棒廢料19-35%、堇青石10-18%、燒結(jié)α -Al2035-10%、廣西粘土 13-16%、硅微粉1_5% ;水、結(jié)合劑的加入量基于制備原料總重量計為:水2-6%、結(jié)合劑4-8%。
3.權(quán)利要求2所述的熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品，其中: 優(yōu)選地，所述莫來石的Al2O3含量大于70% ；優(yōu)選地，所述輥道棒廢料的Al2O3含量大于70% ；優(yōu)選地，所述堇青石的Al2O3含量大于36% ；優(yōu)選地，所述燒結(jié)a-Al2O3的純度大于99% ;優(yōu)選地，所述廣西粘土的Al2O3含量大于35% ;和/或優(yōu)選地，所述娃微粉的純度大于95%。
4.權(quán)利要求1-3中任一項所述的熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品的制備方法，該方法包括以下步驟:步驟一:按制備原料的總重量計，將32-48%莫來石、19-35%輥道棒廢料放入高速混砂機(jī)混練3-5分鐘后，加入2-6%水和4-8%結(jié)合劑，混練3-5分鐘后再加入10_18%堇青石、 5-10%燒結(jié)a -Al2O3> 13-16%廣西粘土、1-5%硅微粉，高速混練20-40分鐘；步驟二:使用高噸位壓磚機(jī)將步驟一中混練好的泥料壓制成高密度半成品；步驟三:將所述半成品放入干燥器干燥；步驟四:將步驟三中干燥好的素坯放入電爐內(nèi)，加溫?zé)Y(jié)并保溫，燒結(jié)后出爐，制得熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品。
5.權(quán)利要求4的制備方法，其中:優(yōu)選地，所述結(jié)合劑為紙衆(zhòng)或者糊精；優(yōu)選地，所述莫來石的Al2O3含量大于70% ；優(yōu)選地，所述輥道棒廢料的Al2O3含量大于70% ；優(yōu)選地，所述堇青石的Al2O3含量大于36% ；優(yōu)選地，所述燒結(jié)a S-Al2O3的純度大于99% ；優(yōu)選地，所述廣西粘土的Al2O3含量大于35% ;和/或優(yōu)選地，所述娃微粉的純度大于95%。
6.權(quán)利要求4和5中任一項所述的制備方法,其中所述干燥溫度為150°C,時間大于24 小時。
7.權(quán)利要求4和5中任一 項所述的制備方法，其中所述燒結(jié)溫度為1380°C-1400°C，保溫時間8-10小時。
8.權(quán)利要求4和5中任一項所述的制備方法，其中所述莫來石、輥道棒廢料、堇青石、燒結(jié)a -Al2O3、廣西粘土和硅微粉中的任一者具有與其它原料不同的粒度等級。
9.權(quán)利要求8的制備方法，其中所述莫來石、輥道棒廢料、堇青石、燒結(jié)α-Α1203、廣西粘土和硅微粉的粒度分布在3-1mm、1-0.088mm、0.1-0.088mm、0.008-0.005mm、0.1-0.088mm、0.005-0.0Olmm中的兩個或者兩個以上粒度區(qū)間。
10.權(quán)利要求1-3中任一項所述的熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品、或者權(quán)利要求4-9中任一項所述的方法制備的熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用莫來石-輥道棒廢料-堇青石質(zhì)制品，具體滿足以下性能指標(biāo):Al203e60%,體積密度不小于2.40g/cm3,耐壓強(qiáng)度大于60MPa，荷重軟化溫度大于1600°C，熱震穩(wěn)定性(1100°C水冷)，大于100次。
【文檔編號】C04B35/66GK103553661SQ201310493501
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】張玉濤, 董紅芹, 閆文嘉, 馬恒濤, 李富朝, 李建濤 申請人:李富朝