CN101544504A

CN101544504A - 一种磷酸盐结合铝碳化硅砖及其制备方法

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Publication number: CN101544504A
Application number: CN200910064820A
Authority: CN
Inventors: 宋继昌; 刘永春; 刘永升; 方昌荣; 李晓峰
Original assignee: GONGYI CITY JINLING REFRACTORY MATERIALS CO Ltd
Current assignee: GONGYI CITY JINLING REFRACTORY MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2009-09-30

Abstract

一种磷酸盐结合铝碳化硅砖，其特征在于：所述铝碳化硅砖包括下述主料和磷酸盐结合剂；其中所述主料包括下述重量百分比的原料：粒度3～0.088mm的高铝矾土熟料45～68％、粒度小于0.088mm的高铝矾土熟料10～25％、粒度小于0.044mm的高铝矾土熟料4～14％、刚玉0～10％、含氧化铬物料1～5％、碳化硅4～20％、粘土3～8％、二氧化硅微粉2～5％和金属硅1～5％；所述磷酸盐结合剂的加入量为主料重量的4～10％。该铝碳化硅砖经困料、回碾、成型、烘干、烧成，生产出显气孔率小于15％、常温耐压强度大于130MPa、荷重软化开始温度大于1600℃、抗氧化性强的优质铝碳化硅砖。

Description

一种磷酸盐结合铝碳化硅砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐火材料生产技术领域，特别是涉及一种磷酸盐结合铝碳化硅砖及其制备方法。该铝碳化硅砖可用于混铁炉、化铁炉、铁水罐、铁水包、鱼雷罐等内衬工作层部位。

技术背景

目前，在混铁炉、化铁炉、铁水罐、铁水包、鱼雷罐等内衬工作层部位多采用普通高铝质耐火砖，由于普用高铝耐火砖存在耐压强度较低、气孔较高、抗侵蚀差、耐冲刷性能差等弊病，限制普通高铝耐火砖的大量使用。研究工作者为了满足上述炉窑特殊要求，研究开发了铝碳化硅碳不烧砖、铝铬碳化硅耐火砖等，显著提高了对金属融液抗侵蚀性能。但随着钢铁技术的快速发展，铁水、钢液的净化处理也使得铝碳化硅碳不烧砖、铝铬碳化硅等耐火砖无法完全满足工艺要求。尤其是其抗氧化性能差，使得渣线部位的侵蚀严重，影响窑炉使用寿命，增加劳动强度，运行成本也高且生产工艺复杂、烧成温度高也不利于当今循环经济的发展。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处，在充分利用资源、节能降耗前提下，提供一种磷酸盐结合铝碳化硅砖及其制备方法。该铝碳化硅砖是充分含氧化铬物料和低品位原料，在较低烧成温度下生产成的优质铝碳化硅砖，它可取代现有技术的普通高铝质耐火砖和铝碳化硅碳不烧砖、铝铬碳化硅耐火砖，广泛用于混铁炉、化铁炉、铁水罐、铁水包、鱼雷罐等内衬工作层部位。

本发明目的可通过下述技术方案来实现：

本发明的磷酸盐结合铝碳化硅砖包括下述主料和磷酸盐结合剂；其中所述主料包括下述重量百分比的原料：粒度3～0.088mm的高铝矾土熟料45～68％、粒度小于0.088mm的高铝矾土熟料10～25％、粒度小于0.044mm的高铝矾土熟料4～14％、刚玉0～10％、含氧化铬物料1～5％、碳化硅4～20％、粘土3～8％、二氧化硅微粉2～5％和金属硅1～5％；所述磷酸盐结合剂的加入量为主料重量的4～10％。

本发明中所述的高铝矾土熟料中AI₂O₃的含量≥68％。

所述刚玉的粒度小于0.088mm；所述含氧化铬物料的粒度小于0.044mm；所述碳化硅的粒度小于0.088mm；所述二氧化硅微粉的粒度小于3μm；所述粘土的粒度小于0.088mm；所述金属硅的粒度小于0.044mm。

所述磷酸盐结合剂为液体磷酸二氢铝，其比重为1.45g/cm³～1.49g/cm³。

所述刚玉是白刚玉、亚白刚玉、棕刚玉或板状刚玉中的任意一种或多种组合；其中白刚玉中AI₂O₃的含量≥98％，亚白刚玉中AI₂O₃的含量≥97％、棕刚玉中AI₂O₃的含量≥95％、板状刚玉中AI₂O₃的含量≥99％。

所述含氧化铬物料为工业氧化铬、高铬砖或铬刚玉砖中的任意一种或多种组合；其中工业氧化铬中Cr₂O₃的含量≥99％、高铬砖中Cr₂O₃的含量≥80％、铬刚玉砖中Cr₂O₃的含量≥15％

所述碳化硅中SiC的含量≥97％，二氧化硅微粉中SiO₂的含量≥97％，金属硅中Si的含量≥97％。

本发明的制备方法如下：

按重量百分比取主料和磷酸盐结合剂，采用传统制砖工艺进行困料、回碾、机压成型、坯体干燥，之后入窑烧制而成，其烧制温度采用为1150℃～1350℃烧成(现有技术的烧制温度为大于1470℃)。

本发明中所述的磷酸盐结合剂可在第一次在困料时加入；也可分为两次加入，第一次在困料时加入，加入量为主料重量的3～9％，困料期间磷酸二氢铝可以反应掉一部分原料中的氧化铁，从而使原料中的杂质降低；剩余部分第二次在回碾料时加入，第二次加入是根据料的干湿情况和塑性情况做适当调整使用。

本发明中所述粒度小于0.044mm的高铝矾土熟料4～14％、粒度小于0.044mm的含氧化铬物料1～5％和粒度小于0.044mm的金属硅1～5％是采用干法共同混磨的方法制备而成的细粉料。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

a、由于本发明细粉料是由高铝矾土熟料、含氧化铬物料、金属硅粉等三种原料，以干粉共磨工艺制成，混合共磨粉粒度应全部小于0.044mm。这样加入混合共磨粉可充分提高分散均匀度，对降低气孔、增加体积密度、提高抗氧化性，有着非常重要的作用。

b、本发明充分利用含氧化铬物料和高铝矾土熟料低品位原料，含氧化铬物料可用石化行业或玻璃行业回收的含氧化铬的耐火材料代替，此种含氧化铬的耐火材料经过了长时间的高温，再次利用对产品高温性能非常有利。高铝矾土熟料无论是倒焰窑料或者是回转窑料还是竖窑料，只要AI₂O₃含量满足要求，均能使用。本发明对高铝矾土AI₂O₃含量要求不高，所以无需特指特级矾土或一级矾土，二级以上的高铝矾土熟料均可使用。这在资源日趋紧张的今天无疑意义重大，且节约了原料成本。

c、本发明用磷酸二氢铝结合铝碳化硅砖，磷酸二氢铝中的酸性磷酸铝会与耐火粉料中的活性氧化物AI₂O₃反应在低温下直接生成AlPO₄；当加热到约1300℃以上时均转变为AlPO₄(鳞石英型的)；到1350℃以上已完成由陶瓷结合(烧结结合)取代化学结合，冷态强度又开始显著提高。用磷酸二氢铝结合具有较好的低、中、高温机械强度、抗热震性、耐磨性和高温韧性等，同时又不降低耐火材料的耐火度和使用温度。另外在困料期间加入的磷酸二氢铝可以反应掉一部分原料中的氧化铁，从而使原料中的杂质降低。

d、本发明所需其烧制温度低。现有技术的烧制温度为大于1470℃，有时为了保证产品指标不得不采用更高的烧制温度。而本发明烧制温度为1150℃～1350℃，本发明通过原料、生产配方及生产工艺控制，在保证产品性能优于一般高铝耐火砖的同时，降低烧成温度，节能降耗保护生态环境的作用尤为明显。

e、该发明的产品成品率高，成品率可达99％以上。

本发明与现有技术普通高铝砖性能对照表如下表1。

综上所述，由于本发明采用磷酸二氢铝结合低温烧成，在能源、高铝矾土资源日趋紧张的今天、充分利用低品位高铝矾土熟料，经1150℃～1350℃低温烧成，生产出显气孔率小于15％、常温耐压强度大于130MPa、荷重软化开始温度大于1600℃、抗氧化性强的优质铝碳化硅砖。该铝碳化硅砖成本低，具有推广应用价值。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例作进一步描述，但并不限制本发明。

本发明的各实施例中的各原料重量百分比见附表2：

附表2

实施例1

a、按附表2中实施例1所对应的原料、规格、重量百分比称取粒度小于0.044mm的高铝矾土熟料、粒度小于0.044mm的含氧化铬物料和粒度小于0.044mm的金属硅采用干法共同混磨的方法制备而成的细粉料，备用；

b、按表2中实施例1所对应的二氧化硅微粉以及颗粒原料、规格、重量百分比称取所需原料，备用；

c、按表2中实施例1所对应的原料、规格、重量百分比称取磷酸盐结合剂——磷酸二氢铝结合剂，备用；

d、将步骤a、b所取得的细粉料、二氧化硅微粉以及颗粒原料混合，并将磷酸二氢铝结合剂分为两次加入，第一次在困料时加入，加入量为主料重量的7％，困料期间磷酸二氢铝可以反应掉一部分原料中的氧化铁，从而使原料中的杂质降低；剩余部分第二次在回碾料时加入，加入量为主料重量的2％，按常规工艺湿碾困料；

e、待困料48小时以上时，开始回碾、机压成型、坯体干燥，按传统工艺生产，干燥坯体后备用。

f、将干燥后的坯体装入隧道窑，按1200℃烧成，保温8小时，出窑。

产品出窑后，对其理化指标，外观质量进行检验；将检验合格的产品包装入库。

其它实施例2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13的磷酸盐结合剂在第一次在困料时加入；其余均同于实施例1所述的制备方法，各实施例所需的原料、规格及其重量百分比均在附表2中给出。

实施例的成品理化指标见表3。

表3：实施例各项成品理化指标

Claims

1、一种磷酸盐结合铝碳化硅砖，其特征在于：所述铝碳化硅砖包括下述主料和磷酸盐结合剂；其中所述主料包括下述重量百分比的原料：粒度3～0.088mm的高铝矾土熟料45～68％、粒度小于0.088mm的高铝矾土熟料10～25％、粒度小于0.044mm的高铝矾土熟料4～14％、刚玉0～10％、含氧化铬物料1～5％、碳化硅4～20％、粘土3～8％、二氧化硅微粉2～5％和金属硅1～5％；所述磷酸盐结合剂的加入量为主料重量的4～10％。

2、根据权利要求1所述的磷酸盐结合铝碳化硅砖，其特征在于：所述高铝矾土熟料中AI₂O₃的含量≥68％；所述刚玉的粒度小于0.088mm；所述含氧化铬物料的粒度小于0.044mm；所述碳化硅的粒度小于0.088mm；所述二氧化硅微粉的粒度小于3μm；所述粘土的粒度小于0.088mm；所述金属硅的粒度小于0.044mm。

3、根据权利要求1所述的磷酸盐结合铝碳化硅砖，其特征在于：所述磷酸盐结合剂为液体磷酸二氢铝，其比重为1.45g/cm³～1.49g/cm³。

4、根据权利要求1所述的磷酸盐结合铝碳化硅砖，其特征在于：所述刚玉是白刚玉、亚白刚玉、棕刚玉或板状刚玉中的任意一种或多种组合；其中白刚玉中AI₂O₃的含量≥98％，亚白刚玉中AI₂O₃的含量≥97％、棕刚玉中AI₂O₃的含量≥95％、板状刚玉中AI₂O₃的含量≥99％。

5、根据权利要求1所述的磷酸盐结合铝碳化硅砖，其特征在于：所述含氧化铬物料为工业氧化铬、高铬砖或铬刚玉砖中的任意一种或多种组合；其中工业氧化铬中Cr₂O₃的含量≥99％、高铬砖中Cr₂O₃的含量≥80％、铬刚玉砖中Cr₂O₃的含量≥15％。

6、根据权利要求1所述的磷酸盐结合铝碳化硅砖，其特征在于：所述碳化硅中SiC的含量≥97％，二氧化硅微粉中SiO₂的含量≥97％，金属硅中Si的含量≥97％。

7、一种适用于权利要求1所述的磷酸盐结合铝碳化硅砖的制备方法，其特征在于：按重量百分比取主料和磷酸盐结合剂，进行困料、回碾、机压成型、坯体干燥，之后入窑烧制而成，其烧制温度为1150℃～1350℃。

8、根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：磷酸盐结合剂在第一次在困料时加入。

9、根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：磷酸盐结合剂分为两次加入，第一次在困料时加入，加入量为主料重量的3～9％，困料期间磷酸二氢铝可以反应掉一部分原料中的氧化铁，从而使原料中的杂质降低；剩余部分第二次在回碾料时加入，第二次加入是根据料的干湿情况和塑性情况做适当调整使用。

10、根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述粒度小于0.044mm的高铝矾土熟料4～14％、粒度小于0.044mm的含氧化铬物料1～5％和粒度小于0.044mm的金属硅1～5％是采用干法共同混磨的方法制备而成的细粉料。