CN101597170A

CN101597170A - 一种石灰竖窑用内衬材料及生产方法

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Publication number: CN101597170A
Application number: CNA2008100117255A
Authority: CN
Inventors: 柳长青
Original assignee: REFRACTORY MATERIAL CO OF ANGANG STEEL GROUP
Current assignee: ANSHAN IRON AND STEEL GROUP REFRACTORY Co.,Ltd.
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: CN101597170B

Abstract

本发明公开一种石灰竖窑用内衬材料及生产方法，包括不烧铝镁砖和不烧磷酸结合高铝砖，根据竖窑工作层各段带的特点，采用不烧铝镁砖和不烧磷酸结合高铝砖进行综合砌筑，预热带和冷却带工作层使用不烧铝镁砖，煅烧带工作层使用不烧磷酸结合高铝砖。其工作层使用的不烧磷酸结合高铝砖在竖窑最高使用温度1200℃条件下，具有良好的热震稳定性、抗渣性较强和节能环保、制作工艺简便的优点。由于使用不烧铝镁砖和不烧磷酸结合高铝砖进行综合砌筑，可以比用传统烧成粘土砖和烧成高铝砖砌筑时材料成本与内衬材料相差不多，却能节省传统烧成耐火材料的烧成费用，简化了制造工序，经济效益可观，市场前景看好。

Description

一种石灰竖窑用内衬材料及生产方法

技术领域

本发明涉及炼钢用石灰的生产领域，特别是一套生产石灰用竖窑的内衬工作层材料及生产方法。

背景技术

目前，在炼钢生产中的造渣剂主要是石灰，生产石灰的设备主要是竖窑。竖窑窑体一般分为三层砌筑，窑的最里层为工作层、然后是永久层和隔热层。竖窑工作层材料的选择和砌筑非常重要，因为工作层的操作条件恶劣，承受着高温的作用及强烈的化学侵蚀作用，还有机械磨损、温度的波动及物料的冲击等多方面的作用。

竖窑的工作过程是这样的，石灰从窑顶加入，窑底排出，燃料燃烧所需空气由窑底部送入，燃烧产物由窑顶排出。石灰在竖窑内需要经过三带，即预热带、煅烧带和冷却带。预热带在窑的上部，温度为600～800℃，其作用是使由煅烧区升上来的废气与新投入的石灰石和炭材相遇，进行热交换，对将进入煅烧带的石灰石及炭材进行预热，因为石灰石的分解温度为812℃，所以大家把预热带与煅烧带温度分界点定为850℃。煅烧带是在窑的中部，温度为1050～1200℃，是窑内进行化学反应的主要区域，也是全窑温度集中的地方，中心温度可达1200℃，边缘区域的最低温度为815℃；由冷却带升上来的空气在此处起助燃作用，冷却带温度为550～750℃。

由上述竖窑的工作过程而知，在同一竖窑由于各段带工作层所承受的温度、化学侵蚀、机械磨损、温度变化及石灰的撞击作用等相差甚远，所以各段工作层的损毁原因不同。在煅烧带石灰借助于燃料燃烧所放出的热量进行煅烧，在该区域炉衬主要受高温作用，及在高温下炉尘的强烈的化学侵蚀和热冲击。在冷却带已煅烧好的石灰与鼓入的冷风进行热交换，石灰被冷却，而空气被加热后进入煅烧带作助燃空气。冷却带工作层主要是石灰块的撞击、摩擦；炉尘上升时的冲刷和热冲击，或是受到气体的化学侵蚀。所以，现有技术中工作层多采用粘土砖和高铝砖综合砌筑，即预热带和冷却带使用粘土砖，煅烧带使用高铝砖。

因为粘土砖和高铝砖均为烧成耐火材料，在生产过程中会消耗重油、焦炉煤气、混合煤气或电等能源，同时由于燃料的燃烧和制品内部的反应而产生温室气体会造成污染。

从节能减排、环保方面考虑，根据不烧镁铝砖其具有良好的热震稳定性、抗冲刷、抗侵蚀、不粘渣、拆砌容易、修补方便等特点，目前在炼钢等技术领域，已有采用不烧镁铝砖应用于各种钢包内衬、钢包浇注用滑板砖等技术领域；不烧磷酸结合高铝砖因其具有足够的热震稳定性和耐高温性能、机械强度和磨擦抵抗性、耐碱侵蚀性强、具有适宜挂窑皮的荷重软化温度，使用寿命长，而用于水泥回转窑内衬。

由于竖窑生产石灰的特点与炼钢技术领域不同，石灰竖窑在使用过程中炉温最高仅为1200℃，而且竖窑生产石灰时温度波动性较大、还有机械磨损、及物料的冲击，导致竖窑工作层粘土砖和高铝砖在使用过程中会出现热震稳定性差、抗渣性较低的问题，所以上述炼钢技术领域用的不烧镁铝砖和水泥回转窑用不烧磷酸结合高铝砖还不能在竖窑中应用。

发明内容

本发明公开一种石灰竖窑用内衬材料及生产方法，既解决了上述石灰竖窑内衬工作层采用烧制粘土砖和烧制高铝砖综合砌筑所存在的问题，同时解决了现有不烧镁铝砖、不烧磷酸结合高铝砖无法在石灰竖窑中应用的问题。

本发明根据竖窑工作层各段带的特点，采用不烧铝镁砖和不烧磷酸结合高铝砖进行综合砌筑，预热带和冷却带工作层使用不烧铝镁砖，煅烧带工作层使用不烧磷酸结合高铝砖。

其中，不烧磷酸结合高铝砖由骨料和细粉组成，外加磷酸二氢铝溶液做结合剂，骨料部分采用I级高铝矾土或特级高铝矾土之一或两者颗粒的混合料而成，细粉部分采用I级高铝矾土或特级高铝矾土与软质粘***磨而成，其配比为：骨料65％～75％，细粉25％～35％，外加磷酸二氢铝溶液占总量的5％～7％，磷酸二氢铝溶液的比重为1.5～1.65kg/cm³；

不烧铝镁砖以I级高铝矾土颗粒为骨料，以I级高铝矾土或特级高铝矾土、一级烧结镁砂共磨到粒度为≤0.088mm的细粉，外加水玻璃和水做结合剂，制品的配比为：骨料60％～70％，细粉22％～30％，镁砂粉8％～12％，外加水玻璃占总量的9％～11％，水玻璃比重1.5～1.55kg/cm³，模数2.0～2.2，外加水占总量的2％～5％。

不烧磷酸结合高铝砖骨料采用I级高铝矾土或特级高铝矾土之一或其中两者颗粒的混合料而成；细粉部分采用I级高铝矾土或特级高铝矾土与软质粘***磨而成；

不烧磷酸结合高铝砖在1000～1200℃的使用过程中，会发生晶型的转换，其间产生的体积变化使得窑体的整体性加强；而且磷酸结合高铝砖有非常良好的热震稳定性，经1000与水冷循环50次以后，检验耐压强度仍不低于18MPa。

不烧铝镁砖基质中的Al2O3和MgO是在使用过程中，在适当温度下形成镁铝尖晶石。反应的结果，导致5％左右的体积膨胀，在一定程度上抵消了高铝矾土的残余收缩，缓解了热应力。这有利于制品热震稳定性的提高，可获得良好的耐剥落性，能提高抗渣侵蚀能力。

本发明的制造方法为，将所用颗粒料和细粉分别按上述比例配备，细粉原料在预混器中预混制成混合粉备用，采用高速混练机混练，加料顺序：颗粒料→混合2～5分钟→结合剂→混合3～10分钟→细粉→混合15～45分钟，出料；

不烧磷酸结合高铝砖和不烧铝镁砖均可采用摩擦压力机成型，自然干燥24h或经40～60℃干燥8h后，进入干燥窑，干燥窑可采用电加热、混合煤气、焦炉煤气或重油加热；制品在隔焰下，于250～300℃经16～24h烘烤而成。

上述物料，不烧磷酸结合高铝砖选用I级高铝矾土颗粒(5～0.1mm)、特级高铝矾土颗粒(5～0.1mm)、特级高铝矾土粉(＜0.088mm)、软质粘土粉(＜0.088mm)；

不烧铝镁砖选用I级高铝矾土颗粒(5～0.1mm)、I级高铝矾土粉(＜0.088mm)、特级高铝矾土粉(＜0.088mm)、一级烧结镁砂粉(＜0.088mm)；

本发明在使用过程中，竖窑内衬耐火材料采用错缝法砌筑，砖缝为1.5～2mm。

本发明的综合理化指标为：

项目	不烧镁铝砖	不烧磷酸结合高铝砖
项目	不烧镁铝砖	不烧磷酸结合高铝砖	Al₂O₃％	≥65	≥75
MgO％	＞10		Al₂O₃％	≥65	≥75
MgO％	＞10		Fe₂O₃％		≤3.0
CaO％		≤0.6	Fe₂O₃％		≤3.0
CaO％		≤0.6	耐火度℃	≥1790	≥1770
体积密度g/cm³	≥2.6	≥2.65	耐火度℃	≥1790	≥1770
体积密度g/cm³	≥2.6	≥2.65	常温耐压强度MPa	≥60	≥60
荷重软化温度开始点℃	≥1350	≥1300	常温耐压强度MPa	≥60	≥60

由于本发明采用不烧铝镁砖和不烧磷酸结合高铝砖进行综合砌筑，减少了粘土砖和高铝砖在生产过程中重油、焦炉煤气、混合煤气或电等能源的消耗；同时消除了由于燃料的燃烧和制品内部的反应而产生温室气体会造成污染。

预热带和冷却带工作层使用不烧铝镁砖，煅烧带工作层使用不烧磷酸结合高铝砖，其工作层使用的不烧磷酸结合高铝砖在竖窑最高使用温度1200℃条件下，具有良好的热震稳定性、抗渣性较强和节能环保、工艺简便的优点。

由于使用不烧铝镁砖和不烧磷酸结合高铝砖进行综合砌筑，可以比用烧成粘土砖和高铝砖砌筑时预留的砖缝小很多，而使得窑体内衬的整体性更强。

本发明石灰竖窑内衬工作层砌筑方案的材料成本与传统内衬材料相差不多，却能节省传统烧成耐火材料的烧成费用，简化了制造工序，经济效益可观，市场前景看好。

附图说明

附图为本发明应用于石灰竖窑时的结构示意图。

具体实施方式

如图所示，本发明采用不烧磷酸结合高铝砖和不烧镁铝砖综合砌筑，预热带1和冷却带3工作层使用不烧铝镁砖，煅烧带2工作层使用不烧磷酸结合高铝砖。

其中，不烧磷酸结合高铝砖由不烧磷酸结合高铝砖骨料和细粉组成，外加磷酸二氢铝溶液做结合剂，其配比为：骨料65％～74％，细粉24％～35％，外加磷酸二氢铝溶液占总量的5％～7％；磷酸二氢铝溶液的比重为1.5～1.65kg/cm³；骨料部分采用I级高铝矾土或特级高铝矾土之一或两者颗粒的混合料而成，细粉部分采用I级高铝矾土或特级高铝矾土与软质粘***磨而成。

不烧铝镁砖以I级高铝矾土颗粒为骨料，以I级高铝矾土或特级高铝矾土、一级烧结镁砂共磨作为细粉，外加水玻璃和水做结合剂，制品的配比为：骨料60％～70％，细粉22％～30％，镁砂粉8％～12％，外加水玻璃占总量的9％～11％，水玻璃比重1.5～1.55kg/cm³，模数2.0～2.2，外加水占总量的2％～5％。不烧磷酸结合高铝砖骨料采用I级高铝矾土或特级高铝矾土之一或两者颗粒的混合料而成；细粉部分采用I级高铝矾土或特级高铝矾土与软质粘***磨而成；

下面介绍本发明的几个具体实施例

原料及成品检验指标见表表1配比及成品检验指标

将所用颗粒料和细粉分别按上述比例配备。所有细粉先在筒磨机预混器中预混制成混合粉备用。采用高速混练机混练，加料顺序：颗粒料→混合2～5分钟→结合剂→混合3～10分钟→细粉→混合15～45分钟，出料。

上述不烧磷酸结合高铝砖和不烧铝镁砖均可采用摩擦压力机成型，自然干燥24h或经40～60℃干燥8h后，进入干燥窑，干燥窑可采用电加热、混合煤气、焦炉煤气或重油加热；制品在隔焰下，于250～300℃经16～24h烘烤而成。

为了保证的生产中坯料成型及成品强度，上述物料，不烧磷酸结合高铝砖选用I级高铝矾土颗粒(5～0.1mm)、特级高铝矾土颗粒(5～0.1mm)、特级高铝矾土粉(＜0.088mm)、软质粘土粉(＜0.088mm)；

不烧铝镁砖选用I级高铝矾土颗粒(5～0.1mm)、I级高铝矾土粉(＜0.088mm)、特级高铝矾土粉(＜0.088mm)、一级烧结镁砂粉(＜0.088mm)。

Claims

1、一种石灰竖窑用内衬材料，其特征在于，石灰竖窑内预热带和冷却带工作层采用不烧铝镁砖砌筑，煅烧带工作层采用不烧磷酸结合高铝砖砌筑。

2、根据权利要求1所述的一种石灰竖窑用内衬材料，其特征在于：用于煅烧带工作层的不烧磷酸结合高铝砖由骨料和细粉组成，外加磷酸二氢铝溶液做结合剂，其配比为：骨料65％～74％，细粉24％～35％，外加磷酸二氢铝溶液占总量的5％～7％；磷酸二氢铝溶液的比重为1.5～1.65kg/cm³。

3、根据权利要求1所述的一种石灰竖窑用内衬材料，其特征在于：预热带和冷却带工作层的不烧铝镁砖以I级高铝矾土颗粒为骨料及细粉组成，外加水玻璃溶液和水做结合剂，其配比为：骨料60％～70％，细粉22％～30％，镁砂粉8％～12％，外加水玻璃占总量的9％～11％，外加水占总量的2％～5％，水玻璃比重1.5～1.55kg/cm³，模数2.0～2.2。

4、根据权利要求2所述的一种石灰竖窑用内衬材料，其特征在于，不烧磷酸结合高铝砖骨料采用I级高铝矾土或特级高铝矾土之一或两者颗粒的混合料而成；细粉部分采用I级高铝矾土或特级高铝矾土与软质粘***磨而成，其细粉部分配比为I级高铝矾土或特级高铝矾土占细粉量的70％～90％，软质粘土占细粉量的10％～30％。

5、根据权利要求3所述的一种石灰竖窑用内衬材料，其特征在于，不烧铝镁砖的细粉部分采用I级高铝矾土或特级高铝矾土与一级烧结镁砂组成。

6、根据权利要求1或2所述的一种石灰竖窑用内衬材料，其特征在于，不烧磷酸结合高铝砖选用I级高铝矾土颗粒为5～0.1mm、特级高铝矾土颗粒为5～0.1mm、特级高铝矾土粉＜0.088mm、软质粘土粉＜0.088mm。

7、根据权利要求1或3所述的一种石灰竖窑用内衬材料，其特征在于，不烧铝镁砖选用I级高铝矾土颗粒为5～0.1mm、I级高铝矾土粉＜0.088mm、特级高铝矾土粉＜0.088mm、一级烧结镁砂粉＜0.088mm。

8、一种如权利要求1所述的一种石灰竖窑用内衬材料的制造方法，其特征在于，将所用颗粒料和细粉分别按上述比例配备，细粉原料在预混器中预混制成混合粉备用，采用高速混练机混练，加料顺序：颗粒料→混合2～5分钟→结合剂→混合3～10分钟→细粉→混合15～45分钟，出料；

不烧磷酸结合高铝砖和不烧铝镁砖成型，自然干燥24h或经40～60℃干燥8h后，进入干燥窑，干燥窑采用电加热、混合煤气、焦炉煤气或重油加热；制品在隔焰下，于250～300℃经16～24h烘烤而成。