CN102515801B

CN102515801B - 玻璃窑炉用硅砖

Info

Publication number: CN102515801B
Application number: CN2011104293296A
Authority: CN
Inventors: 陈作夫; 陆宝根; 吴天鸣; 童丽萍
Original assignee: ZHEJIANG ZHAOSHAN SILICEOUS REFRACTORY MATERIAL CO Ltd
Current assignee: Zhejiang Zhaoshan refractory Co.,Ltd.
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2031-12-20
Also published as: CN102515801A

Abstract

本发明公开了玻璃窑炉用硅砖，属于耐火材料技术领域，其所含组分的重量百分数为：粒度为3~1.0mm的硅石30~45%，粒度为1.0~0.5mm的硅石5~25%，粒度小于0.5mm的硅石30~50%，及占上述组分总重量5~15%的外加剂和2~10%的复合添加剂，上述硅石中SiO₂含量不低于99%、Al₂O₃含量不高于0.25%及Fe₂O₃含量不高于0.45%；外加剂为SiO₂含量不低于96%的废二氧化硅料；复合添加剂为石灰乳、铁鳞和木质素磺酸钙的混合物。本发明的硅砖SiO₂含量高、成品率高，杂质含量低、显气孔率低、高温性能佳、使用寿命长的玻璃窑炉用硅砖，且其制备工艺简单，适宜批量化生产。

Description

玻璃窑炉用硅砖

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及玻璃窑炉用硅砖。

背景技术

玻璃窑炉是玻璃制造行业所必须拥有的一种熔化装置，通常用耐火材料构成，其投资较大，占总投资的1/3左右，其重要性可想而知。硅砖是一种以SiO₂为主要成分的酸性耐火材料，具有高温体积稳定性、抗酸侵蚀性能优良、荷重软化温度高等特点，主要用于焦炉、玻璃窑炉和有色金属冶炼中，其中用在玻璃窑炉的硅砖只要用于其碹顶、吊墙上部以及前后墙。

目前国内硅砖生产厂家的技术指标，基本维持在行标YB/T 147-2007、JC/T 616-2003的技术水平上。随着大型玻璃熔窑对炉龄寿命的严格要求，玻璃生产厂家已不满足行标YB/T 147-2007、JC/T 616-2003中对硅砖的指标要求，对硅砖提出了更高的要求：SiO₂含量≥96%，有害杂质(Al₂O₃+2R₂O)总量≤0.48%，Fe₂O₃（降低耐火度）含量≤0.6%，残余石英含量≤1%、显气孔率≤20%。目前市场上的优质级别硅砖因其残余石英含量较高（3%）、显气孔率高（21%）、真密度大（2.34g/cm³）等，从而限制了其在长期高温环境下的使用寿命，特别是在大型玻璃熔窑、浮法窑上的使用。

中国专利CN102126866A公开了一种适合用于砌筑全氧燃烧玻璃窑炉的上部结构等的高纯硅质耐火材料及其生产工艺，其所述的耐火材料为SiO₂含量是97~98%的高纯硅砖，以SiO₂含量大于98%的结晶硅石为骨料、SiO₂含量大于99%的脉石英或SiO₂含量大于98%的结晶硅石为基质，掺加质量分数0.3~1.5%的钙质矿化剂、0.1~0.6%的氧化铁或氧化锰矿化剂，0.03~1.0%的聚羧酸系化学外加剂和适量的木质磺酸钙结合剂组成，经配合、混练、成型、干燥、烧结后制成，该耐火材料具有优异的耐高温、抗侵蚀性能，其荷重软化温度>1690℃，显气孔率≤21.5%，真密度≤2.332g/cm³，常温耐压强度≥47.6MPa，其主要存在以下不足：1）主要强调分散剂对泥料中矿化剂的分散作用，按照一般耐火材料生产工艺，它属于浇注成型方法，成型方法为养护、脱模，生产周期较压力机成型长，工艺较为繁琐；2）该专利中未提及产品率、使用寿命及杂质含量等问题；3）其配方复杂，生产工艺繁琐，生产成本相应较高。

中国专利CN102167606A提供了一种硅砖及其制备方法，是将55~75%的硅石骨料、17~32%的硅石细粉、2~8%的硅微粉和2~6%的矿化剂混合，外加上述混合料0.5~4%的亚硫酸纸浆废液，混练，压制成型、干燥后烧成，该硅砖具有荷重软化点高，致密度好、强度高的优点，但其杂质含量及二氧化硅含量均达不到玻璃窑用硅砖要求，因此其主要适合于焦炉用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SiO₂含量高、成品率高，杂质含量低、显气孔率低、高温性能佳、使用寿命长的玻璃窑炉用硅砖。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：玻璃窑炉用硅砖，所含组分的重量百分数为：粒度为3~1.0mm的硅石30~45%，粒度为1.0~0.5mm的硅石5~25%，粒度小于0.5mm的硅石30~50%，及占上述组分总重量5~15%的外加剂和2~10%的复合添加剂；

所述硅石中SiO₂含量不低于99%、Al₂O₃含量不高于0.25%及Fe₂O₃含量不高于0.45%；

所述外加剂为SiO₂含量不低于96%的废二氧化硅料，废二氧化硅料的加入能有效降低石英晶型转化的体积膨胀，减少硅砖裂纹，提高成品率；有效提高了废弃物再利用率，节约能源。

所述复合添加剂为石灰乳、铁鳞和木质素磺酸钙的混合物，这种复合添加剂有助于提高泥料初期的粘结性能，利于成型，还有助于稳定硅石的晶型转化，起到抑制砖坯烧成时因膨胀产生的应力，防止制品疏松或开裂。

作为上述方案的优选，所述复合添加剂中各组分的重量百分数为：石灰乳75~90%，铁鱗3~15%，木质素磺酸钙3~10%。

作为上述方案的优选，所述外加剂的粒度为3~0.5mm。

作为上述方案的优选，所述废二氧化硅料为废硅砖和/或废石英管，可有效降低石英晶型转化的体积膨胀，且能降低成本。

本发明还提供了一种玻璃窑炉用硅砖的制备方法，包括如下步骤：

（1）按上述权利要求的组成配比称取硅石及外加剂后在湿碾机中混练5~10min后成泥料（A）；按上述权利要求的组成配比称取复合添加剂在一定量的水中预分散成浆体（B）；

（2）将（A）和（B）在湿碾机中辗压混合20~40min成（C）；

（3）将（C）在260-500吨公称压力下压制成型；

（4）将步骤（3）成型的砖坯干燥至残余水分不大于0.5%后，在高温隧道窑内保温35~45小时烧成。

作为本发明的优选，所述步骤（1）中水的量为复合添加剂中的石灰乳重量的0.6~1.5。

作为本发明的优选，所述步骤（4）中高温隧道窑内温度为1400℃~1430℃。

本发明硅砖由硅石、外加剂和复合添加剂组成，配比上符合颗粒最紧密堆积原理，经配料、混练工序，再经特殊的烧成工艺后，具有优异的高温性能，是一种适用于砌筑玻璃熔化池、冷却部和蓄热室碹及上部结构的硅质耐火材料，包括“L”型吊墙砖、卡脖吊墙砖、蜂窝状硅砖。

使用本发明所述配方及制备方法所制得的玻璃窑炉用硅砖的理化性能指标与标准 YB/T 147-2007比较见下表，

综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下突出优点及有益效果：

1、由上表可知，本发明具有SiO₂含量高，杂质含量低，显气孔率低、真密度小，高温性能佳，其各项指标均相当甚至优于YB/T 147-2007标准中最高的要求；

2、本发明残余石英含量低，硅砖中残余石英的存在会引起砖体体积膨胀，易引起砖体结构松散，因此硅砖中残余石英越少越好，本发明残余石英含量≤1.0%，能有效减少硅砖因体积膨胀引起的结构松散、掉砖等窑炉砌筑问题；

3、本发明废SiO₂料和复合添加剂的加入有效降低了硅砖的烧成温度、利于成型、有助于稳定硅石的晶型转化、减少了制品的裂纹或开裂、增加了硅砖的致密度，使得硅砖的成品率达95%以上；

4、本发明通过先粗后细的加料程序，先干混原料和外加剂5~10min后，再添加复合添加剂湿混20~40min，可以达到机压成型、泥料混合均匀、矿物剂均匀包裹泥料的要求，可采用成型压力机机压成型，不需如中国专利CN102126866A养护、脱模，泥料混练后可直接机压成型，成型快，尺寸准，可批量生产，年产量可达到至少3万吨；

5、本发明产品性能领先国内相关产品、使用寿命长且成品率高，可广泛用于日用、浮法玻璃熔窑各种形状大碹，使用寿命在8~10年，而现有硅砖的使用寿命一般为4~5年，在化工、生产高白料等窑炉上甚至只有2~3年。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出任何修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1

玻璃窑炉用硅砖，其所含组分的重量百分数为：粒度为3~1.0mm的硅石30%，粒度为1.0~0.5mm的硅石20%，粒度小于0.5mm的硅石50%，及占上述组分总重量5%的外加剂和2%的复合添加剂，其中硅石中SiO₂含量不低于99%、Al₂O₃含量不高于0.25%及Fe₂O₃含量不高于0.45%；外加剂为SiO₂含量不低于96%的废二氧化硅料；复合添加剂为石灰乳、铁鳞和木质素磺酸钙的混合物。

实施例2

玻璃窑炉用硅砖，其所含组分的重量百分数为：粒度为3~1.0mm的硅石45%，粒度为1.0~0.5mm的硅石5%，粒度小于0.5mm的硅石50%，及占上述组分总重量15%的外加剂和10%的复合添加剂，其中硅石中SiO₂含量不低于99%、Al₂O₃含量不高于0.25%及Fe₂O₃含量不高于0.45%；外加剂为SiO₂含量不低于96%的废硅砖；复合添加剂为75%石灰乳、15%铁鳞和10%木质素磺酸钙的混合物。

实施例3

玻璃窑炉用硅砖，其所含组分的重量百分数为：粒度为3~1.0mm的硅石45%，粒度为1.0~0.5mm的硅石25%，粒度小于0.5mm的硅石30%，及占上述组分总重量10%的外加剂和8%的复合添加剂，其中硅石中SiO₂含量不低于99%、Al₂O₃含量不高于0.25%及Fe₂O₃含量不高于0.45%；外加剂为SiO₂含量不低于96%的废二氧化硅料、粒度3~0.5mm的废石英管；复合添加剂为90%石灰乳、3%铁鳞和7%木质素磺酸钙的混合物。

实施例4

玻璃窑炉用硅砖，其所含组分的重量百分数为：粒度为3~1.0mm的硅石38%，粒度为1.0~0.5mm的硅石15%，粒度小于0.5mm的硅石47%，及占上述组分总重量10%的外加剂和5%的复合添加剂，其中硅石中SiO₂含量不低于99%、Al₂O₃含量不高于0.25%及Fe₂O₃含量不高于0.45%；外加剂为SiO₂含量不低于96%、粒度3~0.5mm的废硅砖和废石英管；复合添加剂为83%石灰乳、9%铁鳞和8%木质素磺酸钙的混合物。

实施例5

玻璃窑炉用硅砖，其所含组分的重量百分数为：粒度为3~1.0mm的硅石40%，粒度为1.0~0.5mm的硅石15%，粒度小于0.5mm的硅石45%，及占上述组分总重量8%的外加剂和6%的复合添加剂，其中硅石中SiO₂含量不低于99%、Al₂O₃含量不高于0.25%及Fe₂O₃含量不高于0.45%；外加剂为SiO₂含量不低于96%、粒度3~0.5mm的废硅砖和废石英管；复合添加剂为85%石灰乳、12%铁鳞和3%木质素磺酸钙的混合物。

实施例6

玻璃窑炉用硅砖，其所含组分的重量百分数为：粒度为3~1.0mm的硅石35%，粒度为1.0~0.5mm的硅石18%，粒度小于0.5mm的硅石47%，及占上述组分总重量12%的外加剂和5%的复合添加剂，其中硅石中SiO₂含量不低于99%、Al₂O₃含量不高于0.25%及Fe₂O₃含量不高于0.45%；外加剂为SiO₂含量不低于96%、粒度3~0.5mm的废硅砖和废石英管；复合添加剂为80%石灰乳、12%铁鳞和8%木质素磺酸钙的混合物。

上述实施例1~6玻璃窑炉用硅砖采用下述方法制备：

（1）按配比称取硅石及外加剂后在湿碾机中混练5~10min后成泥料（A）；按配比称取复合添加剂在水中预分散成浆体（B）；

（2）将（A）和（B）在湿碾机中混合20~40min成（C）；

（3）将（C）在260-500吨压力下压制成型；

（4）将步骤（3）成型的砖坯干燥至残余水分不大于0.5%后，在高温隧道窑内保温35小时烧成。

上述步骤（1）中水的量为复合添加剂中的石灰乳重量的0.6~1.5。

上述步骤（4）中高温隧道窑内温度为1400℃~1430℃。

对比例

中国专利CN102167606A中的最佳实施例3：采用质量分数50%粒度2.5~1.0mm的98.5%的硅石、15%粒度1.0~0.09mm的98.5%硅石、34%粒度<0.09mm的99.5%硅石、0.7% 的C₂S水泥、0.3%的氧化铁粉、外加0.15%聚羧酸减水剂，外加2%的纸浆废液，经拌和、浇注、养护、脱模、干燥，再经1420~1440^oC×10小时烧成。上述实施例1~6与对比例的理化性能指标比较见下表：

Figure 2011104293296100002DEST_PATH_IMAGE002

Claims

1.玻璃窑炉用硅砖，其特征在于，其所含组分的重量百分数为：粒度为3～1.0mm的硅石30～45%，粒度为1.0～0.5mm的硅石5～25%，粒度小于0.5mm的硅石30～50%，及占上述组分总重量5～15%的外加剂和2～10%的复合添加剂；

所述外加剂为SiO₂含量不低于96%的废二氧化硅料；

所述复合添加剂为石灰乳、铁鳞和木质素磺酸钙的混合物；

所述复合添加剂中各组分的重量百分数为：石灰乳75～90%，铁鳞3～15%，木质素磺酸钙3～10%。

2.根据权利要求1所述玻璃窑炉用硅砖，其特征在于，所述外加剂的粒度为3～0.5mm。

3.根据权利要求2所述玻璃窑炉用硅砖，其特征在于，所述废二氧化硅料为废硅砖和/或废石英管。

4. 玻璃窑炉用硅砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）按权利要求1的组成配比称取硅石及外加剂后在湿碾机中混练5~10min后成泥料（A），按权利要求1的组成配比称取复合添加剂在一定量的水中预分散成浆体（B）；

（2）将泥料（A）和浆体（B）在湿碾机中辗压混合20~40min成泥料（A）和浆体（B）的混合物（C）；

（3）将步骤（2）所得混合物（C）在260~500吨公称压力下压制成型；

（4）将步骤（3）成型的砖坯干燥至残余水分不大于0.5%后，在高温隧道窑内保温35~45小时烧成；

所述步骤（1）中水的量为复合添加剂中的石灰乳重量的0.6~1.5倍；

所述步骤（4）中高温隧道窑内温度为1400℃~1430℃。