CN102992787A - 冶炼窑炉内衬层专用氧化锆耐火砖 - Google Patents

Abstract

一种冶炼窑炉内衬层专用氧化锆耐火砖，其原料配方是：铝矾土熟料；锆英砂；漂珠；白刚玉；碳化硅；莫来石；石英砂。制备方法：步骤一、按照比例称取上述原料，先把铝矾土熟料、锆英砂、漂珠、白刚玉加入到强制式搅拌机中，充分搅拌；再加入碳化硅、莫来石，加水湿润，继续搅拌至充分混合均匀，制成半干混合料；步骤二、把步骤一制成的半干混合料，用压力制砖机制氧化锆耐火砖的坯料，成型压力大于515吨；步骤三、把步骤二制成的氧化锆耐火砖的坯料，置于低温窑炉，经过1500-1600℃煅烧成型，即可获得氧化锆耐火砖的成品。所述氧化锆耐火砖在烧结过程中，耐磨砖向火面表层熔结形成二氧化硅釉层，提高了整体内衬的耐磨性能，明显延长了窑炉的使用寿命。

Description

冶炼窑炉内衬层专用氧化锆耐火砖

技术领域

本发明涉及砌筑工业冶炼窑炉内衬层专用氧化锆耐火砖领域，具体涉及一种砌筑钢铁熔炉、石灰窑、铝矾土煅烧窑内衬层的氧化锆耐火砖及制备方法。

背景技术

钢铁熔炉、铝矾土煅烧窑、活性石煅烧灰窑的煅烧炉内衬需要较好的耐火性能和耐磨性能。活性石灰主要应用于钢铁冶炼行业，随着钢铁产量的提升，活性石灰的用量越来越大。现有技术中，用于活性石灰煅烧的窑炉主要有立窑、回转窑等。砌筑钢铁熔炉、立窑(例如铝矾土煅烧窑)、回转窑的内衬砖为普通高铝耐火砖，这种耐火砖的强度只有40-45mPa，耐磨系数≥6.2使用寿命只有3-6个月，而且成本高。另外，这种耐火砖为立窑、回转窑的内衬时，烧成的活性石灰含有P，降低了钢铁的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种砌筑钢铁熔炉、石灰窑、铝矾土煅烧窑内衬层专用氧化锆耐火砖及制备方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

本发明采用了如下的技术方案：所述氧化锆耐火砖的原料配方、规格及重量份分别是：

铝矾土熟料——规格0.1-1mm——重量份10-20份；

锆英砂——规格1.1-3mm——重量份10-25份；

锆英砂——规格3.1-5mm——重量份10-15份；

漂珠——重量份4-6.5份；

白刚玉——规格0.043mm——重量份5-8份；

碳化硅——规格0.075mm——重量份3-5份；

莫来石——规格0.088mm——重量份8-10份；

石英砂——规格1-3mm——重量份4-6.5份。

本发明所述氧化锆耐火砖的制备方法：

步骤一、按照比例称取上述原料，先把铝矾土熟料、锆英砂、漂珠、白刚玉加入到强制式搅拌机中，充分搅拌；再加入碳化硅、莫来石，加水湿润，继续搅拌至充分混合均匀，制成半干混合料；

步骤二、把步骤一制成的半干混合料，用压力制砖机制氧化锆耐火砖的坯料，成型压力大于515吨；

步骤三、把步骤二制成的氧化锆耐火砖的坯料，置于低温窑炉，经过1500-1600℃煅烧成型，即可获得氧化锆耐火砖的成品。

经发明人的反复摸索和实验发现，所述原料配方、规格及重量份在上述范围内制成的氧化锆耐火砖，均具有良好的性能和质量稳定性。

本发明中所述矾土熟料即工业常用矾土煅烧后粉碎获得的不同规格的粉剂，也称铝矾土熟料。铝矾土熟料分为不同的等级，是根据其含铝量决定的，分为：特级铝矾土熟料，一级铝矾土熟料，二级甲铝矾土熟料，二级乙铝矾土熟料，三级铝矾土熟料。本发明所述各矾土熟料是指特级铝矾土熟料。

锆英砂：锆英砂(锆英石)多与钛铁矿、金红石、独居石、磷钇矿等共生于海滨砂中，经水选、电选、磁选等选矿工艺分选后而得到。其理论组成为：ZrO2：67.1％；SiO2：32.9％。纯净的锆英砂为无色透明的晶体，常因产地不同、含杂质的种类与数量不同而染成黄、橙、红、褐等色，硬度7.8，比重4.6-4.71，折射率1.93-2.01，熔点为2550℃。锆英石用于耐火材料(称锆质耐火材料，如锆刚玉砖，锆质耐火纤维)，铸造行业铸型用砂(精密铸件型砂)，精密搪瓷器具，此外也用于玻璃、金属(海绵锆)以及锆化合物(二氧化锆、氯氧化锆、锆酸钠、氟锆酸钾、硫酸锆等)的生产中。以锆英石(ZrO2·SiO2)为主要成分，含ZrO2约65％的耐火制品。砖的热震稳定性好，有良好的化学稳定性、耐磨性和耐碱性渣侵蚀性，主要用于盛钢桶、连铸中间包以及玻璃熔窑等。

漂珠：漂珠的主要化学成分为硅、铝的氧化物，其中二氧化硅约为50-65％，三氧化二铝约为25-35％。因为二氧化硅的溶点高达摄氏1725度，三氧化二铝的溶点为摄氏2050度，均为高耐火物质。因此，漂珠具有极高的耐火度，一般达摄氏1600-1700度，使其成为优异的高性能耐火材料。质轻、保温隔热。漂珠壁薄中空，空腔内为半真空，只有极微量的气体(N2、H2及CO2等)，热传导极慢极微。所以漂珠不但质轻(容重250-450公斤/m3)，而且保温隔热优异(导热系数常温0.08-0.1)，这为其在轻质保温隔热材料领域大显身手奠定了基础。硬度大、强度高。由于漂珠是以硅铝氧化物矿物相(石英和莫来石)形成的坚硬玻璃体，硬度可达莫氏6-7级，静压强度高达70-140MPa，真密度2.10-2.20克/cm3，和岩石相当。因此，漂珠具有很高的强度。漂珠自然形成的粒度为1-250微米。比表面积300-360cm2/g，和水泥差不多。因此，漂珠不需粉磨，可直接使用。细度可满足各种制品的需要。

白刚玉是以工业氧化铝粉为原料，于电弧中经2000度以上高温熔炼后冷却制成，经粉碎整形，磁选去铁，筛分成多种粒度，其质地致密、硬度高，粒形成尖角状；适用于制造陶瓷、树脂固结磨具以及研磨、抛光、喷砂、精密铸造(精铸专用刚玉)等，还可用于制造高级耐火材料。

碳化硅即微硅粉，能够填充水泥颗粒间的孔隙，同时与水化产物生成凝胶体，与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体。在水泥基的砼、砂浆与耐火材料浇注料中，掺入适量的硅灰，可起到如下作用：1、显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。2、具有保水、防止离析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用。3、显著延长砼的使用寿命。特别是在氯盐污染侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿度等恶劣环境下，可使砼的耐久性提高一倍甚至数倍。4、大幅度降低喷射砼和浇注料的落地灰，提高单次喷层厚度。5、是高强砼的必要成份，已有C150砼的工程应用。6、具有约5倍水泥的功效，在普通砼和低水泥浇注料中应用可降低成本.提高耐久性。7、有效防止发生砼碱骨料反应。8、提高浇注型耐火材料的致密性。在与Al2O3并存时，更易生成莫来石相，使其高温强度，抗热振性增强，在此本发明中占有重要的地位。

莫来石是铝硅酸盐在高温下生成的矿物，人工加热铝硅酸盐时会形成莫来石。天然的莫来石晶体为细长的针状且呈放射簇状。莫来石矿被用来生产高温耐火材料。

石英砂：耐火材料石英砂是以石英砂为主要成分。根据各种需求添加不同添加剂。科学配比而成。优点价格低，耐酸性好，不粘渣。是各种用于金属熔炼感应电炉炉衬的必选材料。

通过本发明所述的原料配方和制备方法获得的氧化锆耐火砖成品，经过实验室检验测试，其理化指标为如下数据：

耐磨系数≥9.2。

含氧化锆67.23％；

氧化硅32.77％；

莫氏硬度7.5，20～1000℃时的膨胀系数为4.2×10-6/℃；

熔点2430℃；

体积密度3.60～4.3g/cm3；

显气孔率0％～18％；

荷重软化温度＞1550℃；

以上数据显示，本发明所述氧化锆耐火砖与现有技术中使用的普通高铝耐火砖相比，具有明显优势的耐压强度和耐磨性能。

具体实施方式

所述冶炼窑炉内衬层专用氧化锆耐火砖的原料配方、规格及重量份分别是：

铝矾土熟料——规格0.1-1mm——重量份10-20份；

锆英砂——规格1.1-3mm——重量份10-25份；

锆英砂——规格3.1-5mm——重量份10-15份；

漂珠——重量份4-6.5份；

白刚玉——规格0.043mm——重量份5-8份；

碳化硅——规格0.075mm——重量份3-5份；

莫来石——规格0.088mm——重量份8-10份；

石英砂——规格1-3mm——重量份4-6.5份。

本发明所述氧化锆耐火砖的制备方法：

步骤一、按照比例称取上述原料，先把铝矾土熟料、锆英砂、漂珠、白刚玉加入到强制式搅拌机中，充分搅拌；再加入碳化硅、莫来石，加水湿润，继续搅拌至充分混合均匀，制成半干混合料；

步骤二、把步骤一制成的半干混合料，用压力制砖机制氧化锆耐火砖的坯料，成型压力大于515吨；

步骤三、把步骤二制成的氧化锆耐火砖的坯料，置于低温窑炉，经过1500-1600℃煅烧成型，即可获得氧化锆耐火砖的成品。

所获得氧化锆耐火砖的成品经过实验室检验测试，其理化指标与上述发明内容所述数据相同。通过氧化锆耐火砖在钢铁熔炉、铝矾土煅烧窑、石灰立窑上作为内衬砖的应用发现，所述氧化锆耐火砖在烧结过程中，耐磨砖向火面表层熔结形成二氧化硅釉层，提高了整体内衬的耐磨性能，明显延长了窑炉的使用寿命。

Claims (2)

1.一种冶炼窑炉内衬层专用氧化锆耐火砖，其特征在于，其原料配方、规格及重量份分别是：

铝矾土熟料——规格0.1-1mm——重量份10-20份；

锆英砂——规格1.1-3mm——重量份10-25份；

锆英砂——规格3.1-5mm——重量份10-15份；

漂珠——重量份4-6.5份；

白刚玉——规格0.043mm——重量份5-8份；

碳化硅——规格0.075mm——重量份3-5份；

莫来石——规格0.088mm——重量份8-10份；

石英砂——规格1-3mm——重量份4-6.5份。

2.按照权利要求1所述的氧化锆耐火砖，其特征在于，制备方法：

步骤一、按照比例称取上述原料，先把铝矾土熟料、锆英砂、漂珠、白刚玉加入到强制式搅拌机中，充分搅拌；再加入碳化硅、莫来石，加水湿润，继续搅拌至充分混合均匀，制成半干混合料；

步骤二、把步骤一制成的半干混合料，用压力制砖机制氧化锆耐火砖的坯料，成型压力大于515吨；

步骤三、把步骤二制成的氧化锆耐火砖的坯料，置于低温窑炉，经过1500-1600℃煅烧成型，即可获得氧化锆耐火砖的成品。