CN103833396A - 一种采用均化矾土制备的电石炉用高强高铝砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用均化矾土制备的电石炉用高强高铝砖，它包括如下重量百分比的组分：5～3㎜的88均化矾土5%～15%；3～1㎜的88均化矾土25%～40%；1～0㎜的88均化矾土12%～16%；320目的99板状刚玉5%～15%；220目的80转窑矾土12%～25%；220目的焦宝石2%～5%；320目的蓝晶石2%～4%；苏州白泥3%～8%；上述组分重量百分比之和为100%；以上述组分的重量之和为基准，外加：黄糊精0.3%～0.6%；表面活性剂0.15%～0.25%；水2%～3%；其中，所述的表面活性剂为磺化萘酚甲醛聚合物与聚羧酸按重量比1:1的混合物。

Description

一种采用均化矾土制备的电石炉用高强高铝砖及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种采用均化矾土制备的电石炉用高强高铝砖及其制备方法。

背景技术

电石是重要的基础化工产品，近年随着国际油价的不断攀升和石油深加工产品成本的持续上涨，电石法聚氯乙烯和其它电石下游产业有较快的发展，电石需求量和产能也日益增加，促使我国电石行业的电石炉装备技术水平也有了很大的提高。在电石炉内电能转变成热能，使碳素原料的碳与生石灰中的钙发生复杂的物理化学变化合成电石，电石炉对保证电石的安全生产和优质高产具有十分重要的意义。

在电石炉内由于电弧发出的高温为2000℃以上，一般耐火材料均难以承受如此的高温度。在大型电石炉，炉膛内耐火砖从上到下都采用高铝质耐火砖砌筑，而小型电石炉内在炉膛的中上部由于温度较低，采用了耐火度和荷重软化温度较低，耐磨性较好且价格较低廉的粘土质耐火砖砌筑，炉膛中下部炉温高，还伴随着高温炉气和液态电石的冲刷，必须采用耐火度和荷重软化温度较高、气孔率低、抗渣性能好的高铝质耐火砖砌筑。随着环保和节能的需求，电石炉向大功率密闭式方向发展，炉衬的工作环境变得更加苛刻。虽然电石炉内熔化池部位铺有自焙炭砖，自焙炭砖以无烟煤和低灰分焦炭细粉为原料，添加焦油和沥青为粘合剂压制成型，砖内的炭素形态均为无定型。砌筑时砖与砖间的砌筑面上刷一道细缝糊，再挤紧砌缝。开炉时经过烘炉和生产过程中的电热焙烧，其中的挥发分被除去，当温度达到2000℃以上时，无定型炭逐渐转化为石墨晶体，砖缝近乎消失，整个炉底一体化。但在实际过程中，由于烘炉阶段温度一般不能达到2000℃以上，低温炭素捣料及自焙炭砖的炭素石墨化很不充分，炭砖间的缝隙仍然存在，在开炉送电时高温下使炭砖层严重破坏。尤其是为了提高生产效率和加大产能，采用超过2000℃温度熔炼时，高铝砖内衬温度仍很高，要求高铝砖必须具有更高的强度、更高的荷软、更好抗侵蚀性能，而达到国标规定性能指标的高铝砖仍难以承受如此高温和恶劣工况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是提供一种采用均化矾土制备的电石炉用高强高铝砖。

本发明还要解决的技术问题是提供上述电石炉用高强高铝砖的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种采用均化矾土制备的电石炉用高强高铝砖，它包括如下重量百分比的组分：

以上述组分的重量之和为基准，外加：

黄糊精                0.3%～0.6%；

表面活性剂            0.15%～0.25%；

水                    2%～3%；

其中，所述的表面活性剂为磺化萘酚甲醛聚合物（磺化萘酚甲醛聚合物是以萘酚、浓硫酸和甲醛为原料合成的磺化萘酚甲醛（NPF）经缩合反应形成的聚合物，和聚羧酸一样，是性能优良的新型减水剂，在混凝土领域和减水剂领域的技术人员公知）与聚羧酸按重量比1:1的混合物。

上述配方中的原料均为市售材料，可以从市场上直接购买得到。

制备上述采用均化矾土制备的电石炉用高强高铝砖的方法，该方法包括如下步骤：

（1）预先混合细粉：按配方量称取320目的99板状刚玉、220目的80转窑矾土、220目的焦宝石、320目的蓝晶石和苏州白泥，一起加入干粉搅拌机中搅拌10～20分钟，出料后备用；

（2）骨料混合：按配方量称取88均化矾土5～3㎜、3～1㎜和1～0㎜一起加入干粉搅拌机内干混后，再加入黄糊精和表面活性剂，混合3～5分钟后，加水搅拌，使物料表面湿润，混合5～10分钟后，将步骤（1）得到的混合细粉加入其中，继续搅拌10～20分钟；

（3）成型：将步骤（2）得到的物料采用摩擦压砖机或液压机成型；

（4）干燥：将步骤（3）得到的物料在80～160℃干燥窑内保温24～48h；

（5）烧成：将步骤（4）干燥后的坯体于1450℃～1470℃保温3～5h烧成，即得。

有益效果：本发明的优点为：

（1）采用合理的五级颗粒级配料颗粒的堆积密度高，并利用表面活性剂减少成型时的静电斥力，并减少了水分的掺入，使材料的成形密度高、显气孔率低，抗侵蚀性能更佳。烧成后的高铝砖显气孔率≤15%，显著低于国标LZ-80高铝砖（≤22%）和LZ-75高铝砖（≤23%）。

（2）由于采用的原料均化矾土具有矿相均一、成分稳定、性能可控，烧后的高铝砖主晶相为高温性能优良的莫来石相和刚玉相，使本发明的高铝砖具有更高的强度、更高的荷软温度和更好的抗冲刷性能。表1列出了本发明的高强高铝砖和国标两种牌号高炉砖（LZ-80和LZ-75）的性能对比数据。

（3）引入致密焦宝石和苏州白泥可以促进烧结，降低生产成本；

（4）采用性能稳定的均化矾土并掺入蓝晶石使高铝砖的重烧线变化低，保证了高铝砖的尺寸精度，适用采用干法砌筑的电石炉炉衬。

（5）掺入表面活性剂（磺化萘酚甲醛聚合物和聚羧酸1:1比例混合），降低成形所需压力，将少颗粒所带电荷在冲压时的斥力，提高可成形性，降低显气孔率，提高致密性。

表1本发明的电石炉用高强高铝砖和国标LZ-80高铝砖和LZ-75高铝砖性能对比

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

实施例1：

采用均化矾土制备的电石炉用高强高铝砖配方（重量百分含量）如下：

5～3㎜的88均化矾土，6%

3～1㎜的88均化矾土，26%

1～0㎜的88均化矾土，16%

320目的99板状刚玉，15%

220目的80转窑矾土，25%

220目的致密焦宝石，5%

320目的蓝晶石，4%

苏州白泥，3%

外加：

黄糊精，0.4%

表面活性剂（磺化萘酚甲醛聚合物和聚羧酸按重量比1:1的混合物），0.15%

水，3%。

具体工艺过程包括以下几部分：

（1）预先混合细粉。按配比准确称量；320目99板状刚玉、220目80转窑矾土、220目致密焦宝石、320目蓝晶石、苏州白泥，一起加入干粉搅拌机中搅拌至12分钟，出料后备用。

（2）骨料混合。按配比准确称量；88均化矾土5～3㎜、3～1㎜、1～0㎜一起加入机内干混后，加入黄糊精、表面活性剂，混合3分钟后，再加清水搅拌，使其表面湿润，混合9分钟，然后将预先混合细粉，按配比准确称量；加入搅拌机中搅拌20分钟。

（3）成形。采用摩擦压砖机成形。

（4）干燥。在温度为80℃干燥窑内保温48h。

（5）烧成。将干燥后的坯体于1470℃保温3h烧成。

实施例1（实施例2、实施例3）的性能指标在表2中列出，测试结果表明本发明的电石炉用高强高铝砖的显气孔率、强度、高温荷软等性能指标均显著的优于国标两种牌号高炉砖（LZ-80和LZ-75）。主晶相为高温性能优良的莫来石相和刚玉相，抗冲刷、抗电石飞溅液侵蚀性能好。重烧线变化低，保证了高铝砖的尺寸精度，适用采用干法砌筑的电石炉炉衬。

表2本发明的电石炉用高强高铝砖的实例性能

项目	实施例1	实施例2	实施例3
				Al2O3	84.6	82.2	80.0
SiO2	14.2	14.7	14.8
				Fe2O3	1.10	1.15	1.16
体积密度（g/cm3）	2.79	2.78	2.77
				显气孔率（%）	14.0	14.6	14.8
常温耐压强度（MPa）	77	76	74
				常温抗折强度（MPa）	14.0	13.2	13.5
1500℃×2h永久线变化（%）	0.08	0.02	-0.02
				0.2MPa荷重软化温度（℃）	1530	1535	1530
保证的尺寸精度（%）	≤±0.1	≤±0.1	≤±0.1

实施例2：

采用均化矾土制备的电石炉用高强高铝砖配方（重量百分含量）如下：

5～3㎜的88均化矾土，10%

3～1㎜的88均化矾土，35%

1～0㎜的88均化矾土，12%

320目的99板状刚玉，12%

220目的80转窑矾土，18%

220目的致密焦宝石，4%

320目的蓝晶石，3%

苏州白泥，6%

外加：

黄糊精，0.5%

表面活性剂（磺化萘酚甲醛聚合物和聚羧酸按重量比1:1的混合物），0.2%

清水，2.5%

具体工艺过程包括以下几部分：

（1）预先混合细粉。按配比准确称量；320目99板状刚玉、220目80转窑矾土、220目致密焦宝石、325目蓝晶石、苏州白泥，一起加入干粉搅拌机中搅拌至15分钟，出料后备用。

（2）骨料混合。按配比准确称量；88均化矾土5～3㎜、3～1㎜、1～0㎜一起加入机内干混后，加入黄糊精、表面活性剂，混合5分钟后，再加清水搅拌，使其表面湿润，混合5分钟，然后将预先混合细粉，按配比准确称量；加入搅拌机中搅拌15分钟。

（3）成形。采用摩擦压砖机或液压机成型。

（4）干燥。在温度为120℃干燥窑内保温36h。

（5）烧成。将干燥后的坯体于1460℃保温4h烧成。

实施例3：

采用均化矾土制备的电石炉用高强高铝砖配方（重量百分含量）如下：

5～3㎜的88均化矾土，15%

3～1㎜的88均化矾土，40%

1～0㎜的88均化矾土，15%

320目的99板状刚玉，5%

220目的80转窑矾土，12%

220目的致密焦宝石，3%

320目的蓝晶石，2%

苏州白泥，8%

外加：

黄糊精，0.6%

掺入表面活性剂（磺化萘酚甲醛聚合物和聚羧酸按重量比1:1的混合物），0.25%

清水，2%

具体工艺过程包括以下几部分：

（1）预先混合细粉。按配比准确称量；320目99板状刚玉、220目80转窑矾土、220目致密焦宝石、325目蓝晶石、苏州白泥，一起加入干粉搅拌机中搅拌至20分钟，出料后备用。

（2）骨料混合。按配比准确称量；88均化矾土5～3㎜、3～1㎜、1～0㎜一起加入机内干混后，加入黄糊精、表面活性剂，混合5分钟后，再加清水搅拌，使其表面湿润，混合10分钟，然后将预先混合细粉，按配比准确称量；加入搅拌机中搅拌12分钟。

（3）成形。采用液压机成形。

（4）干燥。在温度为160℃干燥窑内保温24h。

（5）烧成。将干燥后的坯体于1450℃保温5h烧成。

Claims (2)

1.一种采用均化矾土制备的电石炉用高强高铝砖，其特征在于，它包括如下重量百分比的组分：

以上述组分的重量之和为基准，外加：

黄糊精                0.3%～0.6%；

表面活性剂            0.15%～0.25%；

水                    2%～3%；

其中，所述的表面活性剂为磺化萘酚甲醛聚合物与聚羧酸按重量比1:1的混合物。

2.制备权利要求1所述的采用均化矾土制备的电石炉用高强高铝砖的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）预先混合细粉：按配方量称取320目的99板状刚玉、220目的80转窑矾土、220目的焦宝石、320目的蓝晶石和苏州白泥，一起加入干粉搅拌机中搅拌10～20分钟，出料后备用；

（2）骨料混合：按配方量称取88均化矾土5～3㎜、3～1㎜和1～0㎜一起加入干粉搅拌机内干混后，再加入黄糊精和表面活性剂，混合3～5分钟后，加水搅拌，使物料表面湿润，混合5～10分钟后，将步骤（1）得到的混合细粉加入其中，继续搅拌10～20分钟；

（3）成型：将步骤（2）得到的物料采用摩擦压砖机或液压机成型；

（4）干燥：将步骤（3）得到的物料在80～160℃干燥窑内保温24～48h；

（5）烧成：将步骤（4）干燥后的坯体于1450℃～1470℃保温3～5h烧成，即得。