CN107573030A - 一种免烧复合耐火砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种免烧复合耐火砖及其制备方法，涉及耐火材料制备技术领域，包括楔形的砖体，所述砖体包括由原生基质制成的工作层和由再生基质制成的复合层，所述工作层和复合层的长度比为1.5‑2：1，所述复合层包括连接在一起的若干层再生基质层，所述再生基质由以下重量百分比的材料：骨料75‑78 wt%、结合剂4.5‑5.5 wt%、氧化铝粉2.5‑2.8 wt%、塑性黏土4.5‑5 wt%、硅粉4.5‑5 wt%、石墨5‑7wt%，将废砖回收利用，能够有效的降低成本、节约资源，具有很高的经济效益和环境效益；本发明通过模具及挤压机将工作层和复合层一体挤压成型，避免烧结，成型速度快，且节约能源。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料制备技术领域，尤其涉及一种用于冶炼容器中的免烧型复合耐火砖。
背景技术
在冶金行业的冶炼容器中，需要用到大量的耐火砖，由于长期处于恶劣的环境中，耐火材料容易损坏，需要定期更换，出于安全考虑，根据钢铁行业制定的安全规范，所用的耐火材料衬体有60mm以上的厚度被废弃，对资源造成很大的浪费，同时成本大幅度增加。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种利用率高、成本低的免烧复合耐火砖及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种免烧复合耐火砖，包括楔形的砖体，所述砖体包括由原生基质制成的工作层和由再生基质制成的复合层，所述工作层和复合层的长度比为1.5-2：1，所述复合层包括连接在一起的若干层再生基质层，所述再生基质由以下重量百分比的材料：骨料75-78 wt%、结合剂4.5-5.5 wt%、氧化铝粉2.5-2.8 wt%、塑性黏土4.5-5 wt%、硅粉4.5-5 wt%、石墨5-7wt%。
进一步地，所述再生基质由以下重量百分比的材料：骨料77-78 wt%、结合剂5.2-5.5 wt%、氧化铝粉2.5-2.8 wt%、塑性黏土4.8-5 wt%、硅粉4.7-5 wt%、石墨5-5.5 wt%。
进一步地，所述再生基质由以下重量百分比的材料：骨料77 wt %、结合剂5.2wt%、氧化铝粉2.8 wt%、塑性黏土4.8 wt%、硅粉4.7 wt%，石墨5.5 wt%。
进一步地，所述结合剂选自酚醛树脂，水玻璃、磷酸、磷酸二氢铝其中的一种或者多种。
进一步地，所述骨料由AL2O3-SiC-C质废砖粉碎后混合得到。
进一步地，所述复合层与工作层之间设置有粘结层，所述粘结层材料与再生基质层材料相同。
一种免烧复合耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
A，选取AL2O3-SiC-C质废砖，粉碎得到3-5mm和1-3mm两种粒径，然后分别经过磁选，得到3-5mm和1-3mm两种粒径的颗粒；
B，将A步骤所得的3-5mm和1-3mm两种粒径的颗粒以重量比为5:2-3的比例加至混碾机内混碾3-5分钟，得到骨料；
C，向B步骤中的混碾机加入结合剂，混碾3-5分钟；
D，向C步骤中的混碾机加入石墨，混碾1-2分钟；
F，向D步骤中的混碾机加入氧化铝粉、塑性黏土、硅粉，添加间隔为1-2分钟，期间保持混碾，所有物料添加完成后，混碾20-25分钟后出料，得到再生基质；
E，选取AL2O3-SiC-C质废砖，经截取、打磨，制成工作层，将工作层放入磨具中，填充再生基质，得到粘结层，然后填充多层再生基质，填充完成后经挤压机挤压成型，得到成品免烧复合耐火砖。
进一步地，所述A-D步骤中的混碾温度为30-40℃。
进一步地，所述E步骤中挤压机的挤压压力为100-150t。
其中，氧化铝粉用作烧结剂，在使用的过程中增强永久层的氧化性气氛，促进永久层低温烧结；塑性粘土用作塑性剂，减小永久层在使用过程中的形变。
本发明的有益效果在于：将废砖回收利用，能够有效的降低成本、节约资源，具有很高的经济效益和环境效益；本发明通过模具及挤压机将工作层和复合层一体挤压成型，避免烧结，成型速度快，且节约能源。
附图说明
图1为砖体的结构图示意图；
其中：1-砖体，2-工作层，3-复合层，4-再生基质层，5-粘结层。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案进行说明。
以下各实施例中的原砖由以下重量百分比的原料制成：铝矾土60-65wt%、碳化硅8-13wt%、刚玉7-12wt%、石墨5-7wt%、、酚醛树脂4.5 wt%、粉料4.5 wt%，其中粉料由氧化铝、塑化粘土、硅微粉制成。
原砖的制备方法如下：
第一步，将铝矾土、碳化硅、刚玉加入混碾机中，干混3分钟；
第二步，将酚醛树脂加入第一步的混碾机中，混碾5分钟；
第三步，将石墨加入第二步的混碾机中，混碾3分钟；
第四步，将粉料加入第三步的混碾机中，混碾19分钟；
第五步，将第四步所得的物料装入固料箱中，自动融合反应24小时，既得成品原砖。
其中第一步至第四步的温度控制在30-40℃，第五步的温度控制为40℃。
以下各实施例中的工作为上述原砖使用后截取所得，废砖为原砖使用后的整废砖或者截取的部分废砖，多层再生基质在填充至模具之前先通过压接粘结在一起，具体步骤如下：
步骤1，将再生基质在30-50t的压力下挤压为1-2cm厚度的再生基质；
步骤2，将步骤1所得的1-2cm厚度的再生基质层叠3-5层，然后在50-60t的压力下压制成多层再生基质。
将再生基质经过三次挤压，确保其内部均匀，提高使用寿命。
再生基质层的层数根据砖体的尺寸确定，而砖体的尺寸根据实际需要确定。
实施例 1
一种免烧复合耐火砖，包括楔形的砖体1，砖体1包括由原生基质制成的工作层2和由再生基质制成的复合层3，工作层2和复合层3的长度比为1.5：1，复合层包括连接在一起的若干层再生基质层4，再生基质包括以下重量百分比的材料：骨料78 wt%、结合剂5 wt%、氧化铝粉2.5 wt%、塑性黏土5 wt%、硅粉4.5 wt%、石墨5 wt%，其中结合剂为酚醛树脂。
一种免烧复合耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
A，选取AL2O3-SiC-C质废砖，粉碎得到3-5mm和1-3mm两种粒径，然后分别经过磁选，得到3-5mm和1-3mm两种粒径的颗粒；
B，将A步骤所得的3-5mm和1-3mm两种粒径的颗粒以重量比为5:2的比例加至混碾机内混碾3分钟，得到骨料；
C，向B步骤中的混碾机加入结合剂，混碾5分钟；
D，向C步骤中的混碾机加入石墨，混碾1分钟；
F，向D步骤中的混碾机加入氧化铝粉、塑性黏土、硅粉，添加间隔为1分钟，期间保持混碾，所有物料添加完成后，混碾20分钟后出料，得到再生基质；
E，选取AL2O3-SiC-C质废砖，经截取、打磨，制成工作层，将工作层放入磨具中，填充再生基质，得到粘结层，然后填充多层再生基质，填充完成后经挤压机挤压成型，得到成品免烧复合耐火砖。
其中A-D步骤中的混碾温度为30-40℃，E步骤中挤压机的挤压压力为100t。
所得免烧复合耐火砖的性能参数见附表1。
实施例2
一种免烧复合耐火砖，包括楔形的砖体1，砖体1包括由原生基质制成的工作层2和由再生基质制成的复合层3，工作层2和复合层3的长度比为1.5：1，复合层包括连接在一起的若干层再生基质层4，工作层2和复合层3之间通过粘结层5粘结，粘结层的厚度为1-2cm，再生基质包括以下重量百分比的材料：骨料75wt%、结合剂5.5 wt%、氧化铝粉2.5 wt%、塑性黏土5 wt%、硅粉5 wt%、石墨7 wt%，其中结合剂为酚醛树脂和磷酸二氢铝，二者的重量比为1：1.2。
一种免烧复合耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
A，选取AL2O3-SiC-C质废砖，粉碎得到3-5mm和1-3mm两种粒径，然后分别经过磁选，得到3-5mm和1-3mm两种粒径的颗粒；
B，将A步骤所得的3-5mm和1-3mm两种粒径的颗粒以重量比为5:2的比例加至混碾机内混碾5分钟，得到骨料；
C，向B步骤中的混碾机加入结合剂，混碾3分钟；
D，向C步骤中的混碾机加入石墨，混碾2分钟；
F，向D步骤中的混碾机加入氧化铝粉、塑性黏土、硅粉，添加间隔为2分钟，期间保持混碾，所有物料添加完成后，混碾25分钟后出料，得到再生基质；
E，E，选取AL2O3-SiC-C质废砖，经截取、打磨，制成工作层，将工作层放入磨具中，填充再生基质，得到粘结层，然后填充多层再生基质，填充完成后经挤压机挤压成型，得到成品免烧复合耐火砖。
其中A-D步骤中的混碾温度为30-40℃，E步骤中挤压机的挤压压力为130t。
所得免烧复合耐火砖的性能参数见附表1。
实施例3
一种免烧复合耐火砖，包括楔形的砖体1，砖体1包括由原生基质制成的工作层2和由再生基质制成的复合层3，工作层2和复合层3的长度比为1.5：1，复合层包括连接在一起的若干层再生基质层4，工作层2和复合层3之间通过粘结层5粘结，粘结层的厚度为1-2cm，再生基质包括以下重量百分比的材料：骨料77wt%、结合剂4.5 wt%、氧化铝粉2.8 wt%、塑性黏土4.7 wt%、硅粉4.5wt%、石墨6.5 wt%，其中结合剂为磷酸和磷酸二氢铝，二者的重量比为2：1。
一种免烧复合耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
A，选取AL2O3-SiC-C质废砖，粉碎得到3-5mm和1-3mm两种粒径，然后分别经过磁选，得到3-5mm和1-3mm两种粒径的颗粒；
B，将A步骤所得的3-5mm和1-3mm两种粒径的颗粒以重量比为5:3的比例加至混碾机内混碾3分钟，得到骨料；
C，向B步骤中的混碾机加入结合剂，混碾4分钟；
D，向C步骤中的混碾机加入石墨，混碾2分钟；
F，向D步骤中的混碾机加入氧化铝粉、塑性黏土、硅粉，添加间隔为2分钟，期间保持混碾，所有物料添加完成后，混碾23分钟后出料，得到再生基质；
E，选取AL2O3-SiC-C质废砖，经截取、打磨，制成工作层，将工作层放入磨具中，填充再生基质，得到粘结层，然后填充多层再生基质，填充完成后经挤压机挤压成型，得到成品免烧复合耐火砖。
其中A-D步骤中的混碾温度为30-40℃，E步骤中挤压机的挤压压力为150t。
所得免烧复合耐火砖的性能参数见附表1。
实施例4
一种免烧复合耐火砖，包括楔形的砖体1，砖体1包括由原生基质制成的工作层2和由再生基质制成的复合层3，工作层2和复合层3的长度比为1.5：1，复合层包括连接在一起的若干层再生基质层4，工作层2和复合层3之间通过粘结层5粘结，粘结层的厚度为1-2cm，再生基质包括以下重量百分比的材料：骨料77wt%、结合剂5.2 wt%、氧化铝粉2.8 wt%、塑性黏土4.8 wt%、硅粉4.7wt%、石墨5.5 wt%，其中结合剂为水玻璃。
一种免烧复合耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
A，选取AL2O3-SiC-C质废砖，粉碎得到3-5mm和1-3mm两种粒径，然后分别经过磁选，得到3-5mm和1-3mm两种粒径的颗粒；
B，将A步骤所得的3-5mm和1-3mm两种粒径的颗粒以重量比为5:2的比例加至混碾机内混碾4分钟，得到骨料；
C，向B步骤中的混碾机加入结合剂，混碾3分钟；
D，向C步骤中的混碾机加入石墨，混碾1分钟；
F，向D步骤中的混碾机加入氧化铝粉、塑性黏土、硅粉，添加间隔为1分钟，期间保持混碾，所有物料添加完成后，混碾20分钟后出料，得到再生基质；
E，选取AL2O3-SiC-C质废砖，经截取、打磨，制成工作层，将工作层放入磨具中，填充再生基质，得到粘结层，然后填充多层再生基质，填充完成后经挤压机挤压成型，得到成品免烧复合耐火砖。
其中A-D步骤中的混碾温度为30-40℃，E步骤中挤压机的挤压压力为150t。
所得免烧复合耐火砖的性能参数见附表1。
附表1
附表1中的平均使用寿命为砖体自使用至出现凹坑或者裂纹所经历的时间。
由附表1可知，实施例1-4所得的免烧复合耐火砖，体积密度、耐火度、平局使用寿命的降低均在10%以内，但本发明将废砖回收利用，能够有效的降低成本、节约资源，具有很高的经济效益和环境效益；本发明通过模具及挤压机将工作层和复合层一体挤压成型，避免烧结，成型速度快，且节约能源，具有很好的推广效果。
Claims (9)
1.一种免烧复合耐火砖，其特征在于，包括楔形的砖体，所述砖体包括由原生基质制成的工作层和由再生基质制成的复合层，所述工作层和复合层的长度比为1.5-2：1，所述复合层包括连接在一起的若干层再生基质层，所述再生基质由以下重量百分比的材料：骨料75-78 wt%、结合剂4.5-5.5 wt%、氧化铝粉2.5-2.8 wt%、塑性黏土4.5-5 wt%、硅粉4.5-5 wt%、石墨5-7wt%。
2.根据权利要求1所述的一种免烧复合耐火砖，其特征在于：所述再生基质由以下重量百分比的材料：骨料77-78 wt%、结合剂5.2-5.5 wt%、氧化铝粉2.5-2.8 wt%、塑性黏土4.8-5 wt%、硅粉4.7-5 wt%、石墨5-5.5 wt%。
3.根据权利要求1所述的一种免烧复合耐火砖，其特征在于：所述再生基质由以下重量百分比的材料：骨料77 wt %、结合剂5.2 wt%、氧化铝粉2.8 wt%、塑性黏土4.8 wt%、硅粉4.7 wt%、石墨5.5 wt%。
4.根据权利要求1所述的一种免烧复合耐火砖，其特征在于，所述结合剂选自酚醛树脂，水玻璃、磷酸、磷酸二氢铝其中的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述的一种免烧复合耐火砖，其特征在于，所述骨料由AL2O3-SiC-C质废砖粉碎后混合得到。
6.根据权利要求1所述的一种免烧复合耐火砖，其特征在于，所述复合层与工作层之间设置有粘结层，所述粘结层材料与再生基质层材料相同。
7.一种制备根据权利要求1-6任一项所述的一种免烧复合耐火砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A，选取AL2O3-SiC-C质废砖，粉碎得到3-5mm和1-3mm两种粒径，然后分别经过磁选，得到3-5mm和1-3mm两种粒径的颗粒；
B，将A步骤所得的3-5mm和1-3mm两种粒径的颗粒以重量比为5:2-3的比例加至混碾机内混碾3-5分钟，得到骨料；
C，向B步骤中的混碾机加入结合剂，混碾3-5分钟；
D，向C步骤中的混碾机加入石墨，混碾1-2分钟以上；
F，向D步骤中的混碾机加入氧化铝粉、塑性黏土、硅粉，添加间隔为1-2分钟，期间保持混碾，所有物料添加完成后，混碾20-25分钟后出料，得到再生基质；
E，选取AL2O3-SiC-C质废砖，经截取、打磨，制成工作层，将工作层放入磨具中，填充再生基质，得到粘结层，然后填充多层再生基质，填充完成后经挤压机挤压成型，得到成品免烧复合耐火砖。
8.根据权利要求7所述的一种制备免烧复合耐火砖的方法，其特征在于，所述A-D步骤中的混碾温度为30-40℃。
9.根据权利要求7所述的一种制备免烧复合耐火砖的方法，其特征在于，所述E步骤中挤压机的挤压压力为100-150t。
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