CN108017402B - 一种锆刚玉质免烧砖制备设备及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锆刚玉质免烧砖制备设备及制备方法，包括机壳，机壳的顶端内壁连接有布料箱，布料箱的内部设置有支撑板，布料箱的顶端两侧连接有对称设置的进料管，布料箱的顶端内壁连接有驱动电机，驱动电机的输出端连接有转轴，转轴远离驱动电机的一端垂直焊接有连接板，连接板的两侧侧壁垂直焊接有第一搅拌板，第一搅拌板远离连接板的一端开设有凹槽，凹槽的一侧侧壁连接有伸缩杆，伸缩杆的另一端垂直焊接有刮板，凹槽的顶端和底端侧壁连接有滑轨，滑轨上滑动连接有滑块。本发明能够快速对凹模进行布料，不仅能够防止布料箱两侧内壁残留原料，而且布料均匀，不会使原料洒在凹模外部，提高了砖成型的密度。
Description
技术领域
本发明涉及锆刚玉技术领域，尤其涉及一种锆刚玉质免烧砖制备设备及制备方法。
背景技术
锆刚玉是以氧化铝、氧化锆为原料在电弧炉中经高温冶炼而成。
免烧砖的生产流程为：上料机→搅拌机→皮带输送机→压砖机→砖坯→养护→成品→出厂，压砖机在进行压砖成型前，皮带输送机将搅拌好的原料输送至压砖机的料仓内，原料从料仓内进入布料箱，最后通过布料箱将原料布满凹模，然后对其进行压砖成型，传统的布料箱进行布料时，布料箱两侧内壁容易残留原料，而且在进行布料时，会将一些原料布在凹模的外部，容易导致砖成型的密度不一样，影响砖的整体质量，为此，我们提出了一种锆刚玉质免烧砖制备设备。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种锆刚玉质免烧砖制备设备及制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种锆刚玉质免烧砖制备设备，包括机壳，所述机壳的顶端内壁连接有布料箱，布料箱的内部设置有支撑板，布料箱的顶端两侧连接有对称设置的进料管，布料箱的顶端内壁连接有驱动电机，驱动电机的输出端连接有转轴，转轴远离驱动电机的一端垂直焊接有连接板，连接板的两侧侧壁垂直焊接有第一搅拌板，第一搅拌板远离连接板的一端开设有凹槽，凹槽的一侧侧壁连接有伸缩杆，伸缩杆的另一端垂直焊接有刮板，凹槽的顶端和底端侧壁连接有滑轨，滑轨上滑动连接有滑块，滑块的一侧侧壁安装有与刮板焊接的固定板，滑块远离固定板的一端安装有与凹槽侧壁连接的第一弹簧，连接板的两侧侧壁底端连接有第二搅拌板，支撑板的顶端沿竖直方向开设有通孔，支撑板的顶端两侧连接有对称设置的斜形挡块，支撑板的底端连接有固定管，且固定管的另一端延伸至布料箱外部，机壳的底端设置有凹模，凹模的一侧安装有与机壳侧壁连接的气缸，且凹模位于布料箱正下方。
优选的，所述伸缩杆由第一连杆、第二连杆和罩筒组成，罩筒底端侧壁连接有第二连杆，第二连杆内部滑动连接有第一连杆，且第一连杆位于罩筒外部，所述罩筒与刮板之间连接有第二弹簧。
优选的，所述通孔的竖截面为倒漏斗形，且通孔与固定管连通。
优选的，所述固定管的竖截面为长条形，且固定管位于凹模的正上方。
优选的，所述刮板的横截面为三角形，且刮板与第一搅拌板垂直设置。
使用上述设备的锆刚玉质免烧砖制备方法，物料组分的质量百分比含量：以55%~60%的锆英石和白刚玉为骨料，以25%~30%的白刚玉细粉、4%~8%的蓝晶石细粉，6%~10%的ρ-Al2O3细粉，2%~6%的单斜氧化锆细粉，2~5%的SiO2微粉为基质，以4~8%的磷酸盐作结合剂；
按所述的锆刚玉免烧砖砖的各组分的质量百分比含量：先将骨料加入搅拌机中搅拌3~5分钟，加入磷酸盐结合剂使用量的50%搅拌，然后加入细粉搅拌均匀，置于塑料袋中封闭陈腐一天，最后加入剩余的50%的磷酸盐结合剂搅拌均匀；混合均匀的泥料在150MPa液压机下成型，150~200℃下养护24h以上，即可制得强度较高的锆刚玉质免烧砖。
锆英石骨料的成分及其百分含量为：ZrO2为55wt%~67wt%，SiO2为530wt%~33wt%，锆英石骨料的粒径分布为：粒径为3~1mm的占比35wt%~45wt%，粒径为1~0mm的占比5wt%~10wt%；刚玉骨料的成分及其百分含量为：Al2O3为大于98wt%，刚玉骨料的粒径分布为：粒径为1~0mm的占比10wt%~15wt%。
锆英石骨料的成分及其百分含量为：白刚玉细粉的粒径为≤0.088mm；蓝晶石细粉粒径≤0.074mm；ρ-Al2O3细粉粒径≤0.054mm；单斜氧化锆细粉的粒径≤0.088mm，SiO2微粉的粒径≤0.088mm。
磷酸盐结合剂的加入量为物料质量的4~8%，磷酸盐结合剂采用分批加入的方式，磷酸盐结合剂为体积密度1.47~1.48g/cm-3的磷酸二氢铝溶液。
砖机压出的砖坯的养护温度为150~200℃，养护时间大于24h。
本发明的有益效果：
通过设置的机壳、布料箱、进料管、驱动电机、转轴、连接板、第一搅拌板、第二搅拌板、凹槽、伸缩杆、刮板、滑轨、滑块、固定板、第一弹簧、支撑板、通孔、固定管、气缸、凹模，能够快速对凹模进行布料，不仅能够防止布料箱两侧内壁残留原料，而且布料均匀，不会使原料洒在凹模外部，提高了砖成型的密度，并且操作简单，生产成本低，有很高的经济性，适合大规模的推广。
本发明制备的锆刚玉质砖无需高温烧结，只需在一定的温度下养护即可获得极高的常温耐压强度和较低的显气孔率，达到节约能源的目的。
本发明与现有锆刚玉质耐火砖相比，具有以下优点：
(1) 采用较低的温度养护工艺代替传统的锆刚玉砖需要高温烧成的工艺过程，节约能源且工艺简单，适合批量化成产。
(2) 锆刚玉质免烧耐火砖的性能接近烧成锆刚玉制品JC/T 925-2003标准，性能优异，可以替代部分烧成制品。
(3) 锆刚玉质免烧耐火砖中使用过程中可产生莫来石，形成刚玉-氧化锆-莫来石三相并存，制品耐火度高、机械强度高、抗侵蚀性能好的同时具有极好的热震稳定性。
附图说明
图1为本发明提出的一种锆刚玉质免烧砖制备设备的结构示意图；
图2为本发明提出的一种锆刚玉质免烧砖制备设备的A部分结构示意图；
图3为本发明提出的一种锆刚玉质免烧砖制备设备的刮板结构侧视图。
图中：1机壳、2布料箱、3进料管、4驱动电机、5转轴、6连接板、7第一搅拌板、8凹槽、9伸缩杆、10刮板、11滑轨、12滑块、13固定板、14第一弹簧、15支撑板、16斜形挡块、17通孔、18固定管、19凹模、20气缸、21第二搅拌板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-3，一种锆刚玉质免烧砖制备设备，包括机壳1，机壳1的顶端内壁连接有布料箱2，布料箱2的内部设置有支撑板15，布料箱2的顶端两侧连接有对称设置的进料管3，布料箱2的顶端内壁连接有驱动电机4，驱动电机4的输出端连接有转轴5，转轴5远离驱动电机4的一端垂直焊接有连接板6，连接板6的两侧侧壁垂直焊接有第一搅拌板7，第一搅拌板7远离连接板6的一端开设有凹槽8，凹槽8的一侧侧壁连接有伸缩杆9，伸缩杆9的另一端垂直焊接有刮板10，凹槽8的顶端和底端侧壁连接有滑轨11，滑轨11上滑动连接有滑块12，滑块12的一侧侧壁安装有与刮板10焊接的固定板13，滑块12远离固定板13的一端安装有与凹槽8侧壁连接的第一弹簧14，连接板6的两侧侧壁底端连接有第二搅拌板21，支撑板15的顶端沿竖直方向开设有通孔17，支撑板15的顶端两侧连接有对称设置的斜形挡块16，支撑板15的底端连接有固定管18，且固定管18的另一端延伸至布料箱2外部，机壳1的底端设置有凹模19，凹模19的一侧安装有与机壳1侧壁连接的气缸20，且凹模19位于布料箱2正下方。
伸缩杆9由第一连杆、第二连杆和罩筒组成，罩筒底端侧壁连接有第二连杆，第二连杆内部滑动连接有第一连杆，且第一连杆位于罩筒外部，罩筒与刮板10之间连接有第二弹簧，通孔17的竖截面为倒漏斗形，且通孔17与固定管18连通，固定管18的竖截面为长条形，且固定管18位于凹模19的正上方，刮板10的横截面为三角形，且刮板10与第一搅拌板7垂直设置。
工作原理：原料从进料管3进入布料箱2内，启动驱动电机4，驱动电机4带动转轴5，转轴5带动连接板6，连接板6带动第一搅拌板7和第二搅拌板21进行旋转，第一搅拌板7带动刮板10对布料箱2两侧内壁的残留原料进行清除，刮板10在转动的过程中，刮板10挤压伸缩杆9和固定板13，固定板13挤压滑块12，滑块12挤压第一弹簧14，在第一弹簧14和第二弹簧的弹力作用下，使刮板10将布料箱2两侧内壁刮除更加干净，原料缓缓从通孔17进入固定管18内，从固定管18进入凹模19内，布料完成后，启动气缸20，气缸20推动凹模19，推动凹模19移动至指定位置，进行压砖成型，该设计简单快捷，操作简单，生产成本低，有很高的经济性，适合大规模的推广。
使用上述设备的锆刚玉质免烧砖制备方法，物料组分的质量百分比含量：以55%~60%的锆英石和白刚玉为骨料，以25%~30%的白刚玉细粉、4%~8%的蓝晶石细粉，6%~10%的ρ-Al2O3细粉，2%~6%的单斜氧化锆细粉，2~5%的SiO2微粉为基质，以4~8%的磷酸盐作结合剂；
按所述的锆刚玉免烧砖砖的各组分的质量百分比含量：先将骨料加入搅拌机中搅拌3~5分钟，加入磷酸盐结合剂使用量的50%搅拌，然后加入细粉搅拌均匀，置于塑料袋中封闭陈腐一天，最后加入剩余的50%的磷酸盐结合剂搅拌均匀；混合均匀的泥料在150MPa液压机下成型，150~200℃下养护24h以上，即可制得强度较高的锆刚玉质免烧砖。
锆英石骨料的成分及其百分含量为：ZrO2为55wt%~67wt%，SiO2为530wt%~33wt%，锆英石骨料的粒径分布为：粒径为3~1mm的占比35wt%~45wt%，粒径为1~0mm的占比5wt%~10wt%；刚玉骨料的成分及其百分含量为：Al2O3为大于98wt%，刚玉骨料的粒径分布为：粒径为1~0mm的占比10wt%~15wt%。
锆英石骨料的成分及其百分含量为：白刚玉细粉的粒径为≤0.088mm；蓝晶石细粉粒径≤0.074mm；ρ-Al2O3细粉粒径≤0.054mm；单斜氧化锆细粉的粒径≤0.088mm，SiO2微粉的粒径≤0.088mm。
磷酸盐结合剂的加入量为物料质量的4~8%，磷酸盐结合剂采用分批加入的方式，磷酸盐结合剂为体积密度1.47~1.48g/cm-3的磷酸二氢铝溶液。
砖机压出的砖坯的养护温度为150~200℃，养护时间大于24h。砖坯经养护后常温耐压强度大于60MPa且气孔率低于18%，部分性能达到中华人民共和国建材行业烧结AZS砖标准(JC/T 925-2003)。
方法中物料组分实施例1：
锆刚玉质免烧耐火砖，由以下重量份的原料组成：3-1mm锆英石骨料30份，3-1mm白刚玉骨料15份，1-0mm白刚玉骨料20份，180目的白刚玉细粉15份、300目的蓝晶石细粉6份，300目的ρ-Al2O3细粉8份、180目的单斜氧化锆细粉2份，180目的SiO2微粉4份，磷酸盐作结合剂8份。
本发明可以通过以下技术方案来实现：先将骨料加入搅拌机中搅拌5分钟，加入4份磷酸盐结合剂搅拌，然后加入细粉搅拌均匀，置于塑料袋中封闭陈腐一天，最后加入剩余的4份的磷酸盐结合剂搅拌均匀。混合均匀的泥料在150MPa液压机下成型，180℃下养护36h，即可制得强度较高的锆刚玉质免烧耐火砖。
制品在使用过程中Al2O3可置换出锆英石中的ZrO2，原位生成莫来石，形成刚玉-氧化锆-莫来石三相并存，制品性能优良。本发明利用ρ-Al2O3细粉，主要考虑ρ-Al2O3为唯一的具有水化性能的Al2O3变体，在保证试样的常温强度的同时，ρ-Al2O3高温下可置换出锆英石中ZrO2，形成莫来石。蓝晶石粉高温下形成莫来石，该过程伴随着体积膨胀抵消制品的烧结收缩，解决了不烧制品高温体积稳定性不好的问题。
将本发明制备的锆刚玉莫来石砖进行常规物理性能检测，体积密度为3.15g·cm-3，显气孔率为17.2%，常温耐压强度为65Mpa，常温抗折强度为20Mpa，荷重软化温度为1630℃，热震稳定性为≥30次。
方法中物料组分实施例2：
锆刚玉质免烧耐火砖，由以下重量份的原料组成：3-1mm锆英石骨料25份，3-1mm白刚玉骨料25份，1-0mm白刚玉骨料17份，180目的白刚玉细粉15份、300目的蓝晶石细粉6份，300目的ρ-Al2O3细粉8份、180目的单斜氧化锆细粉2份，180目的SiO2微粉2份，磷酸盐作结合剂6份。
本发明可以通过以下技术方案来实现：先将骨料加入搅拌机中搅拌5分钟，加入3份磷酸盐结合剂搅拌，然后加入细粉搅拌均匀，置于塑料袋中封闭陈腐一天，最后加入剩余的3份的磷酸盐结合剂搅拌均匀。混合均匀的泥料在150MPa液压机下成型，200℃下养护36h，即可制得强度较高的锆刚玉质免烧耐火砖。
将本发明制备的锆刚玉莫来石砖进行常规物理性能检测，体积密度为3.12g·cm-3，显气孔率为17.5%，常温耐压强度为63Mpa，常温抗折强度为18Mpa，荷重软化温度为1630℃，热震稳定性为≥30次。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锆刚玉质免烧砖制备设备，包括机壳（1），其特征在于，所述机壳（1）的顶端内壁连接有布料箱（2），布料箱（2）的内部设置有支撑板（15），布料箱（2）的顶端两侧连接有对称设置的进料管（3），布料箱（2）的顶端内壁连接有驱动电机（4），驱动电机（4）的输出端连接有转轴（5），转轴（5）远离驱动电机（4）的一端垂直焊接有连接板（6），连接板（6）的两侧侧壁垂直焊接有第一搅拌板（7），第一搅拌板（7）远离连接板（6）的一端开设有凹槽（8），凹槽（8）的一侧侧壁连接有伸缩杆（9），伸缩杆（9）的另一端垂直焊接有刮板（10），凹槽（8）的顶端和底端侧壁连接有滑轨（11），滑轨（11）上滑动连接有滑块（12），滑块（12）的一侧侧壁安装有与刮板（10）焊接的固定板（13），滑块（12）远离固定板（13）的一端安装有与凹槽（8）侧壁连接的第一弹簧（14），连接板（6）的两侧侧壁底端连接有第二搅拌板（21），支撑板（15）的顶端沿竖直方向开设有通孔（17），支撑板（15）的顶端两侧连接有对称设置的斜形挡块（16），支撑板（15）的底端连接有固定管（18），且固定管（18）的另一端延伸至布料箱（2）外部，机壳（1）的底端设置有凹模（19），凹模（19）的一侧安装有与机壳（1）侧壁连接的气缸（20），且凹模（19）位于布料箱（2）正下方。
2.根据权利要求1所述的一种锆刚玉质免烧砖制备设备，其特征在于，所述伸缩杆（9）由第一连杆、第二连杆和罩筒组成，罩筒底端侧壁连接有第二连杆，第二连杆内部滑动连接有第一连杆，且第一连杆位于罩筒外部，所述罩筒与刮板（10）之间连接有第二弹簧。
3.根据权利要求1所述的一种锆刚玉质免烧砖制备设备，其特征在于，所述通孔（17）的竖截面为倒漏斗形，且通孔（17）与固定管（18）连通。
4.根据权利要求1所述的一种锆刚玉质免烧砖制备设备，其特征在于，所述固定管（18）的竖截面为长条形，且固定管（18）位于凹模（19）的正上方。
5.根据权利要求1所述的一种锆刚玉质免烧砖制备设备，其特征在于，所述刮板（10）的横截面为三角形，且刮板（10）与第一搅拌板（7）垂直设置。
6.使用上述权利要求1-5任一项所述的设备的锆刚玉质免烧砖制备方法，物料组分的质量百分比含量：以55%~60%的锆英石和白刚玉为骨料，以25%~30%的白刚玉细粉、4%~8%的蓝晶石细粉，6%~10%的ρ-Al2O3细粉，2%~6%的单斜氧化锆细粉，2~5%的SiO2微粉为基质，以4~8%的磷酸盐作结合剂；
按所述的锆刚玉免烧砖砖的各组分的质量百分比含量：先将骨料加入搅拌机中搅拌3~5分钟，加入磷酸盐结合剂使用量的50%搅拌，然后加入细粉搅拌均匀，置于塑料袋中封闭陈腐一天，最后加入剩余的50%的磷酸盐结合剂搅拌均匀；混合均匀的泥料在150MPa液压机下成型，150~200℃下养护24h以上，即可制得强度较高的锆刚玉质免烧砖。
7.根据权利要求6所述的锆刚玉质免烧砖制备方法，其特征在于，锆英石骨料的成分及其百分含量为：ZrO2为55wt%~67wt%，锆英石骨料的粒径分布为：粒径为3~1mm的占比35wt%~45wt%，粒径为1~0mm的占比5wt%~10wt%；刚玉骨料的成分及其百分含量为：Al2O3为大于98wt%，刚玉骨料的粒径分布为：粒径为1~0mm的占比10wt%~15wt%。
8.根据权利要求6所述的锆刚玉质免烧砖制备方法，其特征在于：白刚玉细粉的粒径为≤0.088mm；蓝晶石细粉粒径≤0.074mm；ρ-Al2O3细粉粒径≤0.054mm；单斜氧化锆细粉的粒径≤0.088mm，SiO2微粉的粒径≤0.088mm。
9.根据权利要求6所述的锆刚玉质免烧砖制备方法，其特征在于，磷酸盐结合剂的加入量为物料质量的4~8%，磷酸盐结合剂采用分批加入的方式，磷酸盐结合剂为体积密度1.47~1.48g/cm3的磷酸二氢铝溶液。
10.根据权利要求6所述的锆刚玉质免烧砖制备方法，其特征在于，液压机压出的砖坯的养护温度为150~200℃，养护时间大于24h。
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