CN113173795A - 硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖及其制备工艺，本发明硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖是由氧化铬、电熔白刚玉、煅烧α‑氧化铝微粉、高岭土、锆英砂、焦宝石、红柱石微粉等为主料，外加双氢磷酸铝和水，混合均匀后，经压制成型后经高温烧制成耐火砖，在满足长寿的同时，明显抵抗由焚烧含硫气体产生的酸性腐蚀，保护金属筒体，性价比极高。本发明硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖在焚烧炉内使用，有效解决了普通刚玉耐火砖抗酸性气体腐蚀能力差，耐火度较低，热震稳定性不好的缺点，对设备长周期稳定运行起到十分积极的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖及其制备工艺，属于耐火材料技术领域。
背景技术
随着石化行业对尾气排放的标准越来越严格，各地石化企业新建更大的配套的硫磺回收装置，从以前的5000吨/年回收量到现在10万吨/年回收量，因此焚烧炉的容积越来越大，焚烧温度越来越高，焚烧炉内衬里变形、开裂导致的垮塌事故时有发生。因此对焚烧炉内衬里耐火砖的耐酸性、耐火度、热震稳定性等提出了更高的性能要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能提高焚烧炉的使用寿命、耐酸性气体腐蚀的硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖及其制备工艺，用以解决现有技术焚烧炉内衬里容易变形、开裂的技术问题。
本发明采用如下技术方案：硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖的制备工艺，其包括以下步骤：（1）配制铬刚玉砖原料，铬刚玉砖原料中各组分及重量比为：9％～15％的氧化铬、15％～20％的直径为1-3mm的电熔白刚玉、18％～22％的直径为0-1mm 的电熔白刚玉、15％～20％的直径为0-0.044mm 的电熔白刚玉、10％～15％的煅烧α-氧化铝微粉、5％～7％的高岭土、3％～5％的锆英砂、3％～5％的焦宝石、2％～3％的红柱石微粉，0.3％～0.6％的双氢磷酸铝，3％～5％的水；（2）将步骤（1）配制的铬刚玉砖原料混合均匀；（3）将混合均匀的铬刚玉砖原料压制成砖坯；（4）将砖坯烧结成铬刚玉砖制品。
步骤（3）中，采用2500吨全自动压机将泥料压制成砖坯。
步骤（4）中，砖坯在隧道窑中烧结，烧结温度为1570℃-1590℃。
步骤（2）中，铬刚玉砖原料在混料机中均匀混合。
铬刚玉砖原料中，各组份的重量配比为：氧化铬13％，直径为1-3mm的电熔白刚玉18％，直径为0-1mm 的电熔白刚玉20％，直径为0-0.044mm 的电熔白刚玉18％，煅烧α-氧化铝微粉10％，高岭土5％，锆英砂4％，焦宝石5％，红柱石微粉3％，双氢磷酸铝 0.6％，水3.4％。
硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖，其是由上述硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖的制备工艺制备而成。
本发明的有益效果是：本发明硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖由氧化铬、电熔白刚玉、煅烧α-氧化铝微粉、高岭土、锆英砂、焦宝石、红柱石微粉等为主料，外加双氢磷酸铝和水，经压制成型后经高温烧制成耐火砖，其中各组分的作用和效果为：氧化铬为浅绿至深绿色细小六方结晶，结晶体极硬，密度为5.21，熔点为2266度，因此能有效提高耐火材料的耐火度；且氧化铬与氧化铝能形成Al2O3-Cr2O3连续固溶体，提高耐火材料的抗侵蚀能力。电熔白刚玉本身有着较高的硬度、耐火度，三种颗粒大小配比的电熔白刚玉能有效减少耐火材料的孔隙率，提高砖体的致密性；煅烧α-氧化铝微粉活性大，细度大，且颗粒形状好（近圆形），能起到降低烧成温度，提高高温性能指标的效果；高岭土能提高耐火材料的坯体塑性；锆英砂熔点高达 2750℃，耐腐蚀性强；焦宝石经过高温烧结后具有体积稳定、强度大及吸水率小等特点；红柱石微粉在高温下莫来石化作用，能有效抵抗高温下的烧结收缩，从而使制品的体积稳定，红柱石微粉在加热至1350℃以后开始转化成与原晶体平行的针状莫来石，与其他成分形成交织结构，提高热震稳定性能；双氢磷酸铝和水是作为结合剂。因此，按照本发明的制备工艺制备而成铬刚玉砖在满足长寿的同时，配方中的氧化铬和氧化铝能形成Al2O3-Cr2O3连续固溶体、不同颗粒级配的电熔白刚玉增加耐火砖的致密性，能够明显抵抗由焚烧含硫气体产生的酸性腐蚀，保护金属筒体。相对于普通刚玉砖，铬刚玉砖耐腐蚀能力更强，使用周期更长，性价比极高。
本发明硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖相较于普通刚玉砖，在成分里添加了氧化铬、焦宝石和红柱石等，有效解决了普通刚玉耐火砖抗酸性气体腐蚀能力差，耐火度较低，热震稳定性不好的缺点，对设备长周期稳定运行起到十分积极的作用。
按照本发明制备工艺烧制成的耐腐蚀铬刚玉砖具有以下优点：（1）抵御硫磺回收装置酸性气焚烧时产生的强烈腐蚀性；（2）保护隔热层耐火材料不受酸性气体侵蚀；（3）保护金属炉体。该耐腐蚀红砖铬刚玉砖工艺简单，性价比高。
经过测试，本发明制成的铬刚玉砖耐压强度能达到180Mpa左右，耐火度达到1700℃，高于现有技术刚玉砖的耐压强度100Mpa左右、耐火度1600℃。
附图说明
图1是实施例1-4中的硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖的性能测试数据。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
本发明实施例1的硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖的制备工艺，其包括以下步骤：（1）配制铬刚玉砖原料，铬刚玉砖原料中各组分及重量比为：氧化铬13％，直径为1-3mm的电熔白刚玉18％，直径为0-1mm 的电熔白刚玉20％，直径为0-0.044mm 的电熔白刚玉18％，煅烧α-氧化铝微粉10％，高岭土5％，锆英砂4％，焦宝石5％，红柱石微粉3％，双氢磷酸铝 0.6％，水3.4％。
（2）将步骤（1）配制的铬刚玉砖原料混合均匀，铬刚玉砖原料是在混料机中均匀混合。
（3）将混合均匀的铬刚玉砖原料压制成砖坯，具体是采用2500吨全自动压机将泥料压制成砖坯。
（4）将砖坯烧结成铬刚玉砖制品，本实施例砖坯在隧道窑中烧结，烧结温度为1570℃-1590℃。
实施例2：
本发明实施例2的硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖的制备工艺，与实施例1的区别之处仅在于各组分的重量比不同，本实施例中各组分的重量比如下：9％的氧化铬、15％的直径为1-3mm的电熔白刚玉、22％的直径为0-1mm 的电熔白刚玉、15％的直径为0-0.044mm 的电熔白刚玉、15％的煅烧α-氧化铝微粉、7％的高岭土、5％的锆英砂、4.6％的焦宝石、2％的红柱石微粉，0.4％的双氢磷酸铝，5％的水。
实施例3：
本发明实施例3的硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖的制备工艺，与实施例1的区别之处仅在于各组分的重量比不同，本实施例中各组分的重量比如下：12％的氧化铬、17％的直径为1-3mm的电熔白刚玉、19％的直径为0-1mm 的电熔白刚玉、17％的直径为0-0.044mm 的电熔白刚玉、11％的煅烧α-氧化铝微粉、7％的高岭土、5％的锆英砂、4.5％的焦宝石、4％的红柱石微粉，0.5％的双氢磷酸铝，3％的水。
实施例4：
本发明实施例4的硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖的制备工艺，与实施例1的区别之处仅在于各组分的重量比不同，本实施例中各组分的重量比如下：15％的氧化铬、20％的直径为1-3mm的电熔白刚玉、18％的直径为0-1mm 的电熔白刚玉、20％的直径为0-0.044mm 的电熔白刚玉、10％的煅烧α-氧化铝微粉、5％的高岭土、3％的锆英砂、3％的焦宝石、2％的红柱石微粉，0.3％的双氢磷酸铝，3.7％的水。
对实施例1-4制得的铬刚玉砖制品进行性能测试，测试结果如图1中的表格所示，下面对每个测试项目进行说明：
（1）体积密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量；
（2）显气孔率是指耐火制品中开口气孔的体积与制品总体积的百分比；
（3）耐压强度是指耐火材料或制品在室温下单位面积承受压力作用导致破坏的极限应力，间接地反应出制品的组织结构,如致密性、均匀性、烧结性等；
（4）荷重软化温度是指耐火制品在规定升温条件下，承受恒定压负荷产生变形的温度，它表示制品对高温和荷重同时作用的抵抗能力，在一定程度上表明制品在其使用条件相仿情况下的结构强度，也表示在此温度下，制品出现了明显的塑性变形，是使用性能的一项重要质量指标。
（5）导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，℃），在一定时间内，通过1平方米面积传递的热量；
（6）重烧线变化是指耐火制品加热至高温后，制品尺寸（长度）发生的不可逆变化，以%表示，正值表示膨胀，称重烧线膨胀；负值表示收缩。
由图1中数据可以看出，相对于普通刚玉砖体积密度3.2g/cm3、显气孔率19%、耐压强度80MPa、荷软温度1700℃等关键指标，实施例1-4制出的铬刚玉砖的性能都有不同程度的提升。本发明配方中的氧化铬与氧化铝能形成Al2O3-Cr2O3连续固溶体，另外锆英砂的加入，使产品具有很好的抗侵蚀能力。焦宝石和红柱石增加了产品的热震稳定性能，更加适合硫磺回收酸性气焚烧炉内使用。
本发明一种实施例的硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖，其是由上述硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖的制备工艺制备而成。铬刚玉砖原料中的氧化铬为浅绿至深绿色细小六方结晶，结晶体极硬，密度为5.21，熔点为2266度，因此能有效提高耐火材料的耐火度；且氧化铬与氧化铝能形成Al2O3-Cr2O3连续固溶体，提高耐火材料的抗侵蚀能力；电熔白刚玉本身有着较高的硬度、耐火度，三种颗粒大小配比的电熔白刚玉能有效减少耐火材料的孔隙率，提高砖体的致密性；煅烧α-氧化铝微粉活性大，细度大，且颗粒形状好（近圆形），能起到降低烧成温度，提高高温性能指标的效果；高岭土能提高耐火材料的坯体塑性；锆英砂熔点高达 2750℃，耐腐蚀性强；焦宝石经过高温烧结后具有体积稳定、强度大及吸水率小等特点；红柱石微粉在高温下莫来石化作用，能有效抵抗高温下的烧结收缩，从而使制品的体积稳定，红柱石微粉在加热至1350℃以后开始转化成与原晶体平行的针状莫来石，与其他成分形成交织结构，提高热震稳定性能；双氢磷酸铝和水是作为结合剂。因此，按照本发明的制备工艺制备而成铬刚玉砖在满足长寿的同时，配方中的氧化铬和氧化铝能形成Al2O3-Cr2O3连续固溶体、不同颗粒级配的电熔白刚玉增加耐火砖的致密性，能够明显抵抗由焚烧含硫气体产生的酸性腐蚀，保护金属筒体。
本发明的硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖产品有效解决了普通耐火砖、隔热衬里受腐蚀后脆化、开裂和金属筒体受腐蚀锈穿孔的难题，对提高设备的运转率、使用周期起到十分积极的作用。
本发明烧制成的耐腐蚀铬刚玉砖具有以下优点：（1）抵御硫磺回收酸性气焚烧炉内二氧化硫、硫化氢等酸性气体的侵蚀，延长使用周期；（2）具有较高的耐火度，适合酸性气焚烧炉内高温环境下使用；（3）热震稳定性好，相较于普通刚玉砖，使用周期更长。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (6)
1.硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖的制备工艺，其特征在于，其包括以下步骤：（1）配制铬刚玉砖原料，铬刚玉砖原料中各组分及重量比为：9％～15％的氧化铬、15％～20％的直径为1-3mm的电熔白刚玉、18％～22％的直径为0-1mm 的电熔白刚玉、15％～20％的直径为0-0.044mm 的电熔白刚玉、10％～15％的煅烧α-氧化铝微粉、5％～7％的高岭土、3％～5％的锆英砂、3％～5％的焦宝石、2％～3％的红柱石微粉，0.3％～0.6％的双氢磷酸铝，3％～5％的水；（2）将步骤（1）配制的铬刚玉砖原料混合均匀；（3）将混合均匀的铬刚玉砖原料压制成砖坯；（4）将砖坯烧结成铬刚玉砖制品。
2.根据权利要求1所述的硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖的制备工艺，其特征在于：步骤（3）中，采用2500吨全自动压机将泥料压制成砖坯。
3.根据权利要求1所述的硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖的制备工艺，其特征在于：步骤（4）中，砖坯在隧道窑中烧结，烧结温度为1570℃-1590℃。
4.根据权利要求1所述的硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖的制备工艺，其特征在于：步骤（2）中，铬刚玉砖原料在混料机中均匀混合。
5.根据权利要求1所述的硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖的制备工艺，其特征在于：铬刚玉砖原料中，各组份的重量配比为：氧化铬13％，直径为1-3mm的电熔白刚玉18％，直径为0-1mm 的电熔白刚玉20％，直径为0-0.044mm 的电熔白刚玉18％，煅烧α-氧化铝微粉10％，高岭土5％，锆英砂4％，焦宝石5％，红柱石微粉3％，双氢磷酸铝 0.6％，水3.4％。
6.硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖，其特征在于，其是由权利要求1-5中任意一项硫磺回收酸性气焚烧炉用铬刚玉砖的制备工艺制备而成。
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