CN115435597A - 回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及耐火节能材料技术领域，且公开了回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法，包括工作层、保温层和隔热层，其特征在于：所述的工作层和保温层相连，在保温层上有一个缺口，隔热层位于该缺口内；工作层是由骨料、粉料、结合剂、外加剂制成，骨料、粉料之和为100wt％，骨料占60‑65wt％，粉料占35‑40wt％，该回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法，本发明的一种回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖及其制备方法的有益效果是：本发明产品依靠多层复合结构优势，有着优异的高温使用性能，同时其导热系数远低于同类产品，经测试使用在水泥窑过渡带能大大降低筒体表面温度，相对于市场上同类产品低50～80℃。

Description

回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法

技术领域

本发明涉及耐火节能材料技术领域，具体为回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法。

背景技术

回转窑是水泥、石灰等生产过程的主要设备之一。下面以水泥窑为例。水泥回转窑过渡带与烧成带相邻，窑皮不像烧成带那样坚固，温度又变化频繁，火焰时进时出，窑皮时挂时掉，窑衬材料常处于无窑皮保护状态，直接暴露在高温辐射和热气流冲刷之下，所以水泥回转窑过渡带是水泥回转窑中耐火材料使用条件最为苛刻的段带，尤其是下过渡带。在下过渡带内，有颗粒状熟料的强烈冲刷，由于温底波动幅度远远超出其他地段，炽热的塑料球与来自篦式冷却机的冷风(约1100-1200℃)在这里换热，大约有400-500℃的换热温差，而且是熟料球和窑皮对篦式冷却机二次风的换热，热应力很大。加上带着25％-30％液相量的熟料球在这里硬化，相互黏附形成窑皮，加之熟料球和烧成带脱落窑皮的冲、撞、砸、磨作用，下过度带的又窑皮极不稳定，其工作量最为恶劣。因此这一区间的耐火材料除了具备烧成带耐火材料的高耐火度、高荷重软化温度和高强度外、还应具有良好的抗热震性及挂窑皮性能，因此该段带窑衬材料既承受着熟料和碱化合物等造成的化学侵蚀、温度变化造成的热应力导致材料的热震剥落、物料的冲刷磨损和机械震动的机械应力。

以前在过渡带常用镁铬砖，但是由于镁铬砖中部分铬会从“Cr³⁺”转变为剧毒致癌的“Cr⁶⁺”，逐渐被回转窑淘汰。目前国外回转窑过渡带使用的主流材料基本上都是镁铝尖晶石砖。虽然这些材料的性能也非常适合于过渡带的使用工况，但是相对于镁铬砖，其导热系数却是非常高，镁铝尖晶石砖在500℃的导热系数达到4.3w/m·k，这也是制约镁铝尖晶石砖应用的非常重要的一个因素。过渡带又不像烧成带有稳定窑皮保护，筒体温度过高，这样筒体容易变形，造成安全隐患，同时热量损失过多也造成很大的能源浪费，因此本发明提供了回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明提供如下技术方案：回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法，包括工作层、保温层和隔热层，所述的工作层和保温层相连，在保温层上有一个缺口，隔热层位于该缺口内；工作层是由骨料、粉料、结合剂、外加剂制成，骨料、粉料之和为100wt％，骨料占60-65wt％，粉料占35-40wt％；复合结合剂占骨料、粉料之和的6-8wt％。所述骨料：粒度0-1mm的电熔镁砂颗粒5-10wt％，粒度0-1mm的电熔镁铝尖晶石颗粒10-15wt％，粒度1-3mm的电熔镁砂颗粒25-30wt％，粒度3-5mm的电熔镁砂石颗粒15-20wt％，所述粉料：粒度＜0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉5-10wt％，粒度＜0.074mm的电熔镁砂细粉15-20wt％，粒度＜0.045mm的金属铝粉1-2％，粒度＜0.003mm的缺陷尖晶石细粉5wt％，粒度＜0.045mm的氧化钇细粉1-2％。

优选的，所述复合结合剂为脲醛树脂和亚硫酸纸浆，结合剂按照脲醛树脂：亚硫酸纸浆废液的质量比为3:1。

优选的，所述电熔镁砂颗粒的主要化学成分是MgO，其含量为97～97.5wt％；所述镁铝尖晶石颗粒的主要化学成分：MgO含量为32～33wt％,Al2O3含量为64～65wt％；所述的缺陷尖晶石细粉中Al2O3含量大于90wt％。

优选的，保温层是由骨料、混合细粉、高温增强剂之和为100wt％，骨料占55-60wt％，混合细粉占37-40wt％，高温增强剂占3-5wt％，造孔剂占1-2wt％，结合剂占骨料、混合细粉、高温增强剂之和的3-5wt％。所述骨料为：粒度0-1mm的多孔镁砂颗粒15-20wt％，粒度1-3mm的橄榄石颗粒25-30wt％，粒度3-5mm的橄榄石颗粒15-20wt％。所述细粉为：粒度＜0.074mm的橄榄石细粉30-35wt％，粒度＜0.074mm的多孔镁砂细粉10-15wt％。

优选的，所述高温增强剂为中国专利ZL201410488950.3公开的产品，所述造孔剂为0.3mm和0.5mm的聚乙烯纤维，所述结合剂为低钠硅溶胶，它的化学成分质量百分比为Na2O＜0.006％，SiO2＞30％。

优选的，隔热层为一块纳米气凝胶板，纳米气凝胶板导热系数＜0.02W/(m·K)(800℃)，最高使用温度为1150～1250℃，作为优选，所述的缺口截面为梯形，长方形或者其他几何形状。

优选的，所述复合镁铝尖晶石砖的制备方法如下：

第一步，配料：

工作层：将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入复合结合剂混碾5分钟，然后加入剩余粉料后混碾10分钟备用。隔热层：将不小于0.074mm的颗粒料和造孔剂放入混碾机内加入新型结合剂混碾5分钟，然后依次加入剩余粉料后混碾10分钟备用。

第二步，完成配料后用隔板将模具隔成长度比为1～3：1～2的两个部分，分别将工作层与隔热层的泥料加入两个隔室，抽取隔板后采用压力机成型。

第三步，将砖坯自然干燥24小时后，110℃烘干24小时。

第四步，烧成。

将成型后的砖坯取出后经110℃烘干24小时后，装窑于1510℃～1530℃保温4～8个小时后冷却，将纳米气凝胶板粘结到冷却后制品的缺口处既得到这种制品。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法，具备以下有益效果：

该回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法，本发明的一种回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖及其制备方法的有益效果是：本发明产品依靠多层复合结构优势，有着优异的高温使用性能，同时其导热系数远低于同类产品，经测试使用在水泥窑过渡带能大大降低筒体表面温度，相对于市场上同类产品低50～80℃。

附图说明

图1为本发明提出的回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法结构示意图；

图2为本发明提出的回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法结构剖视图。

图中：1、工作层 2、保温层 3、隔热层。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1，2所示，一种回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖，它包括工作层1，保温层2，隔热层3，所述的工作层1和保温层2相连，在保温层2上有一个缺口，隔热层3位于该缺口内。工作层1是由骨料、粉料和复合结合剂按照下述重量配比配制而成：骨料65wt％，其中粒度0-1mm的电熔镁砂颗粒5wt％，粒度0-1mm的电熔镁铝尖晶石颗粒10wt％，粒度1-3mm的电熔镁砂颗粒30wt％，粒度3-5mm的电熔镁砂石颗粒20wt％；粉料35wt％，粒度＜0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉10wt％，粒度＜0.074mm的电熔镁砂细粉17wt％，粒度＜0.045mm的金属铝粉2％，粒度＜0.003mm的缺陷尖晶石细粉5wt％，粒度＜0.045mm的氧化钇细粉1％。保温层2是由骨料、混合细粉、高温增强剂、造孔剂、外加新型结合剂按照下述重量配比配制而成：骨料占60wt％，混合细粉占36wt％，高温增强剂占4wt％，造孔剂占骨料、粉料、高温增强剂之和的1.5wt％，新型结合剂占骨料、混合细粉、高温增强剂之和的3-5wt％。所述骨料为：粒度0-1mm的多孔镁砂颗粒20wt％，粒度1-3mm的橄榄石颗粒25wt％，粒度3-5mm的橄榄石颗粒15wt％。所述细粉为：粒度＜0.074mm的橄榄石细粉30wt％，粒度＜0.074mm的多孔镁砂细粉10wt％。所述造孔剂为聚乙烯纤维，长度0.3mm和0.5mm的各占50％。隔热层3为一块纳米气凝胶板。

制备方法：

第一步，配料：

工作层：将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入复合结合剂混碾5分钟，然后加入剩余粉料后混碾10分钟备用。隔热层：将不小于0.074mm的颗粒料和造孔剂放入混碾机内加入新型结合剂混碾5分钟，然后依次加入剩余粉料后混碾10分钟备用。

第二步，完成配料后用隔板将模具隔成长度比为1～3：1～2的两个部分，分别将工作层与隔热层的泥料加入两个隔室，抽取隔板后采用压力机成型。

第三步，将砖坯自然干燥24小时后，110℃烘干24小时。

第四步，烧成。

将成型后的砖坯取出后经110℃烘干24小时后，装窑于1510℃保温5个小时后冷却，将纳米气凝胶板粘结到冷却后制品的缺口处既得到这种制品。

实施效果：

实施例1产品用在水泥回转窑过渡带后，相对传统镁铝尖晶石砖，筒体温度降低83℃。

具体实施例2：

如图1，2所示，一种回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖，它包括工作层1，保温层2，隔热层3，所述的工作层1和保温层2相连，在保温层2上有一个缺口，隔热层3位于该缺口内。工作层1是由骨料、粉料和复合结合剂按照下述重量配比配制而成：骨料65wt％，其中粒度0-1mm的电熔镁砂颗粒5wt％，粒度0-1mm的电熔镁铝尖晶石颗粒10wt％，粒度1-3mm的电熔镁砂颗粒30wt％，粒度3-5mm的电熔镁砂石颗粒20wt％；粉料35wt％，粒度＜0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉10wt％，粒度＜0.074mm的电熔镁砂细粉17wt％，粒度＜0.045mm的金属铝粉2％，粒度＜0.003mm的缺陷尖晶石细粉5wt％，粒度＜0.045mm的氧化钇细粉1.5％。保温层2是由骨料、混合细粉、高温增强剂、造孔剂、外加新型结合剂按照下述重量配比配制而成：骨料占60wt％，混合细粉占36wt％，高温增强剂占4wt％，造孔剂占骨料、粉料、高温增强剂之和的2wt％，新型结合剂占骨料、混合细粉、高温增强剂之和的3-5wt％。所述骨料为：粒度0-1mm的多孔镁砂颗粒20wt％，粒度1-3mm的橄榄石颗粒25wt％，粒度3-5mm的橄榄石颗粒15wt％。所述细粉为：粒度＜0.074mm的橄榄石细粉30wt％，粒度＜0.074mm的多孔镁砂细粉10wt％。所述造孔剂为聚乙烯纤维，长度0.3mm和0.5mm的各占50％。隔热层3为一块纳米气凝胶板。

制备方法：

第一步，配料：

工作层：将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入复合结合剂混碾5分钟，然后加入剩余粉料后混碾10分钟备用。隔热层：将不小于0.074mm的颗粒料和造孔剂放入混碾机内加入新型结合剂混碾5分钟，然后依次加入剩余粉料后混碾10分钟备用。

第二步，完成配料后用隔板将模具隔成长度比为1～3：1～2的两个部分，分别将工作层与隔热层的泥料加入两个隔室，抽取隔板后采用压力机成型。

第三步，将砖坯自然干燥24小时后，110℃烘干24小时。

第四步，烧成。

将成型后的砖坯取出后经110℃烘干24小时后，装窑于1510℃保温5个小时后冷却，将纳米气凝胶板粘结到冷却后制品的缺口处既得到这种制品。

实施效果：

实施例2产品用在水泥回转窑过渡带后，相对传统镁铝尖晶石砖，筒体温度降低93℃。

从上述实施例1、实施例2可以看出本发明产品导热系数远低于市场上常见的镁铝尖晶石砖，使用的多孔镁砂及橄榄石，可以实现较低的体积密度，从而能降低热工设备自重，热工设备自重的减轻有效的降低了设备电机运转时的负荷、运行时的电流、吨产品的电耗，同时提高了电机运行的稳定性，减少了维护次数，为设备长期稳定运行提供了保障。较低的导热系数还能减少热量损失，较高的荷软温度和热震稳定性保证了产品使用的安全性及较长的使用寿命。用来代替现有普通镁铝尖晶石砖使用寿命延长的同时节能降耗效果显著。

综上所述，该回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法，本发明的一种回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖及其制备方法的有益效果是：本发明产品依靠多层复合结构优势，有着优异的高温使用性能，同时其导热系数远低于同类产品，经测试使用在水泥窑过渡带能大大降低筒体表面温度，相对于市场上同类产品低50～80℃。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法，包括工作层、保温层和隔热层，其特征在于：所述的工作层和保温层相连，在保温层上有一个缺口，隔热层位于该缺口内；工作层是由骨料、粉料、结合剂、外加剂制成，骨料、粉料之和为100wt％，骨料占60-65wt％，粉料占35-40wt％；复合结合剂占骨料、粉料之和的6-8wt％。所述骨料：粒度0-1mm的电熔镁砂颗粒5-10wt％，粒度0-1mm的电熔镁铝尖晶石颗粒10-15wt％，粒度1-3mm的电熔镁砂颗粒25-30wt％，粒度3-5mm的电熔镁砂石颗粒15-20wt％，所述粉料：粒度＜0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉5-10wt％，粒度＜0.074mm的电熔镁砂细粉15-20wt％，粒度＜0.045mm的金属铝粉1-2％，粒度＜0.003mm的缺陷尖晶石细粉5wt％，粒度＜0.045mm的氧化钇细粉1-2％。

2.根据权利要求1所述的回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法，其特征在于：所述复合结合剂为脲醛树脂和亚硫酸纸浆，结合剂按照脲醛树脂：亚硫酸纸浆废液的质量比为3:1。

3.根据权利要求1所述的回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法，其特征在于：所述电熔镁砂颗粒的主要化学成分是MgO，其含量为97～97.5wt％；所述镁铝尖晶石颗粒的主要化学成分：MgO含量为32～33wt％,Al 2O3含量为64～65wt％；所述的缺陷尖晶石细粉中Al 2O3含量大于90wt％。

4.根据权利要求1所述的回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法，其特征在于：保温层是由骨料、混合细粉、高温增强剂之和为100wt％，骨料占55-60wt％，混合细粉占37-40wt％，高温增强剂占3-5wt％，造孔剂占1-2wt％，结合剂占骨料、混合细粉、高温增强剂之和的3-5wt％。所述骨料为：粒度0-1mm的多孔镁砂颗粒15-20wt％，粒度1-3mm的橄榄石颗粒25-30wt％，粒度3-5mm的橄榄石颗粒15-20wt％。所述细粉为：粒度＜0.074mm的橄榄石细粉30-35wt％，粒度＜0.074mm的多孔镁砂细粉10-15wt％。

5.根据权利要求1所述的回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法，其特征在于：所述高温增强剂为中国专利ZL201410488950.3公开的产品，所述造孔剂为0.3mm和0.5mm的聚乙烯纤维，所述结合剂为低钠硅溶胶，它的化学成分质量百分比为Na2O＜0.006％，SiO2＞30％。

6.根据权利要求1所述的回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法，其特征在于：隔热层为一块纳米气凝胶板，纳米气凝胶板导热系数＜0.02W/(m·K)(800℃)，最高使用温度为1150～1250℃，作为优选，所述的缺口截面为梯形，长方形或者其他几何形状。

7.根据权利要求1所述的回转窑用低导热多层复合镁铝尖晶石砖的制备方法，其特征在于：所述复合镁铝尖晶石砖的制备方法如下：

第一步，配料：

工作层：将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入复合结合剂混碾5分钟，然后加入剩余粉料后混碾10分钟备用。隔热层：将不小于0.074mm的颗粒料和造孔剂放入混碾机内加入新型结合剂混碾5分钟，然后依次加入剩余粉料后混碾10分钟备用。

第二步，完成配料后用隔板将模具隔成长度比为1～3：1～2的两个部分，分别将工作层与隔热层的泥料加入两个隔室，抽取隔板后采用压力机成型。

第三步，将砖坯自然干燥24小时后，110℃烘干24小时。

第四步，烧成。

将成型后的砖坯取出后经110℃烘干24小时后，装窑于1510℃～1530℃保温4～8个小时后冷却，将纳米气凝胶板粘结到冷却后制品的缺口处既得到这种制品。

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