[發明專利]一種燒結鋁硅質耐火材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210189310.3
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102701764A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 張金龍;王杰曾;汪雷;李存弼;周鍵;董舜杰
• 申請（專利權）人: 安徽瑞泰新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;F27B7/20
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王雪梅

技術領域

本發明涉及一種燒結鋁硅質耐火材料及其制備方法。

背景技術

我國是世界最大的水泥生產國。2011年，中國水泥產量達到20億噸，約占全球水泥產量的60%，而且新型干法水泥生產技術已得到大量推廣。所以，中國水泥工業大體上反映了世界水泥制造的平均水平。目前，我國水泥回轉窯的過渡帶冷端主要采用硅莫磚，分解帶主要采用抗剝落高鋁磚，窯尾預熱器主要采用耐堿磚。

硅莫磚采用優質特級高鋁礬土和碳化硅為主要原料制成，常常摻加剛玉、莫來石、紅柱石、氧化鋁微粉等特種耐火原料。硅莫磚的主要依靠碳化硅物理化學性質獲得良好的性能。碳化硅的高導熱性賦予了硅莫磚良好的抗熱震性；碳化硅的高硬度賦予了硅莫磚較好的耐磨性；碳化硅的可氧化性賦予硅莫磚良好的抗侵蝕性和一定的耐高溫性。隨著碳化硅的氧化，形成一氧化硅氣體，一氧化硅擴散至磚面形成二氧化硅。由此，新生的二氧化硅堵塞氣孔，并隨后和侵蝕物反應形成高粘度液相延緩侵蝕。另外，一氧化硅在磚內形成二氧化硅，二氧化硅和周圍的氧化鋁反應，形成莫來石。由此，反應伴隨的膨脹抵消了耐火材料的高溫收縮，可以提高耐火材料的耐高溫抗性。但是，大量加入碳化硅后，不僅價格很高，氧化產生過大膨脹而不利于提高磚材壽命。另外，碳化硅含量過大，提高了耐火材料導熱能力。按現有標準，硅莫磚的氧化鋁含量必須大于60%，過高的氧化鋁含量也增大了耐火材料的導熱性。導熱性過高，增大了窯襯的散熱，不利于節能減排。

抗剝落高鋁磚采用優質特級高鋁礬土和鋯英石為主要原料制成，但有時也采用藍晶石、紅柱石、硅線石等代替鋯英石制成。在燒成中，抗剝落高鋁磚依靠鋯英石和磚內氧化鋁反應形成鋯-莫來石復合基質。莫來石有利于提高抗熱震性。斜鋯石有利于形成微裂紋，一方面提高抗熱震性，另一方面也有利于提高抗侵蝕性。但是，按現有標準，硅莫磚的氧化鋁含量必須大于70%，過高的氧化鋁含量也不利于耐火材料的導熱性。此外，鋯為一種稀有元素，在原子能工業能部門有重要用途。我國的鋯英石不能自給，需要大量進口。幾十年來，鋯英石的價格大幅攀升，從1000元/噸以下，猛漲至10000元/噸以上。

耐堿磚采用高硅粘土熟料、高硅耐火粘土和具有良好結合性的軟質耐火粘土制成。耐堿磚主要依靠磚中的二氧化硅和堿反應，形成高硅玻璃相，堵塞氣孔而獲得良好的耐堿性。如果氧化鋁含量大于35%，鋁硅質耐火材料的耐堿性將受到損害。為提高耐堿性，要求耐堿磚含有較多的K₂O、Na₂O，以快速形成R₂O-Al₂O₃玻璃相，這就損害了耐火材料的耐高溫性。按現有標準，耐堿磚的氧化鋁含量為25-30%。

從資源的角度來講，我國鋁礬土的儲量占世界第5位，但消耗為世界第1位。由于長期掠奪式開采和大量出口，鋁礬土資源遭到嚴重破壞，耐火材料礬土熟料，特別是優質特級礬土的供應十分緊張，價格不斷攀升。

由此，水泥工業現用鋁硅質耐火磚中，硅莫磚、抗剝落磚的氧化鋁含量大于60%，耐堿磚的氧化鋁含量小于30%。沒有氧化鋁含量為30%-60%的耐火材料。一方面，硅莫磚的價格貴、導熱高、高溫體積穩定性差，消耗稀缺的特級礬土；抗剝落磚導熱高、耐堿性差，不僅消耗稀缺的特級礬土，還消耗稀缺的鋯英石。耐堿磚的耐高溫性差。所以，需要發展特級鋁礬土和鋯英石的資源替代技術，開發一系列氧化鋁含量為30-60%的新型鋁硅質耐火材料。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種氧化鋁含量位于30-60%之間的鋁硅質耐火材料。所述耐火材料的氧化鋁含量為30-60%，采用合成莫來石、一級高鋁礬土、二級高鋁礬土、碳化硅、氧化鋁微粉或礬土微粉，軟泥或硅灰，有機結合劑和減水劑組成。所述耐火材料具有良好的耐高溫、抗侵蝕、耐熱震、耐磨損、低導熱性能，可用于水泥回轉窯的分解帶、窯尾和三次風管溫度較高的部位，替代了現有的抗剝落高鋁磚和耐堿磚，提高了耐火材料耐高溫性、抗堿蝕性和抗熱震性，延長了耐火材料的壽命，增加了水泥企業的經濟效益。

為了達到上述目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明所述燒結鋁硅質耐火材料，包括骨料、粉料和外加劑，其具體組成如下所述：

所述骨料包括莫來石和/或礬土和碳化硅。例如，所述骨料包括莫來石和碳化硅，或所述骨料包括礬土和碳化硅，或所述骨料包括莫來石、礬土和碳化硅。

所述粉料包括軟泥或/和硅灰；外加劑包括有機結合劑。