[發明專利]一種基于熱障和熱輻射復合功能的高溫環境節能用鎂磚及其制備工藝

有效

• 申請號: 201410519390.3
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104446525B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 曾魯舉;陳松林;錢蛇大;李江濤;錢學強;俞洪芳;陳磊;彭國軍;吳順年;蔣順才
• 申請（專利權）人: 宜興瑞泰耐火材料有限公司;瑞泰科技股份有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于熱障和輻射復合功能的高溫環境節能用鎂磚及其制備工藝，屬于無機非金屬材料學科耐火材料領域。

背景技術

節能是熱工爐窯用戶(如鋼鐵企業、建材企業)的重大問題。近年來，國內大量使用熱工爐窯的企業因能耗超標被迫停產改造，發展新的節能技術已成燃眉之急。工業窯爐砌體的蓄熱損失和爐外表面散熱損失，一般約占燃料消耗的24-45％。傳統上，用熱導率低、熱容量小的輕質材料做爐體結構材料，可節省燃料消耗。但是輕質材料存在致命的弱點，強度低，耐磨性能差，氣孔多，抗滲透和抗侵蝕性能差，使得工業窯爐的工作層都不采用輕質耐火材料，而是在高溫工作端(1000～1600℃以上)采用抗侵蝕性強和耐磨損的重質耐火材料，重質材料恰恰熱容量大，熱導率高，不利于窯爐的保溫盒節能，為了達到事后補救的效果，于是在重質材料之后(由于溫度降至了1000℃以下)采用輕質材料，作為保溫材料，此種保溫的效果是在低溫端進行保溫，實際上窯爐已經吸收了大量的能源，效果當然不如在高溫端直接保溫更節能。

為了解決重質耐火材料強度高、耐磨損、抗侵蝕好，但導熱率高、熱容大，保溫效果差，而輕質耐火材料導熱率低、熱容小、保溫效果好，但強度低、易磨損、抗侵蝕差的矛盾，目前采用的方法是在重質材料的基礎上涂抹一種熱輻射涂料，但涂抹的涂料往往和重質材料結合不強，容易起皮脫落，另外，涂料本身的耐磨性能不強，在長時間的氣流和粉塵的沖擊下逐漸磨損消耗，導致窯爐的節能效果逐漸變差，最終失去在窯爐內輻射，窯爐外保溫的效果。

對于熱工爐窯而言，依據玻爾茲曼定律Q＝E_H·δ·(T_H⁴-T_C⁴)(其中Q為單位面積在單位時間內輻射出的總能量；E_H為輻射系數，或叫發射率；δ為斯特藩-玻爾茲曼常數；T_H高溫物體的溫度；T_C環境溫度)，因此，高溫服役環境決定了輻射傳熱占總熱量傳遞的80％以上。強化輻射傳熱是爐窯節能的必由之路，而不是過去的采取降低熱導率作為唯一節能的途徑。將爐壁的紅外發射率由目前的0.5提高到0.9，可以實現15％以上的節能。這意味著通過強化輻射傳熱，熱工爐窯熱效率可提高15％以上。

發明內容

本發明目的在于研究一種基于熱障和輻射復合功能的高溫環境節能用鎂磚及其制備工藝，本發明就是一種基于熱障和輻射復合功能的高溫環絕熱澆注料，在高溫隔熱澆注料中加入六鋁酸鑭、鉻酸鑭、錳酸鑭、鍶錳酸鑭、氧化鉻、氧化鍶等高發射率物質，起到熱輻射保溫和熱障保溫的雙重的效果。本發明的優點是力學強度高、耐磨性好、荷重軟化溫度高、抗熱震性好，其突出的優點是：導熱系數低，熱發射率高(均在0.9或以上)，具有顯著的熱障和熱輻射功能，應用于800℃～1600℃之間高溫環境下服役的熱工設備，節能效果12～15％，尤其是在1700℃以上的熱工窯爐節能效果可達15％以上，可用于1300℃～1800℃之間高溫下服役的、以輻射傳熱為主的各類加熱設備，也包括工業余熱回收等熱工窯爐，包括鋼鐵、有色、石化、建材、耐火、垃圾焚燒等各種高能耗的工業領域爐。

本發明所述鎂磚的原料為：(1)采用粒度4～2mm和2～1mm的98電熔鎂砂，粒度1～0.5mm，0.5～0.088mm的介孔氧化鎂(MgO含量≥99％)為骨架，介孔氧化鎂優點是抗侵蝕性好、使用溫度高、導熱系數小，具有阻止熱傳導的熱障功能；(2)采用粒度≤0.045mm的98電熔鎂砂粉為基質；(3)摻入高發射率的熱輻射功能粉體，主要有粒度≤0.020mm的鉻酸鑭、鉻酸釤、鉻酸釹、鍶錳酸鑭、鈦酸鑭、氧化鑭等微粉；(4)加入粒度≤0.010mm碳酸鎂、氧化鉻、炭黑、硅化鉬等微粉，增強反應活性，便于形成鎂鉻尖晶石、鑭系的鈣鈦礦型、碳化硅、炭黑、硅化鉬等高發射率化合物；(5)加入表面活性劑，以紙漿廢液為結合劑。

本發明的配方(重量和粒度含量)如下：

(1)粒度4～2mm的98電熔鎂砂，8～10％；

(2)粒度2～1mm的98電熔鎂砂，14～22％；

(3)粒度1～0.5mm的介孔氧化鎂，15～25％；

(4)粒度0.5～0.088mm的介孔氧化鎂，9～15％；

(5)粒度≤0.045mm的98電熔鎂砂粉，5～10％；

(6)粒度≤0.020mm的鉻酸鑭，5～10％；

(7)粒度≤0.020mm的鉻酸釤，2～5％；

(8)粒度≤0.020mm的鉻酸釹，3～5％；