[發明專利]間歇式操作高溫窯爐近零熱損耐火材料襯體及其制備方法

有效

• 申請號: 202010065422.2
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111205099B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 張美杰;顧華志;王瑤;黃奧;付綠平;楊爽;夏求林
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/622
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明涉及一種間歇式操作高溫窯爐近零熱損耐火材料襯體及其制備方法。技術方案是：所述耐火材料襯體的永久襯耐火材料為相變蓄熱耐火材料，即為高溫相變蓄熱耐火材料、中溫相變蓄熱耐火材料和低溫相變蓄熱耐火材料由內向外依次組成。相變蓄熱耐火材料是由合金@陶瓷大膠囊、合金@氧化鋁微膠囊、α?Al₂O₃微粉、硅微粉、鋁酸鈣水泥和聚羧酸加水混合，經成型、脫模和干燥制得。制備時：合金@陶瓷大膠囊的鋁硅鎳合金@陶瓷大膠囊、鋁硅鐵合金@陶瓷大膠囊和鋁硅合金@陶瓷大膠囊與合金@氧化鋁微膠囊中對應的鋁硅鎳合金@氧化鋁微膠囊、鋁硅鐵合金@氧化鋁微膠囊和鋁硅合金@氧化鋁微膠囊分別配料。本發明的熱損失近似于零和爐襯耐火材料壽命長。

技術領域

本發明屬于間歇式操作高溫窯爐襯體技術領域。具體涉及一種間歇式操作高溫窯爐近零熱損耐火材料襯體及其制備方法。

背景技術

能源是社會發展的基礎，工業能耗占全球總能耗的32～35％，而我國工業能耗高達總能耗的70％。高溫工業爐是主要能耗大戶，占工業能耗的48％以上(Laveet Kumar,M.Hasanuzazzaman,N.A.Rahim.Global advancement of solar thermal energytechnologies for industrial process heat and its future prospects:Areview.Energy Conversion and Management,2019,195:885-908)。爐襯耐火材料對工業爐能耗具有決定性的影響，通常根據傳熱計算，采用多種耐火材料和隔熱保溫材料組合，盡可能減少窯體的散熱損失和蓄熱損失，達到節能降耗的目的。

根據工業窯爐的作業方式，可分為間歇式工業窯爐與連續式工業窯爐。對于間歇式工業窯爐來說，爐襯材料的熱損失包括散熱損失與蓄熱損失。隨著隔熱保溫材料的發展與技術進步，通常采用低導熱的納米隔熱板作為隔熱保溫材料，降低外壁溫度，從而降低散熱損失。但是對于高溫工業窯爐，如當爐內溫度大于1500℃時，納米隔熱板的采用使總熱阻增加，納米隔熱板熱面溫度升高，導致納米隔熱板析晶，強度降低或粉化，造成工業窯爐隔熱層結構破壞，不僅達不到預期的降低熱耗散作用，還會因其粉化導致窯爐爐襯結構破壞，帶來安全事故。因此，單純降低隔熱保溫材料的導熱系數，無法從根本上解決工業窯爐能耗高的問題。為降低爐襯材料的蓄熱損失，爐襯材料采用輕量耐火材料，特別是隨著微孔剛玉、致密六鋁酸鈣等耐火原材料的發展，使高溫窯爐爐襯材料輕量化成為可能，大大降低了爐襯蓄熱損失。如“一種輕量剛玉-尖晶石澆注料及其制備方法”(CN 105236995)專利技術，采用微孔剛玉為主要骨料，制備了熱導率低的輕量剛玉-尖晶石澆注料，熱導率和體密均有較大幅度降低。然而，輕量耐火材料在高溫下抵抗高溫介質(如鋼液、鋼渣、特殊氣氛等)的沖刷與侵蝕性能還未得到實踐驗證，限制了其在實際工業窯爐中的應用。

此外，間歇式工作的高溫工業窯爐，其爐襯耐火材料周期性升溫、降溫，溫度梯度產生熱應力，在這種熱疲勞或熱震作用下導致耐火材料開裂和剝落，降低爐襯耐火材料的使用壽命。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的在于提供一種熱損失低和爐襯耐火材料壽命長的間歇式操作高溫窯爐近零熱損耐火材料襯體及其制備方法，

為實現上述目的，本發明采用的技術方案的步驟是：

步驟1、鋁硅鎳合金@氧化鋁微膠囊、鋁硅鐵合金@氧化鋁微膠囊和鋁硅合金@氧化鋁微膠囊的制備方法分別是：

將鋁硅鎳合金粉用堿和去離子水交替洗滌3～5次，再于氮氣氣氛60～110℃條件下干燥8～12h，然后置于高溫氣氛爐中，按照六個階段進行焙燒，自然冷卻，制得鋁硅鎳合金@氧化鋁微膠囊。

將鋁硅鐵合金粉用堿和去離子水交替洗滌3～5次，再于氮氣氣氛60～110℃條件下干燥8～12h，然后置于高溫氣氛爐中，按照六個階段進行焙燒，自然冷卻，制得鋁硅鐵合金@氧化鋁微膠囊。