專利名稱：大型焦爐用表面復合陶瓷材料及制備方法
技術領域：
本發明涉及大型焦爐用表面復合陶瓷材料，尤其涉及一種焦爐用焙燒結合表面附著一層高性能微晶陶瓷耐火釉料的莫來石一堇青石預制大磚及它的制備方法。
背景技術：
隨著焦爐爐型的大型化、環保化和國家減排工作的要求，對焦爐爐門、煙道(上升管以及橋管)、加煤孔配套爐蓋的要求日益提高。目前國內外在焦爐爐門以及煙道(上升管以及橋管)和加煤孔和配套爐蓋普遍使用的是粘土磚、保溫磚以及堇青石磚砌體和耐熱耐磨的特種合金鋼板(磚套和爐蓋)，這種磚砌體和耐熱耐磨的特種合金鋼板在使用中普遍存在幾方面的缺點；保溫效果差，熱量損失嚴重；水份和酸性氣體和碳素以及焦油侵蝕強， 使用壽命短(一般為1-2年)，耐火材料損耗嚴重，費用高；整體性差，密封不嚴，極度污染空氣；后期維護勞動強度大，需要人員多，人工費用極高。砌體尺寸厚，占有焦爐工作空間大，空間利用率低。干熘能率(成焦率)一般，燃料浪費嚴重。以上不利條件，大副增加了焦炭企業的生產制作成本，而且由于大量的硫和碳的排放，污染嚴重。
發明內容
本發明目的是為了解決上述技術問題存在的不足，提供一種熱膨脹系數小、導熱率低、氣孔率低、熱震穩定性和耐磨性好，抗碳素沉積和化學氣體滲透性能優異，整體性良好、使用壽命長的焦爐用焙燒結合表面附著一層高性能微晶陶瓷耐火釉料的復合陶瓷材料及制備方法。本發明為解決上述技術問題的不足，所采用的技術方案是焦爐用系列活化高溫燒結表面附著高性能微晶陶瓷耐火釉料的復合陶瓷材料，所用主胚體材料由莫來石(含預合成莫來石、預合成低鋁莫來石、高溫后合成莫來石一種或一種以上的組合)、預合成堇青石材料和結合劑及外加的水組成，混合后，經減壓成型的方式制作成胚體后，再噴涂一層高性能微晶陶瓷耐火釉料，進行高溫燒結后就得到這種復合陶瓷材料。原始材料的組成為莫來石(含預合成莫來石、預合成低鋁莫來石、高溫后合成莫來石一種或一種以上的組合)、預合成堇青石材料和結合劑。莫來石、預合成堇青石材料和結合劑加入比例為莫來石占原始材料總重量的60-67%，預合成堇青石占原始材料總重量的20-27%，結合劑占原始材料總重量的12-16%;外加水量占原始材料總重量的比例為 水5-10% ；后期噴涂高性能微晶陶瓷耐火釉料占原始材料總重量的比例為0. 5-2%。所述莫來石的Al2O3含量在40-90 %之間。所述預合成堇青石的Al2O3含量在25-40%之間。所述的莫來石和預合成堇青石以及具有不同的粒度等級，其粒度分布在15_5mm、 5-3mm、3-lmm、l-0_ 的粒度區間。所述結合劑為純鋁酸鈣水泥、硅微粉和a_Al203微粉中的一種或兩種以及兩種以上的混合。加入這種結合劑的目的是達到依靠微粉的活性來促進材料胚體在較低的溫度下充分燒結，這是一種新型的活化燒結工藝。所述純鋁酸鈣水泥的Al2O3含量大于70%。所述硅微粉的SiA含量大于92%、粒度小于5 μ m ；所述Ei-Al2O3粉的粒度小于5 μ m, Al2O3含量大于98%。由原始料制作成胚體后，再噴涂高性能微晶陶瓷耐火釉料。所述高性能微晶陶瓷耐火釉料所用原始材料由長石、粘土粉、硅粉、滑石粉和采用復合添加劑組成，并外加的水混合而成。加入比例是長石占原始材料總重量的30-50%，粘土粉占原始材料總重量的 2-10%，硅粉占原始材料總重量的20-50%，滑石粉占原始材料總重量的10-20%，復合添加劑占原始材料總重量的0. 15-1% ；外加水量分別占原始材料的比例為水40-100% ；所述高性能微晶陶瓷耐火釉料的Al2O3彡20%, SiO2含量彡50% .所述的長石粉、粘土粉、硅粉、滑石粉其粒度分布在0-0. 088mm的粒度區間。所述的復合添加劑為羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸鈉、糊精中的一種或兩種以及兩種以上的組合。本發明，焦爐用焙燒結合表面附著一層高性能微晶陶瓷耐火釉料的莫來石一堇青石預制大磚的制備方法為步驟一、取上述技術方案所述的莫來石60-67%、預合成堇青石 20-27%、結合劑12-16%，放入強制攪拌機預混10-15min，將混合好的料加入水5-10%， 繼續攪拌5-lOmin，將原料制成混凝土漿體；步驟二、采用振動減壓成型成型方式即-將制成的混凝土漿體注入事先組裝好的模具內，進行高頻振動和真空處理，除去氣泡；步驟三、 濕法保溫養護，溫度不低于5°C，待凝固成型后脫模；步驟四、將脫出的素坯放在溫度不低于5°C的環境中繼續濕法養護；步驟五、養護后，放入干燥器烘干，烘干溫度常溫_500°C，時間大于60小時；步驟六、將干燥好的素坯表面采用高壓噴槍進行高壓風噴吹和噴涂性能微晶陶瓷耐火釉料，噴涂厚度在0. 5-2. 5mm ；步驟七、常溫進行干燥；步驟八、將干燥好的素坯放入高溫窯內，封閉爐門，加溫燒結，燒結溫度大于1240°C，高溫保持時間為> 5小時，燒結后出爐，制成焦爐用高溫燒結表面附著高性能微晶陶瓷耐火釉料的莫來石一堇青石預制大磚。本發明的有益效果是選取的原料組成合理，產品成本低，易于推廣使用；利用活化燒結機制，達到了較低溫燒成高強度高純堇青石一莫來石制品的目的，節能環保。并通過選擇合適復合添加劑和復合結合劑及控制加入量，選擇合適的工藝路線和參數，通過優化堇青石和電莫來石原料的化學組成，利用堇青石高溫線膨脹率低，熱震穩定性高以及莫來石熱震穩定性高，高溫體積穩定和強度優異的特性機理，降低了制品的熱膨脹量，提高了抗熱震性，同時解決了由于制品強度降低而使用性能下降的矛盾。采用振動減壓成型方式和特定的燒成工藝大大降低了制品的氣孔率，提高了強度和制品的成品率以及質量穩定性， 使制品具有使用溫度高、壽命長、強度高、保溫性密封性好、耐磨性強、熱線膨脹率低、熱震穩定性和抗滲透侵蝕優異等特性優點。表面附著高性能微晶陶瓷耐火釉料，進一步提高了制品的強度和保溫性以及制品的耐磨性和抗滲透侵蝕性能。合理的顆粒級配，所用各種原料和結合劑具有多種不同粒度區間，堆積密度大，產品強度高、耐磨性能好，使用壽命長。保證了此材料能長期在焦炭冶煉環境中使用，滿足了用戶的使用要求。這種表面復合陶瓷材料制造方法簡單易行，有利于產業化生產制造，并且保證了此材料能長期在焦炭冶煉環境中使用，滿足了用戶的使用要求。解決了解決了焦爐長壽、環保節能、高產穩產工藝的迫切需求，特別是解決了焦爐在爐門、上升管、橋管以及加煤孔和爐蓋等部位使用壽命低，環境污染嚴重，保溫效果差的問題。大大延長了焦爐壽命，環保節能，符合國家產業環保政策，對我國焦炭行業的發展具有深遠意義。將會在環保和經濟領域發揮巨大潛能。產品為高級耐磨隔熱耐火材料，壽命高，拆裝維護非常便捷，大大降低勞動強度。提高焦爐密封性——不冒煙，改善煉焦環境污染。導熱率低，可降磚襯厚度20-25%， 節約焦爐碳化室空間，提高煉焦利用率，提高效益。保溫效果好，成焦率大幅度提高，使減少燃料使用量成為可能。 本產品利用活化燒結機制，通過選擇合適復合添加劑并控制加入量，選擇合適的工藝路線和參數，表面附著高性能微晶陶瓷耐火釉料，研制出強度高、保溫性好、耐磨性強、 熱線膨脹率低、熱震穩定性和抗滲透侵蝕優異的高性能新型耐火材料的性能指標如下
權利要求
1.一種大型焦爐用表面復合陶瓷材料，其特征在于主胚體材料由莫來石、預合成堇青石材料和結合劑及外加的水組成，制作成胚體后，再噴涂一層高性能微晶陶瓷耐火釉料， 莫來石、預合成堇青石材料和結合劑加入比例為莫來石占原始材料總重量的60-67%，預合成堇青石占原始材料總重量的20-27%，結合劑占原始材料總重量的12-16% ；外加水量占原始材料總重量的比例為水5-10% ；噴涂高性能微晶陶瓷耐火釉料占原始材料總重量的比例為0. 5-2% ο
2.根據權利要求1所述的大型焦爐用表面復合陶瓷材料，其特征在于莫來石的Al2O3 含量在40-90%之間。
3.根據權利要求1所述的大型焦爐用表面復合陶瓷材料，其特征在于預合成堇青石的Al2O3含量在25-40%之間。
4.根據權利要求1所述的大型焦爐用表面復合陶瓷材料，其特征在于結合劑為純鋁酸鈣水泥、硅微粉和a-Al203微粉中的一種或兩種以及兩種以上的混合。
5.根據權利要求1所述的大型焦爐用表面復合陶瓷材料，其特征在于高性能微晶陶瓷耐火釉料所用原始材料由長石、粘土粉、硅粉、滑石粉和采用復合添加劑組成，并外加的水混合而成。
6.根據權利要求5所述的大型焦爐用表面復合陶瓷材料，其特征在于長石占原始材料總重量的30-50%，粘土粉占原始材料總重量的2-10%，硅粉占原始材料總重量的 20-50%，滑石粉占原始材料總重量的10-20%，復合添加劑占原始材料總重量的0. 15-1%； 外加水量分別占原始材料的比例為40-100%。
7.根據權利要求5所述的大型焦爐用表面復合陶瓷材料，其特征在于復合添加劑為羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸鈉、糊精中的一種或兩種以及兩種以上的組合。
8.根據權利要求1所述大型焦爐用表面復合陶瓷材料的制備方法，其特征在于步驟一、取上述技術方案所述的莫來石60-67 %、預合成堇青石20-27 %、結合劑12-16 %，放入強制攪拌機預混10-15min，將混合好的料加入水5_10%，繼續攪拌5-lOmin，將原料制成混凝土漿體；步驟二、采用振動減壓成型成型方式即-將制成的混凝土漿體注入事先組裝好的模具內，進行高頻振動和真空處理，除去氣泡；步驟三、濕法保溫養護，溫度不低于5°C， 待凝固成型后脫模；步驟四、將脫出的素坯放在溫度不低于5°C的環境中繼續濕法養護；步驟五、養護后，放入干燥器烘干，烘干溫度常溫-500°C，時間大于60小時；步驟六、將干燥好的素坯表面采用高壓噴槍進行高壓風噴吹和噴涂性能微晶陶瓷耐火釉料，噴涂厚度在 0. 5-2. 5mm ；步驟七、常溫進行干燥；步驟八、將干燥好的素坯放入高溫窯內，封閉爐門，加溫燒結，燒結溫度大于1240°C，高溫保持時間為> 5小時，燒結后出爐，制成焦爐用高溫燒結表面附著高性能微晶陶瓷耐火釉料的莫來石一堇青石預制大磚。
全文摘要
本發明公開了一種熱膨脹系數小、導熱率低、熱震穩定性和耐磨性好的大型焦爐用表面復合陶瓷材料以及它的制備方法，這種表面復合陶瓷材料原始材料由莫來石、預合成堇青石材料和結合劑組成。莫來石占原始材料總重量的60-67％，預合成堇青石占原始材料總重量的20-27％，結合劑占原始材料總重量的12-16％；外加水量占原始材料總重量的比例為水5-10％；混合后，經減壓成型的方式制作成坯體后，再噴涂一層高性能微晶陶瓷耐火釉料，進行高溫燒結后就得到這種復合陶瓷材料。
文檔編號C04B35/185GK102336564SQ201110159520
公開日2012年2月1日 申請日期2011年6月11日 優先權日2011年6月11日
發明者張利新, 張燕, 李宏偉, 王玉霞 申請人:中鋼集團耐火材料有限公司