本發明屬于耐火材料
技術領域：
，具體的說，涉及了一種低蠕變焦寶石復合耐火磚及其制備方法和應用。
背景技術：
：在現代碳素工業中，用焙燒爐生產陽極碳塊已經十分普遍，碳素焙燒爐的主要任務是焙燒電解鋁用陽極碳塊。現有技術的焙燒爐火道墻由粘土磚砌筑而成，燃料在火道內進行燃燒，并通過高載荷紅柱石復合耐火磚材料將熱量傳遞給臨近料箱內的陽極碳塊，陽極碳塊在不接觸火焰的氣氛中焙燒。所以，耐火材料在陽極焙燒爐中除了要經受長期的高溫、高壓外，還要承受周期性的溫度變化，因此，對耐火材料的要求是高溫蠕變率低，荷重軟化溫度高、比較好的熱震穩定性。而在我國目前的市場上，碳素焙燒爐用耐火材料生產雖然已非常普遍，但是，無論是粘土質耐火材料還是高鋁質耐火材料或一般的蠕變耐火材料都存在荷重軟化點不高、熱震穩定性差、長時間使用蠕變率大等缺點，會導致火道墻過早的出現變形，損壞，陽極碳塊生產受到很大影響。為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。技術實現要素：本發明的目的是針對現有技術的不足，從而提供一種具有較高的熱震性、較高的荷重軟化溫度和較好的熱穩定性的低蠕變焦寶石復合耐火磚。為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：包括主料和添加劑，所述主料包括下述質量百分數的原料：焦寶石超大顆粒5%～15%、焦寶石大顆粒15%～35%、焦寶石小顆粒10%～20%、硅線石小顆粒5%～15%、焦寶石微粉15%～35%、結合粘土細粉10%～20%；所述添加劑的質量為所述主料質量的4.5%～5.5%。基于上述，所述主料包括下述質量百分數的原料：焦寶石超大顆粒5%、焦寶石大顆粒30%、焦寶石小顆粒15%、硅線石小顆粒10%、焦寶石微粉25%、結合粘土細粉15%。基于上述，所述焦寶石超大顆粒的粒度為3mm～4mm；所述焦寶石大顆粒的粒度為1mm～3mm。基于上述，所述焦寶石小顆粒的粒度為小于1mm；所述硅線石小顆粒的粒度小于1mm。基于上述，所述焦寶石微粉的粒度小于0.043mm、所述結合粘土細粉的粒度小于0.074mm。基于上述，所述添加劑為紙漿水。其中，所述主料包括骨料和細料，所述低蠕變焦寶石復合耐火磚以原料中的焦寶石超大顆粒、焦寶石大顆粒、焦寶石小顆粒、硅線石小顆粒為骨料，以焦寶石微粉、結合粘土細粉為細料，通過所述添加劑進行混合。本發明還提供一種所述的低蠕變焦寶石復合耐火磚的制備方法，包括以下步驟：（1）按照上述質量百分數計算，將焦寶石超大顆粒、焦寶石大顆粒、焦寶石小顆粒、硅線石小顆粒及添加劑進行混碾制得預制泥料；然后向所述預制泥料中加入焦寶石微粉、結合粘土細粉并進行混碾制得混碾泥料；（2）將所述混碾泥料壓制成磚坯，所述磚坯經干燥煅燒后制得所述低蠕變焦寶石復合耐火磚。基于上述，所述步驟（2）包括：所述步驟（2）包括：將所述混碾泥料壓制成磚坯，將所述磚坯在溫度為60℃～130℃條件下進行干燥24小時～36小時；然后將干燥后的所述磚坯在1450℃～1480℃的溫度下進行煅燒10小時～24小時，從而制得所述低蠕變焦寶石復合耐火磚。本發明還提供一種上述低蠕變焦寶石復合耐火磚的應用，所述低蠕變焦寶石復合耐火磚應用于碳素焙燒爐中。本發明所提供的低蠕變焦寶石復合耐火磚原料中各成分的性能作用如下：硅線石：夕線石也叫矽線石或硅線石，它是一種褐色、淺綠色、淺藍色或白色的玻璃狀硅酸鹽礦物，主要成分為氧化硅和氧化鋁。夕線石的晶體為柱狀或針狀，這些晶體聚合在一起常呈纖維狀或放射狀，具有絲的光澤或玻璃光澤。夕線石加熱后可變成莫來石，被用作高級耐火材料。焦寶石：又稱一級硬質粘土熟料，是多種含鋁硅酸鹽的混合物，主要化學成分為Al2O3和SiO2，伴有少量Fe2O3和微量的Na2O、K2O，經高溫煅燒后具有體積穩定、強度大及吸水率小等特性，其耐火度可達1750℃以上，從而使得制備的所述低蠕變焦寶石復合耐火磚具有較高的抗熱震性能和較好的耐熱性能。結合粘土：結合粘土主要為高嶺石、氧化硅與氧化鋁，色白而耐火，為配制瓷土之主要原料，是一種高可塑性粘土。結合粘土細粉的性能受諸多因素影響，與礦物成分、礦物性能、礦物結晶特征、礦物的顆粒大小、電解質類型、粘土的成因規律和加工工藝等因素有密切的關系。本案中選取氧化鋁含量為34%～37%、氧化鐵小于1.5%的優質結合粘土，利用其較好的粘結性和可塑性使得各顆粒和微粉之間粘結緊密且使得低蠕變焦寶石復合耐火磚坯成型性更強。本發明相對現有技術具有突出的實質性特點和顯著的進步，具體的說，本發明將不同粒度的焦寶石、硅線石、結合粘土和添加劑進行混合，使得制備的磚坯各個部位成分配比搭配一致，保證了煅燒所得的低蠕變焦寶石復合耐火磚各部位性能的一致性，同時原料中含有大量棱角突出的粒度料，增大了臨界粒度，為低蠕變焦寶石復合耐火磚提供了牢固的骨架結構使其在使用過程中不易產生變形。同時，分別利用焦寶石、硅線石、結合粘土細粉的耐燒特性和較好的成型性及硅線石在煅燒過程形成的具有抗熱沖擊力、抗渣性強、荷重轉化點高的莫來石，使得制備的低蠕變焦寶石復合耐火磚具有高荷軟、低蠕變、高抗熱震性能，從而提高了應用所述低蠕變焦寶石復合耐火磚砌筑火道墻的碳素焙燒爐使用壽命。且該方法采用的原料易得、成分搭配合理，制備步驟簡單。具體實施方式下面通過具體實施方式，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。實施例1本實施例提供一種低蠕變焦寶石復合耐火磚，它包括骨料、細料和紙漿水，其中，所述紙漿水的質量為所述骨料和所述細料總質量的4.5%；所述骨料和所述細料包括下述質量百分數的原料：焦寶石超大顆粒5%、焦寶石大顆粒30%、焦寶石小顆粒15%、硅線石小顆粒10%、焦寶石微粉25%、結合粘土細粉15%。其中，所述焦寶石超大顆粒的粒度為3mm～4mm、所述焦寶石大顆粒的粒度為1mm～3mm、所述焦寶石小顆粒的粒度為小于1mm、所述硅線石小顆粒的粒度小于1mm、所述焦寶石微粉的粒度小于0.043mm、所述結合粘土細粉的粒度小于0.074mm。各原料中的化學成分如表1所示。表1、各原料主要化學成分原料Al2O3Fe2O3K2O+NaOSiO2硅線石小顆粒55%～58%≤1.1%≤1.0%--焦寶石超大顆粒、大顆粒、小顆粒、微粉≥45%≤1.0%≤1.0%--結合粘土細粉34%～37%≤1.5%≤0.5%--本實施例還提供一種所述低蠕變焦寶石復合耐火磚的制備方法，具體制備步驟包括：分別將硅線石、焦寶石、結合粘土進行粉碎制得上述粒度的原料。將上述質量百分數的焦寶石超大顆粒、焦寶石大顆粒、焦寶石小顆粒、硅線石小顆粒和紙漿水4.5%進行混碾3分鐘～5分鐘制得預制泥料；然后向所述預制泥料中加入所述焦寶石微粉、所述結合粘土細粉并進行混碾10分鐘～20分鐘，制得混碾泥料。采用壓力噸位大于315噸的制磚機將所述混碾泥料壓制成磚坯，然后將所述磚坯放入隧道式干燥洞中進行干燥24小時，其中控制所述隧道式干燥洞的進口溫度為60℃、出口溫度為130℃；將干燥后的所述磚坯裝入燃氣隧道窯中在1480℃的溫度下進行煅燒10小時，從而制得所述低蠕變焦寶石復合耐火磚。經檢測，本實施例制得的所述低蠕變焦寶石復合耐火磚密度為2.31g/cm3。由本實施例提供的制備方法制備的低蠕變焦寶石復合耐火磚，可應用于砌筑碳素焙燒爐火道墻。實施例2本實施例提供一種低蠕變焦寶石復合耐火磚，具體原料成分與實施例1大致相同，不同之處在于，本實施例中，所述紙漿水的質量為所述骨料和所述細料總質量的5%，所述骨料和所述細料包括下述質量百分數的原料：焦寶石超大顆粒6%、焦寶石大顆粒29%、焦寶石小顆粒16%、硅線石小顆粒11%、焦寶石微粉22%、結合粘土細粉16%。本實施例所述的低蠕變焦寶石復合耐火磚的制備方法與實施例1中的制備方法大致相同，不同之處在于：將所述混碾泥料壓制成磚坯，然后將所述磚坯放入隧道式干燥洞中進行干燥30小時，其中控制所述隧道式干燥洞的進口溫度為60℃、出口溫度為130℃；將干燥后的所述磚坯裝入燃氣隧道窯中在1470℃的溫度下進行煅燒12小時；從而制得所述低蠕變焦寶石復合耐火磚。經檢測，本實施例制得的所述低蠕變焦寶石復合耐火磚密度為2.29g/cm3。由本實施例提供的制備方法制備的低蠕變焦寶石復合耐火磚，可應用于砌筑碳素焙燒爐火道墻。實施例3本實施例提供一種低蠕變焦寶石復合耐火磚，具體原料成分與實施例1大致相同，不同之處在于，本實施例中，所述紙漿水的質量為所述骨料和所述細料總質量的5.5%，所述骨料和所述細料包括下述質量百分數的原料：焦寶石超大顆粒7%、焦寶石大顆粒30%、焦寶石小顆粒18%、硅線石小顆粒10%、焦寶石微粉23%、結合粘土細粉12%。本實施例所述的低蠕變焦寶石復合耐火磚的制備方法與實施例1中的制備方法大致相同，不同之處在于：將所述混碾泥料壓制成磚坯，然后將所述磚坯放入隧道式干燥洞中進行干燥24小時，其中控制所述隧道式干燥洞的進口溫度為60℃、出口溫度為130℃；然后將干燥后的磚坯在1450℃的溫度下進行煅燒20小時，從而制得所述低蠕變焦寶石復合耐火磚。經檢測，本實施例制得的所述低蠕變焦寶石復合耐火磚密度為2.32g/cm3。由本實施例提供的制備方法制備的低蠕變焦寶石復合耐火磚，可應用于砌筑碳素焙燒爐火道墻。低蠕變焦寶石復合耐火磚性能檢測：分別對實施例1～3制備的低蠕變焦寶石復合耐火磚中Al2O3、Fe2O3含量、顯氣孔率、常溫耐壓強度和1350℃高溫抗折強度性能進行檢測，并在0.2MPa壓力、1280℃煅燒25小時和50小時的蠕變率進行檢測，檢測結果如表2所示。表2、低蠕變焦寶石復合耐火磚性能檢測從上表中可以看出：實施例1～3提供的低蠕變焦寶石復合耐火磚的軟化點大于1450℃、常溫耐壓強度大于54MPa、蠕變率絕對值小于0.4%、顯氣孔率介于13%～15%之間、熱膨脹率小于0.7%，因此所述低蠕變焦寶石復合耐火磚各項性能指標符合GB/T3994-2013規定的指標，所述低蠕變焦寶石復合耐火磚具有載荷軟化溫度高、低蠕變、高抗熱震的性能，能應用于砌筑碳素焙燒爐火道墻來焙燒生產陽極碳塊。最后應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案范圍當中。當前第1頁1 2 3