铝矾土复合耐火砖及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种铝矾土复合耐火砖，包括主料和添加剂，所述主料包括下述质量百分数的原料：铝矾土熟料大颗粒20%～35%、铝矾土熟料小颗粒15%～30%、结合粘土细粉5%～15%、铝矾土熟料细粉15%～30%和红柱石微粉5%～20%；所述添加剂的质量为所述主料质量的4.5%～5.5%。本发明专利技术还提供一种上述铝矾土复合耐火砖的制备方法和应用。所述铝矾土复合耐火砖成分搭配合理且具有良好的热震性、较好的热稳定性和较高的荷重软化温度，从而提高了应用所述铝矾土复合耐火砖砌筑火道墙的碳素焙烧炉使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于耐火材料
，具体的说，涉及了一种铝矾土复合耐火砖及其制备方法和应用。
技术介绍
在现代碳素工业中，用焙烧炉生产阳极碳块已经十分普遍，碳素焙烧炉的主要任务是焙烧电解铝用阳极碳块。现有技术的焙烧炉火道墙由粘土砖砌筑而成，燃料在火道内进行燃烧，并通过高载荷红柱石复合耐火砖材料将热量传递给临近料箱内的阳极碳块，阳极碳块在不接触火焰的气氛中焙烧。所以，耐火材料在阳极焙烧炉中除了要经受长期的高温、高压外，还要承受周期性的温度变化，因此，对耐火材料的要求是高温蠕变率低，荷重软化温度高、比较好的热震稳定性。而在我国目前的市场上，碳素焙烧炉用耐火材料生产虽然已非常普遍，但是，无论是粘土质耐火材料还是高铝质耐火材料或一般的蠕变耐火材料都存在荷重软化点不高、热震稳定性差、长时间使用蠕变率大等缺点，会导致火道墙过早的出现变形，损坏，阳极碳块生产受到很大影响。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种具有较高的热震性、较高的荷重软化温度和较好的热稳定性的铝矾土复合耐火砖。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种铝矾土复合耐火砖，包括主料和添加剂，所述主料包括下述质量百分数的原料：铝矾土熟料大颗粒20%～35%、铝矾土熟料小颗粒15%～30%、结合粘土细粉5%～15%、铝矾土熟料细粉15%～30%和红柱石微粉5%～20%；所述添加剂的质量为所述主料质量的4.5%～5.5%。基于上述，所述主料包括下述质量百分数的原料：铝矾土熟料大颗粒30%、铝矾土熟料小颗粒27%、结合粘土细粉10%、铝矾土熟料细粉28%和红柱石微粉5%。基于上述，所述铝矾土熟料大颗粒的粒度为1 mm～3 mm；所述铝矾土熟料小颗粒的粒度小于1 mm。基于上述，所述红柱石微粉的粒度小于0.043 mm。基于上述，所述结合粘土细粉的粒度小于0.074 mm、所述铝矾土熟料细粉的粒度小于0.074 mm。基于上述，所述添加剂为纸浆水。其中，所述主料包括骨料和细料，所述铝矾土复合耐火砖以原料中的铝矾土熟料大颗粒、铝矾土熟料小颗粒为骨料，以结合粘土细粉、铝矾土熟料细粉和红柱石微粉为细料，通过所述铝矾土熟料细粉进行混合。本专利技术还提供一种所述的铝矾土复合耐火砖的制备方法，包括以下步骤：（1）按照上述质量百分数的原料计算，将铝矾土熟料大颗粒、铝矾土熟料小颗粒及添加剂进行混碾制得预制泥料；然后向所述预制泥料中加入结合粘土细粉、铝矾土熟料细粉和红柱石微粉并进行混碾制得混碾泥料；（2）将所述混碾泥料压制成砖坯，所述砖坯经干燥、煅烧后制得所述铝矾土复合耐火砖。基于上述，所述步骤（2）包括：将所述混碾泥料压制成砖坯，并将所述砖坯在温度为60℃～130℃条件下进行干燥24小时～36小时；然后将干燥后的所述砖坯在1450℃～1480℃的温度下进行煅烧10小时～24小时，从而制得所述铝矾土复合耐火砖。本专利技术还提供一种上述铝矾土复合耐火砖的应用，所述铝矾土复合耐火砖应用于碳素焙烧炉中。本专利技术所提供的铝矾土复合耐火砖原料中各成分的性能作用如下：铝矾土熟料：是指铝矾土矿物经过煅烧后的物料，其主要成分为水铝石和高铝硅石，具有较高的耐烧性能，常用来制备各种高铝砖，是冶金工业和其它工业广泛使用的耐火或防腐材料。红柱石：晶体属正交（斜方）晶系的岛状结构硅酸盐矿物，红柱石在砖坯煅烧过程中会发生不可逆的晶体转化形成具有良好的莫来石网络的莫来石，从而使其具有1800℃以上的耐火性能，且耐骤冷骤热、机械强度大、抗热冲击力和抗渣性强、荷重转化点高，并具有极高的化学稳定性和极强的抗化学腐蚀性，从而使得制备的所述铝矾土复合耐火砖具有高荷软、低蠕变、高抗热震性能。结合粘土：结合粘土主要为高岭石、氧化硅与氧化铝，色白而耐火，为配制瓷土之主要原料，是一种高可塑性粘土。结合粘土细粉的性能受诸多因素影响，与矿物成分、矿物性能、矿物结晶特征、矿物的颗粒大小、电解质类型、粘土的成因规律和加工工艺等因素有密切的关系。本案中选取氧化铝含量为34%～37%、氧化铁小于1.5%的优质结合粘土，利用其较好的粘结性和可塑性使得各颗粒和微粉之间粘结紧密且使得铝矾土复合耐火砖坯成型性更强。本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术将不同粒度的铝矾土熟料、红柱石、结合粘土和铝矾土熟料进行混合，使得制备的砖坯各个部位成分配比搭配一致，保证了煅烧所得的铝矾土复合耐火砖各部位性能的一致性，同时原料中含有大量棱角突出的粒度料，增大了临界粒度，为铝矾土复合耐火砖提供了牢固的骨架结构使其在使用过程中不易产生变形。同时，分别利用铝矾土熟料、红柱石、结合粘土的耐烧特性和较好的成型性及红柱石在煅烧过程形成的具有抗热冲击力、抗渣性强、荷重转化点高的莫来石，使得制备的铝矾土复合耐火砖具有高荷软、低蠕变、高抗热震性能，从而提高了应用所述铝矾土复合耐火砖砌筑火道墙的碳素焙烧炉使用寿命。且该方法采用的原料易得、成分搭配合理，制备步骤简单。具体实施方式下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例1本实施例提供一种铝矾土复合耐火砖，它包括骨料、细料和纸浆水，其中，所述纸浆水的质量为所述骨料和所述细料总质量的4.5%；所述骨料和所述细料包括下述质量百分数的原料：铝矾土熟料大颗粒30%、铝矾土熟料小颗粒27%、结合粘土细粉10%、铝矾土熟料细粉28%和红柱石微粉5%。其中，所述铝矾土熟料大颗粒的粒度为1 mm～3 mm、所述铝矾土熟料小颗粒的粒度小于1 mm、所述红柱石微粉的粒度小于0.043 mm、所述结合粘土细粉的粒度小于0.074mm、所述铝矾土熟料细粉的粒度小于0.074mm。各原料中的化学成分如表1所示。表1、各原料主要化学成分原料Al2O3Fe2O3K2O+NaO烧失量红柱石微粉55%～58%≤1.1%≤1.0%--铝矾土熟料大颗粒、小颗粒、细粉≥80%≤1.5%≤0.6%--结合粘土细粉34%～37%≤1.5%≤0.5%11%～13%本实施例还提供一种所述铝矾土复合耐火砖的制备方法，具体制备步骤包括：分别将铝矾土熟料、红柱石、结合粘土进行粉碎制得上述粒度的原料。将上述质量百分数的所述铝矾土熟料大颗粒、所述铝矾土熟料小颗粒和所纸浆水进行混碾3分钟～5分钟制得预制泥料；然后向所述预制泥料中加入所述结合粘土细粉、所述铝矾土熟料细粉和所述红柱石微粉并进行混碾10分钟～20分钟，制得混碾泥料。采用压力吨位大于315吨的制砖机将所述混碾泥料压制成砖坯，然后将所述砖坯放入隧道式干燥洞中进行干燥24小时，其中控制所述隧道式干燥洞的进口温度为60℃、出口温度为130℃；将干燥后的所述砖坯装入燃气隧道窑中在1470℃的温度下进行煅烧10小时，从而制得所述铝矾土复合耐火砖。经检测，本实施例制得的所述铝矾土复合耐火砖密度为2.52 g/cm3。由本实施例提供的制备方法制备的铝矾土复合耐火砖，可应用于砌筑碳素焙烧炉火道墙。实施例2本实施例提供一种铝矾土复合耐火砖，具体原料成分与实施例1大致相同，不同之处在于，本实施例中所述纸浆水的质量为所述骨料和所述细料总质量的5%，所述骨料和所述细料包括下述质量百分数的原料：铝矾土熟料大颗粒31%、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝矾土复合耐火砖，包括主料和添加剂，其特征在于，所述主料包括下述质量百分数的原料：铝矾土熟料大颗粒20%～35%、铝矾土熟料小颗粒15%～30%、结合粘土细粉5%～15%、铝矾土熟料细粉15%～30%和红柱石微粉5%～20%；所述添加剂的质量为所述主料质量的4.5%～5.5%。

【技术特征摘要】
1.一种铝矾土复合耐火砖，包括主料和添加剂，其特征在于，所述主料包括下述质量百分数的原料：铝矾土熟料大颗粒20%～35%、铝矾土熟料小颗粒15%～30%、结合粘土细粉5%～15%、铝矾土熟料细粉15%～30%和红柱石微粉5%～20%；所述添加剂的质量为所述主料质量的4.5%～5.5%。2.根据权利要求1所述的铝矾土复合耐火砖，其特征在于，所述主料包括下述质量百分数的原料：铝矾土熟料大颗粒30%、铝矾土熟料小颗粒27%、结合粘土细粉10%、铝矾土熟料细粉28%和红柱石微粉5%。3.根据权利要求2所述的铝矾土复合耐火砖，其特征在于，所述铝矾土熟料大颗粒的粒度为1 mm～3 mm；所述铝矾土熟料小颗粒的粒度小于1 mm。4.根据权利要求3所述的铝矾土复合耐火砖，其特征在于，所述红柱石微粉的粒度小于0.043 mm。5.根据权利要求4所述的铝矾土复合耐火砖，其特征在于，所述结合粘土细粉的粒度小于0.074 mm、所述铝矾土熟料细粉的粒度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王法河，贺延奎，
申请(专利权)人：济源市金峰耐火材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41