一种节能型热风炉用高导热硅砖制造技术

一种节能型热风炉用高导热硅砖，其组成成分按重量份数为：粒度为3‑1mm的硅砂颗粒35~45份；粒度为1‑0mm的硅砂颗粒10~20份；粒度＜0.088mm硅砂细粉30~45份；硅溶胶结合剂4~8份；矿化剂纳米碳酸钙3~5份；复合添加剂2~6份；粒度＜0.043mm的α‑Al2O3 0.5~2份；铁磷0.5~2份；锂辉石0.5~2份。本发明专利技术所述节能型热风炉用高导热硅砖，通过添加含硅质氧化物和非氧化物等复合添加剂，及矿化效果更好的矿化剂，使得在烧结过程中硅砖颗粒及基质间晶型转变的同步性更好，在高温下由于晶型变化而产生的膨胀更均匀，达到内部结构更加致密化和最理想的矿相组成。

A High Thermal Conductivity Silicon Brick for Energy-saving Hot Blast Furnace

A high thermal conductive silicon brick for energy-saving hot blast stove is composed of 35 to 45 silica sand particles with a particle size of 3 mm, 10 to 20 silica sand particles with a particle size of 1 mm, 30 to 45 silica sand particles with a particle size of less than 0.088 mm, 4 to 8 silica sol binders, 3 to 5 nano-calcium carbonate mineralizers, 2 to 6 composite additives, 0.5 to 2 alpha Al2O3 particles with a particle size of less than 0.043 mm, 0.5 to 2 iron and phosphorus particles. Spodumene is 0.5~2 parts. The high thermal conductive silicon brick used in the energy-saving hot blast stove of the invention can make the intergranular transformation of silicon brick particles and matrix more synchronous during sintering process by adding composite additives including siliceous oxides and non-oxides and better mineralizers, and the expansion caused by the crystalline transformation is more uniform at high temperature, so as to achieve more compact internal structure and the most ideal mineral. Phase composition.

【技术实现步骤摘要】
一种节能型热风炉用高导热硅砖
本专利技术涉及耐火材料
，具体为一种节能型热风炉用高导热硅砖。
技术介绍
我国目前约有1480座高炉，平均炉容约770m3，与高炉配套的热风炉数量在5000座以上，常用的热风炉有耐火球式、内燃式、外燃式、顶燃式等，它供给高炉的热量约占高炉生产耗热的19％。实践表明，热风温度每提高100℃，可以降低焦比10-20kg/t铁。热风炉的风温从21世纪初的平均1005℃提高到2016年的平均1140.8℃，但比2015年同期降低25.4℃，与国外先进水平相差80℃—120℃，甚至有的热风炉风温仅为891.29℃，仅有50余座高炉配套热风炉的风温超过1200℃，这是我国炼铁燃料比偏高的主要原因之一。国际先进水平的燃料比是低于500㎏/t,我国的燃料比是540㎏/t—550㎏/t，56家钢协会员单位的平均燃料比是527.57㎏/t，只有宝钢等3家企业的燃料比低于500㎏/t，因此必须要想办法提高热风炉风温。高风温、高效率热风炉对高炉节能及高效生产意义重大。热风炉是典型的蓄热式换热器，热风炉蓄热室内的格子砖是热风炉进行热交换的载体，它承担着将燃烧煤气所产生的热量传递到高炉鼓风的重要作用。比如炼铁高炉热风炉作用是把鼓风加热到要求的温度，用以提高高炉的效益和效率；它是按“蓄热”原理工作的。在燃烧室里燃烧煤气，高温废气通过格子砖并使之蓄热，当格子砖充分加热后，热风炉就可改为送风，此时有关燃烧各阀关闭，送风各阀打开，冷风经格子砖而被加热并送出。格子砖蓄热和放热效率高低直接影响到热风温度的高低和热风炉热效率。为充分利用热风炉格子砖的蓄放热潜能，通常采取增加格子砖的换热面积，改变格子砖的材质、增加密度、提高热导率等措施。但是改变格子砖的结构与材质涉及到格子砖物理及化学指标的改变，继而影响到热风炉成本、寿命、安全性和稳定性。目前来说硅砖还是热风炉最经济实惠的格子砖耐材。在格子砖设计面积达到最优化、材质不能改变的情况下，提高材质本身的热导率和密度能有效提高热风炉格子砖在燃烧期的吸热速度和吸热量，热量可迅速传入砖的内部储存起来；提高在送风期格子砖的放热速度和放热量，迅速向外释放内部储存的热量，达到减少燃烧期和送风期时间或提高热风温度的目的。申请号为CN201310146445.6的专利技术专利，公开了一种焦炉用高导热硅砖及其制备方法，其技术特点是通过化学反应调整了硅砖内部的微观结构，使导热性能提高，但是，其高导热硅砖是使用在炭化室炉墙上，使得在同样的时间里燃烧室各火道传递到炭化室内的热量更多，其作用机理和传导方式与热风炉均有不同。硅质材料具有良好的抗酸性渣侵蚀的能力，荷重软化温度高，高温体积稳定性好，常以格子砖形式用于热风炉高温区，是热风炉非常重要的耐火材料。国外日本、德国具有高致密、高导热硅砖产品，而国内目前只有中钢耐火生产过焦炉用高致密高导热硅砖。热风炉的使用温度比焦炉高200℃以上，对硅砖的高温蠕变性有特殊要求，因此热风炉硅砖的制作技术比焦炉硅砖的制作技术有显著差异，生产难度更大，所以在此之前一直没有热风炉使用高导热硅砖的先例，一直使用的是普通热风炉用硅砖。本专利技术的热风炉用高导热硅砖将对高炉的节能减排起到积极的推动作用。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种节能型热风炉用高导热硅砖。本专利技术要解决的第二个技术问题是采用复合矿化剂促进产品平稳、定向转化的制备方法，提供一种节能型热风炉用高导热硅砖的制备方法，采用精准矿相烧成技术，控制矿物组成达到最理想状态。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种节能型热风炉用高导热硅砖，所述高导热硅砖的组成成分按重量份数为：粒度为3-1mm的硅砂颗粒35～45份；粒度为1-0mm的硅砂颗粒10～20份；粒度＜0.088mm硅砂细粉30～45份；硅溶胶结合剂4～8份；矿化剂纳米碳酸钙3～5份；复合添加剂2.5～8份；粒度＜0.043mm的α-Al2O30.5～2份；铁磷0.5～2份；锂辉石0.5～2份。为了进一步改进技术方案，本专利技术复合添加剂为金属Si、SiC和Si3N4，其中SiC与Si3N4取其中的一种或两种。为了进一步改进技术方案，本专利技术用ρ-Al2O3代替α-Al2O3。为了进一步改进技术方案，本专利技术用石灰乳、氢氧化钙、钠长石和萤石中的一种或几种代替矿化剂纳米碳酸钙。为了进一步改进技术方案，本专利技术用水玻璃代替硅溶胶结合剂。一种节能型热风炉用高导热硅砖，将上述各粒度的组成成分按重量百分比，分别加料混合，按照先粗后细的原则，先在湿碾机里混练，待颗粒与细粉混合均匀后加结合剂，混合以后再加入矿化剂，将结合剂和添加剂在泥料中混炼均匀；用压砖机机压成坯，再把坯体送入温度为120℃～150℃的干燥器中干燥24小时；烘干后入窑高温烧结，升温速率为15℃/h,最高烧成温度为1450℃，保温50小时后，以20℃/h的冷却速率冷却至常温，产品出窑。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术所述节能型热风炉用高导热硅砖，通过添加含硅质氧化物和非氧化物等复合添加剂，及矿化效果更好的矿化剂，使得在烧结过程中硅砖颗粒及基质间晶型转变的同步性更好，在高温下由于晶型变化而产生的膨胀更均匀，达到内部结构更加致密化和最理想的矿相组成。添加剂硅质非氧化物Si在升温过程中先产生液相，很好地缓解硅砖在烧结过程中的膨胀应力，避免了由于应力缓解不及时造成的较大空隙，产生裂纹及其它缺陷，同时该物质的氧化可填充颗粒间的气孔。本专利技术硅砖内部孔隙分布均匀，且孔径比普通硅砖小，结构更加均匀致密，使本专利技术硅砖的导热率有了很大程度的提高，由原先的1.8W·m-1·k-1左右提高到2.2W·m-1·k-1左右，从而对热风炉风温产生有益影响，有利于节能减排、低碳环保。具体实施方式通过下面的实施例可以详细的解释本专利技术，公开本专利技术的目的旨在保护本专利技术范围内的一切技术改进。实施例1：以重量份数计，加入粒度为3-1mm的硅砂颗粒42份，粒度为1-0mm的硅砂颗粒20份，粒度＜0.088mm硅砂细粉32份，复合添加剂(SiC+金属Si)2.5份，其他添加剂(铁磷+锂辉石)2.5份，外加矿化剂纳米碳酸钙5.0份，外加硅溶胶结合剂5.0份。将上述原料称好后，放入湿碾机，混练30分钟，用压砖机机压成坯，再把坯体送入温度为120℃～150℃的干燥器中干燥24小时。烘干后入窑高温烧结，升温速率约为15℃/h,烧成温度为1450℃，保温时间为50小时，冷却速率为20℃/h，冷却至常温，产品出窑。实施例2：以重量份数计，加入粒度为3-1mm的硅砂颗粒45份，粒度为1-0mm的硅砂颗粒15份，粒度＜0.088mm硅砂细粉32份，复合添加剂(SiC+金属Si+α-Al2O3)5.5份，其他添加剂(铁磷+锂辉石)2.0份，外加矿化剂纳米碳酸钙3.0份，外加硅溶胶结合剂6.0份。将上述原料称好后，放入湿碾机，混练30分钟，用压砖机机压成坯，再把坯体送入温度为120℃-150℃的干燥器中干燥36小时。烘干后入窑高温烧结，升温速率约为15℃/h,烧成温度为1400℃，保温时间为54小时，冷却速率为20℃/h，冷却至常温，产品出窑。实施例3：以重量份数计，加入粒度为3-1mm的硅砂颗粒35份，粒度为1-0m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种节能型热风炉用高导热硅砖，其特征是：所述高导热硅砖的组成成分按重量份数为：粒度为3‑1mm的硅砂颗粒35~45份；粒度为1‑0mm的硅砂颗粒10~20份；粒度＜0.088mm硅砂细粉30~45份；硅溶胶结合剂 4~8份；矿化剂纳米碳酸钙3~5份；复合添加剂 2~6份；粒度＜0.043mm的α‑Al2O3 0.5~2份；铁磷0.5~2份；锂辉石0.5~2份。

【技术特征摘要】
1.一种节能型热风炉用高导热硅砖，其特征是：所述高导热硅砖的组成成分按重量份数为：粒度为3-1mm的硅砂颗粒35~45份；粒度为1-0mm的硅砂颗粒10~20份；粒度＜0.088mm硅砂细粉30~45份；硅溶胶结合剂4~8份；矿化剂纳米碳酸钙3~5份；复合添加剂2~6份；粒度＜0.043mm的α-Al2O30.5~2份；铁磷0.5~2份；锂辉石0.5~2份。2.如权利要求1所述的节能型热风炉用高导热硅砖，其特征是：所述复合添加剂为金属Si、SiC和Si3N4，其中SiC与Si3N4取其中的一种或两种。3.如权利要求2所述的节能型热风炉用高导热硅砖，其特征是：所述金属Si所占的重量份数为0.5~2份。4.如权利要求1所述的节能型热风炉用高导热硅砖，其特征是：用ρ-Al2...

【专利技术属性】
技术研发人员：薄钧，张永忠，郑德胜，甘菲芳，邓俊杰，姜伟忠，王玉霞，唐莉，刘勇，王建武，陈志勇，
申请(专利权)人：中钢集团耐火材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41