一种轻量红外辐射节能焦炉炉门预制件的制备方法技术

一种轻量红外辐射节能焦炉炉门预制件的制备方法，涉及一种焦炉炉门预制件制备方法。为了解决焦炉炉门耐火材料无法满足轻量低导、高强度和强化辐射的节能和长寿要求。炉门预制件本体原料由熔融石英，α

【技术实现步骤摘要】
一种轻量红外辐射节能焦炉炉门预制件的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种焦炉炉门预制件的制备方法。

技术介绍

[0002]焦炉是炼焦行业投资巨大的重要设备，为冶炼行业提供重要的焦炭与煤气，目前焦炉的工作温度大约在900℃
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1100℃，使用寿命在30年以上。但是，相对于焦炉的长寿命，焦炉炉门长期受到炼焦产物的化学侵蚀、开闭时的热冲击、积碳清理时的机械损伤，导致其使用寿命一般在1～3年。在实际生产过程中，焦炉炉门的修补大大影响了焦炉的正常运行，而焦炉炉门的损坏常常是从耐火材料的脱落、破碎、开裂等开始的，因此，焦炉炉门内衬材料必须同时具备热震稳定性好、强度高、导热率低等特性，从而保证整个炉门结构稳定。
[0003]传统粘土砖价格便宜、强度高，是早期焦炉炉门耐火材料的常用选择。但粘土砖导热系数较高，保温效果较差；且粘土砖内气孔较多，热膨胀行为不匹配导致抗热震性差，使用寿命偏低。为此，开发了堇青石预制砖，如选用莫来石、堇青石、煅烧氧化铝微粉、硅微粉、铝酸钙水泥进行配料烧制。这种炉门砖的优点是强度和保温效果较粘土质炉门砖有所提升，但是其预制砖的体积密度高，成本高，节能效果随焦炉技术的成熟也难以达到理想目标。因此，如何实现焦炉炉门砖轻量化和节能，已成为现代焦炉炉门砖急需解决的问题。
[0004]专利《一种焦炉炉门砖制造方法》(CN1562893A)专利技术，制得莫来石
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堇青石质的大型预制块，改善了传统炉门砖抗热震性低、使用寿命短和机压小砖砖缝多、抗渗透侵蚀能力差等缺点。该专利虽然提高了焦炉炉门的密封性，延长了炉门使用寿命，但面对日益苛刻的焦炉工况，其在绿色制备以及节能环保等方面还有待提高。
[0005]专利《一种焦炉炉门衬砖的制造方法》(CN101134336B)引入了熔融石英，一方面利用低热膨胀系数熔融石英降低了衬砖整体的热膨胀系数，另一方面利用两相热膨胀系数的差异在烧成过程中自发产生微裂纹起到了微裂纹增韧的作用，提高了衬砖的抗热震性，但该专利主要针对材料抗热震性能，对材料的轻量化和节能保温并未考虑。
[0006]专利《一种焦炉炉门衬砖的釉料及其使用方法》(CN103804028A)在配方中采用的堇青石、锂辉石的热膨胀系数小，添加合适数量的硼砂，降低了成釉温度，固溶体的形成能使釉在一定温度范围内保持不流淌。但该专利主要针对材料抗热震性能和抗积碳性，对材料的体积密度和节能保温方面并未提及。
[0007]专利《一种焦炉炉门砖的釉及其制造方法》(CN200410023580.2)公开了一种利用锂辉石、粘土细粉、叶腊石和长石等搅拌均匀涂在砖表面，1250～1400℃高温烧成，然后再运到现场砌筑，其成釉温度高、生产工艺复杂、能耗高。
[0008]综合，目前公开的焦炉炉门耐火材料无法同时满足轻量低导、高强度和强化辐射的节能和长寿要求。

技术实现思路

[0009]本专利技术为了克服现有技术的不足，提出一种轻量红外辐射节能焦炉炉门预制件的
制备方法，所得焦炉炉门预制件兼具气孔率高、抗压强度高、抗热震性良好、热导率低、保温性能优良等优越性能。
[0010]本专利技术轻量红外辐射节能焦炉炉门预制件的制备方法按照以下步骤进行：
[0011]一、称取炉门衬砖本体原料、引气剂和减水剂以及红外辐射涂层原料；
[0012]所述炉门预制件本体原料由15～25wt.％的熔融石英，8～12wt.％的α
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Al2O3微粉， 5～10wt.％的矾土粉，5～10wt.％的铝酸钙水泥，2～8wt.％的二氧化硅微粉，2～5wt.％的氢氧化镁微粉和余量的焦宝石组成；
[0013]所述引气剂的量为炉门衬砖原料的0.01～0.03wt.％，减水剂的量为炉门衬砖原料的 0.1～0.2wt.％；
[0014]所述红外辐射涂层原料由30～40wt.％的硅溶胶，20～25wt.％的碳化硅粉，3～7wt.％的膨润土粉，4～7wt.％的钠钙硅玻璃粉，2～4wt.％的二硅化钼粉，0.4～1wt.％的氧化铪粉， 5～10wt.％单质硅粉和余量的酸洗碳化硅粉组成；
[0015]二、将称取的炉门衬砖原料混合均匀，再加入引气剂和减水剂，然后加水搅拌得到衬砖混合料，最后依次进行成型，养护、脱模和烘干，得到炉门衬砖坯料；
[0016]三、将红外辐射涂层原料与水混合并搅拌8
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24h，得到料浆，将料浆涂覆炉门衬砖坯料表面，进行煅烧，得到轻量红外辐射节能焦炉炉门预制件；
[0017]所述煅烧工艺为：在1100℃～1250℃条件下保温1～3h；煅烧后红外辐射涂层烧成釉层并粘附炉门衬砖表面。
[0018]本专利技术原理及有益效果为：
[0019]首先，本专利技术采用浇注的施工方式，避免了定型制品的成型和高温烧成等复杂工艺。本专利技术采用引气剂造孔法，选用的引气剂具有降低溶液的表面张力，产生封闭、独立的微孔，发泡倍数高，气泡数量多，气泡间距小，稳泡时间长等特点，尤其是克服了其它引气剂与聚羧酸系减水剂或萘系减水剂复合时出现的沉淀，析出现象。由此所得到的微孔结构，分布均匀，孔边应力场得到改善，孔结构承载能力更大，强度保持较高水平。其次，本专利技术进一步采用原位分解氢氧化镁，实现轻量化的同时形成高强度堇青石结合相，从而在显著提高材料的气孔率时控制材料的微孔化率和闭气孔比例，显著降低材料的导热系数，有效减少大量热量损失，提高保温节能效果。传统粘土砖导热系数为1.0～1.3W/(m
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K)，堇青石
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莫来石砖为0.95W/(m
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K)，而本专利技术所得预制件仅为0.5～0.8W/(m
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K)。
[0020]再次，本专利技术红外辐射涂层选用酸洗碳化硅粉作为主要原料，除了利用酸洗工艺获得纯度高的碳化硅、降低生产成本外，还利用酸洗后碳化硅表面缺陷增加，在热处理后进一步与二硅化钼和氧化铪相互作用，提升自由载流子的输送效率及杂化吸收，使得涂层具有高于0.85的高辐射系数，能够显著提高热效率、改善焦炉温度均匀性，并减少炉门处热量的散失。与此同时，与传统碳化硅相比，酸洗碳化硅亲水性增加，有利于提升碳化硅涂层的涂覆效果；酸洗碳化硅粉中还有部分原有微细含硅物质如游离SiO2，这些含硅物质在高温下生成高度关联更加稳定的Si
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O
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Si键，形成Si
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O
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Si链保护层，而玻璃粉、膨润土、氧化铪在高温下熔融，起到黏结的作用，形成一层完整、致密、附着力好的涂层，强化了碳化硅与炉门砖预制件之间的结合，使得涂层在高热震环境下使用时不易脱落；更重要的是在炉门砖预制件表面原位形成的更加致密的红外辐射涂层，其抗侵蚀能力显著提高，有效的阻止了H2S、SO2等有害物质向炉门砖预制件内的渗透，减轻了对衬砖的腐蚀，同时也可以起到不沾
焦油的作用。
[0021]最后，本专利技术制备的红外辐射釉涂覆轻量红外辐射节能焦炉炉门预制件强度高、体积密度低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻量红外辐射节能焦炉炉门预制件的制备方法，其特征在于：轻量红外辐射节能焦炉炉门预制件的制备方法按照以下步骤进行：一、称取炉门衬砖本体原料、引气剂和减水剂以及红外辐射涂层原料；所述炉门预制件本体原料由15～25wt.％的熔融石英，8～12wt.％的α
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Al2O3微粉，5～10wt.％的矾土粉，5～10wt.％的铝酸钙水泥，2～8wt.％的二氧化硅微粉，2～5wt.％的氢氧化镁微粉和余量的焦宝石组成；所述引气剂的量为炉门衬砖原料的0.01～0.03wt.％，减水剂的量为炉门衬砖原料的0.1～0.2wt.％；所述红外辐射涂层原料由30～40wt.％的硅溶胶，20～25wt.％的碳化硅粉，3～7wt.％的膨润土粉，4～7wt.％的钠钙硅玻璃粉，2～4wt.％的二硅化钼粉，0.4～1wt.％的氧化铪粉，5～10wt.％单质硅粉和余量的酸洗碳化硅粉组成；二、将称取的炉门衬砖原料混合均匀，再加入引气剂和减水剂，然后加水搅拌得到衬砖混合料，最后依次进行成型，养护、脱模和烘干，得到炉门衬砖坯料；三、将红外辐射涂层原料与水混合并搅拌8
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24h，得到料浆，将料浆涂覆炉门衬砖坯料表面，进行煅烧，得到轻量红外辐射节能焦炉炉门预制件；所述煅烧工艺为：在1100℃～1250℃条件下保温1～3h。2.根据权利要求1所述的轻量红外辐射节能焦炉炉门预制件的制备方法，其特征在于：步骤一所述熔融石英颗粒的级配组成为：1～3mm的熔融石英颗粒占17～50wt.％，0～1mm的熔融石英颗粒为余量；熔融石英中SiO2含量≥99wt.％。3.根据权利要求1所述的轻量红外辐射节能焦炉炉门预制件的制备方法，其特征在于：步骤一所述焦宝石颗粒的级配组成为：0～1mm的焦宝石颗粒占10～30wt.％，1～3mm的焦宝石颗粒占10～30wt.％，3～8mm的焦宝石颗粒为余量；焦宝石中A...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚伟，廖宁，桑绍柏，程平平，董良军，程茜，
申请(专利权)人：江苏骏威特新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：