特异型及大型硅砖及其生产方法技术

本发明专利技术涉及一种特异型及大型硅砖及其生产方法，属于大型硅砖技术领域。本发明专利技术所述的特异型及大型硅砖，包括以下质量百分含量的原料：废硅砖：30

【技术实现步骤摘要】
特异型及大型硅砖及其生产方法


[0001]本专利技术涉及一种特异型及大型硅砖及其生产方法，属于大型硅砖


技术介绍

[0002]硅砖具有高的荷重软化温度、高的高温强度、优异的抗高温蠕变性能、高温下优良的抗热震性能等特点，同时硅砖的比重较小、砌筑同样体积的情况下用量少，价格相对较低，故广泛应用于焦炉、高炉热风炉、碳素煅烧炉、玻璃炉等高温领域。其主要以石英为主要原料，以石灰、铁鳞等为结合剂、矿化剂，经破粉碎、筛分、配料、混炼、成型、干燥、烧成等工序制作而成。在烧成过程中石英在矿化剂作用下逐渐转化为鳞石英、方石英等物相，并产生约5％的线膨胀即约15％的体积膨胀(说明：硅砖烧成膨胀从冷态到冷态，线膨胀约为4％，但在热态下的线膨胀约为5％)，造成砖坯在烧成过程中易产生应力集中而出现裂纹，因此硅砖是耐火材料中最难烧成的种类之一。
[0003]焦炉是一种对气密性、结构稳定性等要求很严格的高温窑炉，其结构复杂，有蓄热室、斜道、碳化室、炉顶等不同部位，仅硅砖砖型就有500
‑
700个之多，其中约有20％左右为特异型砖型，这些砖型形状复杂，不仅成型难度大，而且在烧成过程中极易产生应力集中而出现裂纹。热风炉拱顶联络管、人孔等部位因为形状复杂而且用量块数较少，需要用母砖进行加工。这些母砖一般较大，重量通常在30kg以上，大的达到50kg以上，厚度尺寸通常在180mm以上。
[0004]由于硅砖物料为无机非金属材料，导热能力差，是热的不良导体，当厚度尺寸较厚时，在升温过程中坯体会形成很大的内外温差，造成砖坯内部、外部的石英转化、膨胀不同步，产生很大的内外应力，极易使砖坯产生裂纹。这些特异型及大型硅砖的烧成合格率很低，有的合格率不足50％甚至只有20
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30％，同时合格率非常不稳定，在生产过程中不得不一次次进行补制，显著提高了硅砖的制作成本，并且时常会因为个别品种不能及时完成而影响整个交货期。
[0005]为了降低烧成裂纹，通常在配料中加入约10％
‑
20％的硅砖废砖，以降低硅砖烧成过程中的膨胀率，这对减少烧成裂纹有一定作用，但作用有限。硅砖废砖通常以细颗粒(≤1mm)形式加入，如果颗粒过大，那么废砖颗粒在烧成过程中由于不再发生膨胀，而周围的物料却膨胀较大，故在废砖颗粒周围会产生大的裂隙，造成气孔率升高、强度降低，劣化硅砖性能。
[0006]废硅砖本身的气孔率较高，如果废硅砖的加入量超过20％甚至更高，在原有技术情况下会使制品的气孔率很高、强度很低、杂质偏高，从而影响使用性能。为了克服这些技术难题，必须采取技术措施来解决。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种特异型及大型硅砖，其质量稳定，无裂纹；同时本专利技术提供了一种充分利用废料、成本低、合格率高的生产方法。
[0008]本专利技术所述的特异型及大型硅砖，包括以下质量百分含量的原料：
[0009]废硅砖：
ꢀꢀꢀ
30
‑
97％
[0010]石英：
ꢀꢀꢀꢀꢀ0‑
67％
[0011]硅微粉：
ꢀꢀꢀ3‑
15％；
[0012]在上述原料之外，加入结合剂：1
‑
12％，矿化剂：0
‑
5％，添加剂：0
‑
5％。
[0013]所述的特异型及大型硅砖，包括以下质量百分含量的成分：
[0014]SiO2≥95％、Al2O3≤1.0％、Fe2O3≤1.2％。
[0015]优选的，废硅砖为5
‑
3mm、3
‑
1mm、1
‑
0mm的混合物，或者为5
‑
3mm、3
‑
1mm、1
‑
0mm、180目的混合物。
[0016]优选的，石英为3
‑
1mm、1
‑
0mm或180目中的一种或多种。
[0017]优选的，结合剂为纸浆、糊精、纤维素、硅溶胶或磷酸盐中的一种或多种。
[0018]优选的，矿化剂为石灰、铁鳞、锰矿、长石或萤石中的一种或多种。
[0019]优选的，添加剂为碳化硅、金属硅或氮化硅中的一种或多种。
[0020]所述的特异型及大型硅砖，其特征在于：原料主要指标为：
[0021]废硅砖：
ꢀꢀ
SiO2≥94.5％；
[0022]石英：
ꢀꢀꢀꢀ
SiO2≥97.5％；
[0023]硅微粉：
ꢀꢀ
SiO2≥92％。
[0024]碳化硅：
ꢀꢀ
SiC≥97％；
[0025]硅溶胶：
ꢀꢀ
SiO2≥30％。
[0026]所述的特异型及大型硅砖的生产方法，包括以下步骤：
[0027]按设计好的配比准确称量各物料，将废硅砖和石英的颗粒料加入碾中混合1
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2分钟，加入硅微粉、矿化剂、添加剂，混合1
‑
2分钟，加入结合剂，再混合1
‑
2分钟，加入废硅砖和石英的细粉，混合5
‑
20分钟，观察泥料混合均匀后出料。将泥料倒入模型中成型砖坯，将砖坯进行干燥至水分低于1.5％，干燥制度优选80℃以上干燥24小时以上。将干燥好的砖坯装窑炉进行烧成。优选的，烧成时，在1400
‑
1470℃下保温20
‑
72h。经拣选、检验合格、包装后，入库、发货。
[0028]经分析认为，硅砖产生烧成裂纹的根本原因是由于石英在烧成过程中向鳞石英和方石英转化而产生较大的线膨胀(约5％)，砖坯内外、不同部位之间由于存在温差而转化不同步、膨胀不同步，从而引起较大应力而产生裂纹。如果采取措施，使硅砖在烧成过程中的膨胀显著降低，则就会从根本上消除产生裂纹的原因。
[0029]硅砖废砖包括硅砖生产过程中产生的废品、多制品及建造窑炉时留有的余量、窑炉达到使用寿命后拆除的废砖等。由于已经过高温烧成或高温下的长期使用，因此废硅砖的残余石英已很低(一般≤1％)，在高温下不会再产生由于石英转化而产生的较大膨胀。如果使用废硅砖作为生产硅砖的主要原料，那么就会避免砖坯在烧成时的巨大膨胀，也就会从根本上解决硅砖烧成易裂纹问题。但废硅砖本身的气孔率较高，如果不采取一些技术措施而直接用通常硅砖的生产工艺，当以废硅砖为主要原料时，例如废硅砖的加入量超过20％甚至更高，则会使制品的气孔率很高、强度很低、杂质偏高，从而影响使用性能。并且原先硅砖废砖通常以细颗粒(≤1mm)形式加入，在加入量大的情况下，容易使泥料偏细，造成成型时易出现层状裂纹。为了克服以上技术难题，本专利技术采用以下技术措施来解决。
[0030]本专利技术以废硅砖为主要原料，并主要作为颗粒料，避免了以石英为主要原料时因烧成膨胀大而产生的裂纹问题，可显著提高特异型及大型硅砖的烧成合格率，降低硅砖生产成本，保证硅砖生产的有序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特异型及大型硅砖，其特征在于：包括以下质量百分含量的原料：废硅砖： 30
‑
97％石英：
ꢀꢀꢀ0‑
67％硅微粉： 3
‑
15％；在上述原料之外，加入结合剂：1
‑
12％，矿化剂：0
‑
5％，添加剂：0
‑
5％。2.根据权利要求1所述的特异型及大型硅砖，其特征在于：包括以下质量百分含量的成分：SiO2≥95％、Al2O3≤1.0％、Fe2O3≤1.2％。3.根据权利要求1所述的特异型及大型硅砖，其特征在于：原料主要指标为：废硅砖：SiO2≥94.5％；石英：
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SiO2≥97.5％；硅微粉：SiO2≥92％。4.根据权利要求1所述的特异型及大型硅砖，其特征在于：废硅砖为5
‑
3mm、3
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1mm、1
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0mm的混合物，或者为5
‑
3mm、3
‑
1mm、1
‑
0mm、180目的混合物。5.根据权利要求1所述的特异型及大型硅砖，其特征在于：石英为3
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【专利技术属性】
技术研发人员：李振，李培孝，姜杰，林佩玉，张平，李纯明，刘爱平，王者来，
申请(专利权)人：山东耐火材料集团有限公司，
类型：发明
国别省市：