一种抗氯化碳化耐火材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗氯化碳化耐火材料及制备方法。这种材料以含钾低铝莫来石为骨料，含钾低铝莫来石、碳化硅、结合粘土为基质，经轮碾机混合，睏料后机压成型。坯体经干燥后，在高温窑炉内氧化气氛下进行烧成，最高烧成温度为1490℃

【技术实现步骤摘要】
一种抗氯化碳化耐火材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种抗氯化碳化耐火材料及制备方法，属于耐火材料领域。

技术介绍

[0002]钛冶金通常采用氯化冶金的方式从钛铁矿或富钛料中将钛元素以四氯化钛形式提取出来，再根据下游产品选择还原或是氧化来生产金属钛或者氧化钛；而钛的氯化冶金根据其反应体系的不同主要分为熔盐氯化和沸腾氯化两种。沸腾氯化由于其具有产能大、不产生废盐等优势，是近年来四氯化钛生产的主流工艺，尤其是国际上先进的氯化法钛白粉生产技术均是采用沸腾氯化法生产工艺；钛冶金过程的沸腾氯化主要在沸腾氯化炉内进行，而内衬材料则是沸腾氯化炉最为重要的组成部分，是关系到其能否正常使用和运行的关键；整个沸腾氯化炉内衬的主要作用是形成气流边界，形成撞击流的约束，使得物料合理流态化；并在高温反应下起到隔热、绝热的作用；在整个运行过程中，氯化炉内成分十分复杂，主要成分为：高钛渣颗粒，TiCl4、Cl2、O2、CO、CO2、N2等；沸腾氯化炉主要分为以下几个部分：由于沸腾氯化炉的特殊结构，氯气进气口主要安装在该段，均匀的分布在四周。在通入气体后，形成撞击流，在炉底和四周内衬的约束下，形成向上的流态化反应床层。炉底和反应段内衬正常工作温度为900～1000℃，这一区域主要承受炉料在撞击流作用下的直接冲击和摩擦作用；该部位因承受物料的冲击、上升的磨损气体侵入、碳沉积发生反应而容易发生内衬材料的损坏。其损坏原因主要有：a．热的作用: 即热负荷、热冲击；b．化学作用：由于氯气、碱金属、渣等化学元素的侵入，造成内衬材料渣化和损坏，以及氯气与耐火材料的化学作用；c．机械作用：由于物料颗粒的摩擦和含尘烟气磨损造成内衬材料的受损。
[0003]专利CN103086724B“氯化炉用莫来石陶瓷釉化复合大砖的制备方法”公开了一种氯化法钛白粉生产中高温氯化炉炉衬用莫来石陶瓷釉化复合耐火材料的制备方法。该方法将釉料混合液采用人工涂刷或喷涂设备在砖面涂刷或喷2~5mm低温釉化的高温釉，在随后的烘炉过程中使砖体表面产生一层1~3mm厚的抗氯气和四氯化钛以及强酸腐蚀的高温釉化层，避免高温氯气和高温四氯化钛及强酸和氯化杂质的渗漏和腐蚀。这种方法实施起来较为困难，且在高温烘烤过程中容易出现起皮掉落等问题，对砖很难起到保护作用。
[0004]在实际运行过程中，由于温度梯度和氯气的渗透作用，热面砖后部极易发生侵蚀，造成热面砖后部慢慢被掏空。因此，氯化炉热面砖寿命往往在8个月左右，而且容易出现突然窜气或坍塌等现象，对企业安全生产、稳定运行带来一系列问题。

技术实现思路

[0005]为了提高沸腾氯化炉的使用寿命，改善现有耐火材料容易在热面砖后部率先反应，从内部掏空的现象，本专利技术提供了一种抗氯化碳化耐火材料及制备方法。
[0006]本专利技术为完成上述目的采用如下技术方案：一种抗氯化碳化耐火材料，其特征在于：抗氯化碳化耐火材料的原料组成即重量百分比为：
3
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1mm含钾低铝莫来石颗粒
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35
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55%，1
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0.088mm含钾低铝莫来石颗粒
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10
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30%，200目碳化硅细粉
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2~25%，325目含钾低铝莫来石细粉
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10
‑
20%，325目高钾结合粘土细粉
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5%，外加结合剂
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5%。
[0007]含钾低铝莫来石中Al2O3含量为44~46%，K2O含量为0.2~0.5%。
[0008]200目碳化硅细粉SiC含量≥95%。
[0009]325目高钾结合粘土细粉K2O含量为1.8~3.0%。
[0010]外加结合剂可以是树脂、纸浆、糊精、磷酸二氢铝溶液的一种或几种组合。
[0011]以含钾低铝莫来石为骨料，含钾低铝莫来石、碳化硅、结合粘土为基质，经轮碾机混合，睏料后机压成型;坯体经干燥后，在高温窑炉内氧化气氛下进行烧成，最高烧成温度为1490℃
‑
1550℃；烧成时，砖坯由外向内氧分压会逐步降低，砖表面碳化硅氧化，形成方石英相，方石英相在含钾液相的作用下会逐渐溶解，形成高硅玻璃相，填充砖表面气孔，大大降低了砖表层气孔率，形成类似釉层的保护层，砖中剩余的SiC在氯化炉还原气氛下也相对稳定，因此，大大延长氯化法生产钛白粉用氯化炉的使用寿命。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是在满足现有的性能要求前提下，通过几种主要原料的配合作用，利用含钾原料及高钾结合粘土细粉产生的液相对砖表面SiC氧化产生的方石英相的溶解作用，生成高硅氧玻璃相，填充表面气孔，大大降低了砖表层气孔率，形成类似釉层的保护层。应用本专利技术生产的氯化炉衬砖，使用寿命提升至3年以上。
实施方式
[0013]为了充分说明本专利技术的特点，现对本专利技术举例加以说明，但本专利技术的具体实施方式不局限于以下实例，可以在允许范围内根据实际情况进行适当的方案调整：结合具体实施例对本专利技术进行说明：
实施例
[0014]使用本专利技术所制备抗氯化碳化耐火材料配料为：3
‑
1mm含钾低铝莫来石颗粒（Al2O3含量45.2%、K2O含量0.35%）50%，1
‑
0.088mm含钾低铝莫来石颗粒20%，200目碳化硅细粉15%，325目含钾低铝莫来石细粉10%，325目高钾结合粘土细粉（K2O含量2.25%）5%，外加结合剂纸浆液5%。先将结合剂加入混合均匀的骨料中，再加入预混合好的细粉部分，经轮碾机混合，睏料后机压成型。坯体经干燥后，经过1490℃烧成。
实施例
[0015]使用本专利技术所制备抗氯化碳化耐火材料配料为：3
‑
1mm含钾低铝莫来石颗粒（Al2O3含量44.1%、K2O含量0.5%）40%，1
‑
0.088mm含钾低铝莫来石颗粒25%，200目碳化硅细粉20%，325目含钾低铝莫来石细粉12%，325目高钾结合粘土细粉（K2O含量2.89%）3%，外加结合剂树脂溶液4%。先将结合剂加入混合均匀的骨料中，再加入预混合好的细粉部分，经轮碾机混合，睏料后机压成型。坯体经干燥后，经过1550℃烧成。
实施例
[0016]使用本专利技术所制备抗氯化碳化耐火材料配料为：3
‑
1mm含钾低铝莫来石颗粒（Al2O3含量45.9%、K2O含量0.21%）35%，1
‑
0.088mm含钾低铝莫来石颗粒20%，200目碳化硅细粉25%，325目含钾低铝莫来石细粉16%，325目高钾结合粘土细粉（K2O含量2.25%）4%，外加结合剂糊精液3.5%。先将结合剂加入混合均匀的骨料中，再加入预混合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗氯化碳化耐火材料，其特征在于：抗氯化碳化耐火材料的原料组成即重量百分比为：3
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1mm含钾低铝莫来石颗粒
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55%，1
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0.088mm含钾低铝莫来石颗粒
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30%，200目碳化硅细粉
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2~25%，325目含钾低铝莫来石细粉
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20%，325目高钾结合粘土细粉
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5%，外加结合剂
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5%。2.根据权利要求1所述的抗氯化碳化耐火材料，其特征在于：含钾低铝莫来石中Al2O3含量为44~46%，K2O含量...

【专利技术属性】
技术研发人员：范沐旭，谭清华，王晗，冯志源，吴昊天，张涛，石鹏坤，王祺，李森寅，
申请(专利权)人：中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：