一种水泥窑用无铬碱性砖及其制备方法技术

本发明专利技术具体涉及一种水泥窑用无铬碱性砖及其制备方法。所采用的技术方案是：先将４５～９６ｗｔ％的镁砂、２～１７ｗｔ％的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、１～１０ｗｔ％的Ｆｅ、０～４０ｗｔ％的铁铝尖晶石或镁铝尖晶石和０～１０ｗｔ％的Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］混合，外加上述混合料３～６ｗｔ％的水玻璃或三聚磷酸钠或六偏磷酸钠溶液，然后进行混炼、成型和烘烤硬化处理。本发明专利技术利用了该制品在使用时的１５００℃左右的高温环境，在不烧砖的服役过程中原位化学反应生成了铁铝尖晶石，从而具备了方镁石－铁铝尖晶石砖的优良特性。制备工艺简单，无需高温烧制，节约能源；在成型压力作用下，通过金属相塑性相变，在砖坯中形成金属结合，对砖坯有增强和增韧作用。因此，砖坯体积密度大，强度高，热震稳定性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于耐火材料
，具体涉及。
技术介绍
2003年德国雷法集团研究发现，将预先合成的铁铝尖晶石引入到无铬碱性砖中，能够显 著提高窑皮的附着性，该制品具有较高的耐火度，良好的抗碱、硫、氯和熟料等侵蚀能力和 抗热震性。因此，方镁石-铁铝尖晶石砖是镁铬砖工业替代材料中最有希望的一种材料。水泥回转窑长期使用镁铬砖作为高温带窑衬。使用中，砖中的部分铬会从0"3+转变为剧 毒和制癌的Cr6+，从而破坏环境和威胁人类的健康。随着人们环保意识的不断增强，研制水 泥窑用无铬碱性砖势在必行。近年国内外在寻找镁铬砖的替代材料方面作了大量工作，但效 果均不理想。其替代材料主要为白云石质耐火材料和镁铝尖晶石质耐火材料。白云石质耐火 材料尽管抗热震性、耐侵蚀性好，挂窑皮性强，但十分容易水化；镁铝尖晶石质耐火材料同 样抗热震性、耐侵蚀性优良，但不易挂窑皮。在制备方镁石一铁铝尖晶石砖方面，以特级矾土、铁鳞和石墨为原料，采用反应烧结法 预先合成了铁铝尖晶石，然后再与镁砂混合，经高温烧成制砖(刘会林等，耐火材料， 2003，37(6):333-335)。其工艺复杂，还需高温烧制，耗时耗能。 一种方镁石一铁铝尖晶石砖及 其制备方法(CN200710052403.0)专利技术，采用镁砂、氧化铝、铁铝尖晶石或镁铝尖晶石、 Fe和Fe203混合，外加亚硫酸纸浆废液做结合剂，在100(TC 200(TC制砖。与前述方法相比， 此专利工艺简单，产品的各方面性能也很好，但由于需高温烧制，要耗费大量的能源。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、能耗低的水泥窑用无铬碱性 砖的制备方法，所制备的无铬碱性砖能在服役过程中原位生成铁铝尖晶石，从而具备方镁石-铁铝尖晶石砖的特性，而且能满足现场的工艺要求。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是在"一种方镁石一铁铝尖晶石砖及其制备 方法"(CN 200710052403.0)专利技术的基础上，先将45 96wt。/。的镁砂、2~17 wt %的A1203、 1 10wt。/。的Fe、 0 40wty。的铁铝尖晶石或镁铝尖晶石和0 10wt。/。的Fe203混合，外加3~6wt% 的水玻璃或三聚磷酸钠或六偏磷酸钠溶液作结合剂，然后进行混练、成型和烘烤硬化处理。其中镁砂颗粒级配是，5 0.088mm为28 76wt%、 0.088 0mm为17 20wt%;铁铝3尖晶石或镁铝尖晶石颗粒级配是，5 0.088mm为0 23wt%、 0.088 0mm为0 17wt%; Fe、 Fe203和八1203的粒度均为0.088 0mm;成型为机压成型，压力为100~300MPa。由于采用上述技术方案，本专利技术所采用的结合剂经低温烘烤即可硬化，所产生的耐压强 度为50 95MPa，该强度完全可以满足现场的施工要求。本专利技术还利用了金属铁的塑性增强 增韧作用，添加含金属铁物料，将含金属铁的物料与含A1203的原料、镁砂、铁铝尖晶石或 镁铝尖晶石料混合，所制备的不烧砖体积密度为3.10~3.15g/cm3、显气孔率为13~17%，故体 积密度大，强度和韧性好，相对于"一种方镁石一铁铝尖晶石砖及其制备方法"(CN 200710052403.0)专利技术所生产的产品，其性能无明显的变化。另外，本专利技术的重要特点为典型的要素省略专利技术，即省略了 "一种方镁石一铁铝尖晶石 砖及其制备方法"(CN200710052403.0)专利技术的"在1000 2000。C条件下原位反应烧成" 的过程，利用了不烧砖在使用时的150CrC左右的高温环境，使砖坯内含铁的物料与含A1203 的物料原位化学反应生成了铁铝尖晶石，从而具备了方镁石-铁铝尖晶石砖的优良特性，故水 泥窑用无铬碱性不烧砖的生产工艺简单，节约能源。另外，在使用过程中，添加的金属塑性 相铁会慢慢氧化生成铁铝尖晶石，没有氧化的铁仍保持金属塑性，会慢慢发挥金属相的增强 增韧作用，而且铁铝尖晶石是慢慢生长发育的，晶粒细小，活性高，对使用性能的提高有利。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述，并非对其保护范围的限制 实施例l先将90 96wt。/。的镁砂、2-7wt。/。的A1203和 1 5wt。/。的Fe混和，外加上述混合料3 4wty。的水玻璃溶液，然后进行混练、成型和烘干硬化 处理。实施例l中镁砂的颗粒级配是，5~0.088mm为60~63wt%、 0.088~0mm为30~33wt%; Fe和A1203的粒度为0.088~0mm;机压成型的压力为150~250MPa。所制备的无铬碱性砖的主要物理性能是体积密度为3.14g/cm3、显气孔率为13~16%、 耐压强度为60 80MPa。经150(TC烧结3小时自然冷却后，XRD检测结果为主晶相是方镁 石，还检测出FeAb04和MgFe204， MgAl204的固溶体，还有少量Fe203和Fe304。 实施例2先将85 90wt。/。的镁砂、2-7wt。/。的A1203、 2 7wt。/。的Fe和2-6wt。/。的Fe203混合，外加上述混合料3.5 4.5wt。/。的三聚磷酸钠溶液，然后 进行混练、成型和烘干硬化处理。实施例2中镁砂颗粒级配是，5~0.088mm为58~61wt%、 0.088~0mm为27~29wt%; Fe、Fe203和A1203的粒度均为0.088 0mm;机压成型的压力为100~200MPa。所制备的无铬碱性砖的主要物理性能是体积密度为3.10g/cm3、显气孔率为15~17%、耐压强度为50 70MPa。经150(TC烧结3小时自然冷却后，XRD检测结果为主晶相是方镁石，还检测出FeAl2OdP MgFe204， MgAl204的固溶体，还有少量Fe203和Fe304。实施例3先将80 85wty。的镁砂、7~12 wt %的A1203、2 5wt。/。的Fe、 2 8wt。/。的铁铝尖晶石和2-4wt。/。的Fe203混合，外加上述混合料4.5 6wt。/。的六偏磷酸钠溶液，然后进行混练、成型和烘干硬化处理。本实施例3中镁砂颗粒级配是5 0.088mm为55 58wt%、0.088 0mm为25 27wt%;Fe、 Fe203和A1203的粒度为0.088 0mm;铁铝尖晶石的粒度为0.088 0mm，机压成型的压力为150 250MPa。所制备的无铬碱性砖的主要物理性能是体积密度为3.15g/cm3、显气孔率为13 16%、耐压强度为60 95MPa。经1500'C烧结3小时自然冷却，XRD检测结果为主晶相是方镁石、铁铝尖晶石，同时检测出FeAl20^tIMgFe204、 MgAl204的固溶体，还有少量Fe203和Fe304。实施例4先将75 80wt。/。的镁砂、7 12wt。/。的A1203、2 7wt。/。的Fe和8 14wt。/。的铁铝尖晶石混合，外加上述混合料3.5 4.5wt。/。的水玻璃溶液，然后进行混练、成型和烘干硬化处理。本实施例4中镁砂颗粒级配是，5~0.088mm为53~55wt%、 0.088~0mm为22~25wt%;Fe和A1203的粒度均为0.088 0mm;铁铝尖晶石颗粒级配是5 0.088mm为6 9wt%、0.088 0m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥窑用无铬碱性砖的制备方法，其特征在于先将４５～９６ｗｔ％的镁砂、２～１７ｗｔ％的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、１～１０ｗｔ％的Ｆｅ、０～４０ｗｔ％的铁铝尖晶石或镁铝尖晶石和０～１０ｗｔ％的Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］混合，外加上述混合料３～６ｗｔ％的水玻璃或三聚磷酸钠或六偏磷酸钠溶液，然后进行混练、成型和烘烤硬化处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范泳，冯运生，顾华志，汪厚植，王林俊，杨斌，
申请(专利权)人：北京通达耐火技术股份有限公司，武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]