一种低导热多层复合莫来石砖及其制备方法

摘要

本发明公开了一种低导热多层复合莫来石砖及其制备方法，采用低导热系数的莫来石为主原料，加入少量碳化硅，使用新型结合剂代替粘土，并采取多层复合结构。本发明产品导热系数远低于同类产品低，依靠莫来石相优异的高温性能，大幅度的提高了产品的热震稳定性及抗侵蚀性，延长了产品使用寿命的同时节能降耗效果明显。

说明书

技术领域

本发明涉及耐火环保材料技术领域，具体涉及一种低导热多层复合莫来石砖及其制备方法。 

背景技术

新型干法水泥回转窑的上下过渡带与烧成带相邻，常常经受着比烧成带更苛刻的使用环境，是整个水泥窑系统选材中最难解决的部位，现在该部普遍使用硅莫砖为衬砖。 

目前市场销售的硅莫砖大多使用一级或特级铝矾土，个别企业还添加有电熔刚玉以提高产品高温性能及抗侵蚀能力，但这同时增大了硅莫砖的导热系数，导热系数的增高使得水泥窑内热量损失较快，吨水泥燃料消耗耗增高，筒体温度升高，易使筒体发生变形，造成筒体使用寿命变短，变形的筒体使得窑内耐火材料砖衬受力不均，易发断裂和破损，造成砖衬使用寿命降低。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种低导热多层复合莫来石砖及其制备方法，该低导热多层复合莫来石砖用来代替现有硅莫砖，以解决水泥窑上下过渡带砖衬的使用问题。 

本发明的一种低导热多层复合莫来石砖及其制备方法是通过以下技术方案来实现的： 

一种低导热多层复合莫来石砖，它包括工作层，隔热层和绝热层，所述的工作层和隔热层相连，在隔热层上有一个缺口，绝热层位于该缺口内；工作层是由骨料，粉料和抗氧化剂外加新型结合剂按照下述重量份配比配制而成：骨料45～60份，其中粒度0～1mm 的烧结莫来石10～15份，粒度1～3mm的烧结莫来石15～20份，粒度3～5mm的烧结莫来石20～25份，烧结莫来石的化学成分质量百分比为：莫来石相80～90%，Fe₂O₃＜0.8%，K₂O+Na₂O＜0.3%，粉料37～45份，粒度＜0.074mm的烧结莫来石30～35份，粒度＜0.074mm的碳化硅7～10份，碳化硅的化学成分质量百分比为：SiC＞97%，抗氧化剂3～5份，抗氧化剂为金属铝粉与金属硅粉按1～2∶1的重量比混合均匀，其平均粒度＜0.05mm，新型结合剂4～5份，新型结合剂为低钠硅溶胶，它的化学成分质量百分比为：Na₂O＜0.006%，SiO₂＞30% ；隔热层是由骨料和粉料外加高分子结合剂按照下述重量份配比配制而成：骨料45～70份，其中粒度0～1mm 的烧结莫来石10～15份，粒度1～3mm的烧结莫来石20～30份，粒度1～2mm的高强轻质莫来石骨料15～25份，高强轻质莫来石骨料的化学成分质量百分比为：莫来石相＞60%、体积密度＜1.3g/cm³、气孔率＞50%，粉料35～55份，包括混合细粉和复合有机造孔剂，其中混合细粉30～40份，混合细粉的重量份配比组成为：烧结莫来石 35～65份，α—氧化铝微粉15～30份，硅微粉10～15份，结合粘土10～15份，α—氧化铝微粉的化学成分质量百分比为：α—Al₂O₃相＞93%，硅微粉的化学成分质量百分比为：SiO₂＞99%，结合粘土的化学成分质量百分比为：Al₂O₃  33～40%，Fe₂O₃＜1.3%，其中复合有机造孔剂5～15份，复合有机造孔剂为稻壳灰与无烟煤粉按1～3∶1～2质量比混合，平均粒度＜0.05mm，高分子结合剂4～5份，高分子结合剂为聚乙烯醇熔液，其分子量为25～30万，浓度为1.01—1.02g/cm³ ；绝热层为一块氧化铝纤维棉，氧化铝纤维棉导热系数＜0.03W/m·K 1000℃ ，最高使用温度为1350~1450℃ 。

作为优选，所述的缺口截面为梯形，长方形或者其他几何形状。 

作为优选，所述的混合细粉的制备方法为将配比组成量的原料共同磨制，其平均粒度＜0.074mm。 

制备方法： 

第一步，配料：

工作层：将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入新型结合剂混碾5分钟，然后依次加入剩余粉料后混碾10分钟备用，隔热层：将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入新型结合剂混碾5分钟，然后依次加入剩余粉料后混碾10分钟备用；

第二步，完成配料后用隔板将模具隔成长度比为1~3：1~2的两个部分，分别将工作层与隔热层的泥料加入两个隔室，抽取隔板后采用630T摩擦压力机冲压成型；

第三步，将砖坯自然干燥24小时后，110℃烘干24小时；

第四步，烧成：

将成型后的砖坯取出后经110℃烘干24小时后，装窑于1380℃～1450℃保温5个小时后冷却，将氧化铝纤维棉粘结到冷却后制品的缺口处既得到这种制品。

采用本公司发明的新型莫来石砖为工作层，该产品导热系数比同类产品低，强度高，依靠莫来石相优异的高温性能，能大幅度的提高产品的热震稳定性及抗侵蚀性。采用本公司发明的新型轻质莫来石砖为隔热层，该产品常温耐压强度及最高使用温度指标与水泥窑用抗剥落高铝砖接近，且体密及导热系数与轻质高铝砖接近，能大大提高隔热效果，节能降耗效果显著。绝热层是在隔热层人工制造一个缺口，放置具有低导热率和较高使用温度的氧化铝纤维棉模块，进一步降低了本发明产品的导热系数。 

与现有技术相比，本发明的一种低导热多层复合莫来石砖及其制备方法的有益效果是：本发明产品依靠新颖的多层复合结构优势，有着优异的高温使用性能，同时其导热系数远低于同类产品，经测试使用在水泥窑前后过渡带及窑尾时能大大降低筒体表面温度，相对于市场上同类产品低2~3倍。 

附图说明

图1 为本发明的结构示意图； 

图2为图1的剖面图；

1为工作层，2为隔热层，3为绝热层。

具体实施方式

实施例1： 

如图1-2所示，一种低导热多层复合莫来石砖，它包括工作层1，隔热层2和绝热层3，所述的工作层1和隔热层2相连，在隔热层2上有一个缺口，绝热层3位于该缺口内；工作层1是由骨料，粉料和抗氧化剂外加新型结合剂按照下述重量份配比配制而成：骨料55份，其中粒度0～1mm 的烧结莫来石10份，粒度1～3mm的烧结莫来石20份，粒度3～5mm的烧结莫来石25份，烧结莫来石的化学成分质量百分比为：莫来石相80～90%，Fe₂O₃＜0.8%，K₂O+Na₂O＜0.3%，粉料42份，粒度＜0.074mm的烧结莫来石32份，粒度＜0.074mm的碳化硅10份，碳化硅的化学成分质量百分比为：SiC＞97%，抗氧化剂3份，抗氧化剂为金属铝粉与金属硅粉按1～2∶1的重量比混合均匀，其平均粒度＜0.05mm，新型结合剂4份，新型结合剂为低钠硅溶胶，它的化学成分质量百分比为：Na₂O＜0.006%，SiO₂＞30% ；隔热层2是由骨料和粉料外加高分子结合剂按照下述重量份配比配制而成：骨料55份，其中粒度0～1mm 的烧结莫来石10份，粒度1～3mm的烧结莫来石25份，粒度1～2mm的高强轻质莫来石骨料20份，高强轻质莫来石骨料的化学成分质量百分比为：莫来石相＞60%、体积密度＜1.3g/cm³、气孔率＞50%，粉料45份，包括混合细粉和复合有机造孔剂，其中混合细粉40份，混合细粉的重量份配比组成为：烧结莫来石 35～65份，α—氧化铝微粉15～30份，硅微粉10～15份，结合粘土10～15份，α—氧化铝微粉的化学成分质量百分比为：α—Al₂O₃相＞93%，硅微粉的化学成分质量百分比为：SiO₂＞99%，结合粘土的化学成分质量百分比为：Al₂O₃  33～40%，Fe₂O₃＜1.3%，其中复合有机造孔剂5份，复合有机造孔剂为稻壳灰与无烟煤粉按1～3∶1～2质量比混合，平均粒度＜0.05mm，高分子结合剂4份，高分子结合剂为聚乙烯醇熔液，其分子量为25～30万，浓度为1.01—1.02g/cm³ ；绝热层3为一块氧化铝纤维棉，氧化铝纤维棉导热系数＜0.03W/m·K 1000℃ ，最高使用温度为1350~1450℃ 。所述的缺口截面为梯形，长方形或者其他几何形状。所述的混合细粉的制备方法为将配比组成量的原料共同磨制，其平均粒度＜0.074mm。

制备方法： 

第一步，配料：

工作层1：将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入新型结合剂混碾5分钟，然后依次加入剩余粉料后混碾10分钟备用，隔热层2：将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入新型结合剂混碾5分钟，然后依次加入剩余粉料后混碾10分钟备用；

第二步，完成配料后用隔板将模具隔成长度比为7：3的两个部分，分别将工作层1与隔热层2的泥料加入两个隔室，抽取隔板后采用630T摩擦压力机冲压成型；

第三步，将砖坯自然干燥24小时后，110℃烘干24小时；

第四步，烧成：

将成型后的砖坯取出后经110℃烘干24小时后，装窑于1380℃～1450℃保温5个小时后冷却，将氧化铝纤维棉粘结到冷却后制品的缺口处既得到这种制品。

实施效果： 

实施例2：

如图1-2所示，一种低导热多层复合莫来石砖，它包括工作层1，隔热层2和绝热层3，所述的工作层1和隔热层2相连，在隔热层2上有一个缺口，绝热层3位于该缺口内；工作层1是由骨料，粉料和抗氧化剂外加新型结合剂按照下述重量份配比配制而成：骨料55份，其中粒度0～1mm 的烧结莫来石15份，粒度1～3mm的烧结莫来石20份，粒度3～5mm的烧结莫来石20份，烧结莫来石的化学成分质量百分比为：莫来石相80～90%，Fe₂O₃＜0.8%，K₂O+Na₂O＜0.3%，粉料40份，粒度＜0.074mm的烧结莫来石33份，粒度＜0.074mm的碳化硅7份，碳化硅的化学成分质量百分比为：SiC＞97%，抗氧化剂5份，抗氧化剂为金属铝粉与金属硅粉按1～2∶1的重量比混合均匀，其平均粒度＜0.05mm，新型结合剂5份，新型结合剂为低钠硅溶胶，它的化学成分质量百分比为：Na₂O＜0.006%，SiO₂＞30% ；隔热层2是由骨料和粉料外加高分子结合剂按照下述重量份配比配制而成：骨料55份，其中粒度0～1mm 的烧结莫来石10份，粒度1～3mm的烧结莫来石25份，粒度1～2mm的高强轻质莫来石骨料20份，高强轻质莫来石骨料的化学成分质量百分比为：莫来石相＞60%、体积密度＜1.3g/cm³、气孔率＞50%，粉料45份，包括混合细粉和复合有机造孔剂，其中混合细粉40份，混合细粉的重量份配比组成为：烧结莫来石 35～65份，α—氧化铝微粉15～30份，硅微粉10～15份，结合粘土10～15份，α—氧化铝微粉的化学成分质量百分比为：α—Al₂O₃相＞93%，硅微粉的化学成分质量百分比为：SiO₂＞99%，结合粘土的化学成分质量百分比为：Al₂O₃  33～40%，Fe₂O₃＜1.3%，其中复合有机造孔剂5份，复合有机造孔剂为稻壳灰与无烟煤粉按1～3∶1～2质量比混合，平均粒度＜0.05mm，高分子结合剂4份，高分子结合剂为聚乙烯醇熔液，其分子量为25～30万，浓度为1.01—1.02g/cm³ ；绝热层3为一块氧化铝纤维棉，氧化铝纤维棉导热系数＜0.03W/m·K 1000℃ ，最高使用温度为1350~1450℃ 。所述的缺口截面为梯形，长方形或者其他几何形状。所述的混合细粉的制备方法为将配比组成量的原料共同磨制，其平均粒度＜0.074mm。

制备方法： 

第一步，配料：

工作层1：将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入新型结合剂混碾5分钟，然后依次加入剩余粉料后混碾10分钟备用，隔热层2：将不小于0.074mm的颗粒料放入混碾机内加入新型结合剂混碾5分钟，然后依次加入剩余粉料后混碾10分钟备用；

第二步，完成配料后用隔板将模具隔成长度比为3：2的两个部分，分别将工作层1与隔热层2的泥料加入两个隔室，抽取隔板后采用630T摩擦压力机冲压成型；

第三步，将砖坯自然干燥24小时后，110℃烘干24小时；

第四步，烧成：

将成型后的砖坯取出后经110℃烘干24小时后，装窑于1380℃～1450℃保温5个小时后冷却，将氧化铝纤维棉粘结到冷却后制品的缺口处既得到这种制品。

实施效果： 

从上述实施例1、实施例2可以看出本发明产品各项指标均大于市场上常见的1680硅莫砖，较低的气孔率可提高产品的抗侵蚀性，较低的体密能降低热工设备自重，热工设备自重的减轻有效的降低了设备电机运转时的负荷、运行时的电流、吨产品的电耗，同时提高了电机运行的稳定性，减少了维护次数，为设备长期稳定运行提供了保障。较低的导热系数还能减少热量损失，较高的荷软温度和热震稳定性保证了产品使用的安全性及较长的使用寿命。用来代替现有普通1680硅莫砖节能降耗效果显著。

以上所述仅为本发明的两种具体实施例，但本发明的实施例并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之内。