一种热风炉陶瓷燃烧器用莫来石-辊道棒废料-堇青石质制品的制备方法

摘要

本发明涉及一种热风炉陶瓷燃烧器用莫来石-辊道棒废料-堇青石质制品及其制备方法。所述制品由莫来石、辊道棒废料、堇青石、烧结α-Al

说明书

技术领域

本发明涉及一种热风炉陶瓷燃烧器用的耐材，具体地说是一种热风炉陶瓷燃烧器用莫来石-辊道棒废料-堇青石制品的制备方法。 

背景技术

热风炉陶瓷燃烧器使用条件苛刻，陶瓷燃烧器的寿命短成为热风炉整体长寿的薄弱环节之一。热风炉陶瓷燃烧器是个间歇式热装置，温度波动大、频繁，因此要求耐火材料要有很高的抗热震。当前，高炉正向大型化发展，热风炉炉容也随之增大，陶瓷燃烧器也相应增大，其耐火材料砌体承受的负荷就增大，在长期高温负荷的条件下，耐火材料会变形，开裂，以至剥落。目前，国内陶瓷燃烧器采用莫来石-红柱石-堇青石制品，该制品能够满足热风炉陶瓷燃烧器的使用要求，但该制品消耗大量宝贵的红柱石资源，且生产成本较高。 

发明内容

本发明为了解决上述问题，采用大量废置的辊道棒废料替代红柱石，并提供了一种热风炉陶瓷燃烧器用莫来石-辊道棒废料-堇青石质制品生产工艺及配方。红柱石是一种铝硅酸盐矿物，属于单斜晶系，晶体沿轴延伸呈斜方柱形，由于其特殊的晶体结构，具有良好的耐热性能和抗热冲击力，是常用的耐火材料。本领域中公知的是，辊道棒的主要材质尽管通常主要为硅酸盐、铝酸盐类材料，但是由于其晶体形态与红柱石存在较大差异，从而性能和适用范围也存在很大差异，无法满足热风炉陶瓷燃烧器的性能要求，因而不会想到用辊道棒材料替代红柱石来制备热风炉陶瓷燃烧器用莫来石-辊道棒废料-堇青石质制品。本发明人出人意料地发现，当采用辊道棒废料替代红柱石时，也同样能够获得 符合性能指标要求的热风炉陶瓷燃烧器用制品。不受特定理论束缚，认为辊道棒在使用过程中晶相结构发生了变化，例如在长期使用过程中可能发生了晶相转变、玻璃相的形成、固相反应、分解，从而引起性能的变化，从而在某种程度上满足了热风炉陶瓷燃烧器的性能要求，同时在制备过程中，辊道棒废料与莫来石和堇青石发生了协同化学反应。 

本发明为解决现有技术中的上述问题，提出如下技术方案： 

一种热风炉陶瓷燃烧器用莫来石-辊道棒废料-堇青石质制品，该制品由莫来石、辊道棒废料、堇青石、烧结α-Al₂O₃、广西粘土和硅微粉构成。 

所述制品所用制备原料由莫来石、辊道棒废料、堇青石、烧结α-Al₂O₃、广西粘土、硅微粉和外加的水、结合剂组成，其中莫来石、辊道棒废料、堇青石、烧结α-Al₂O₃、广西粘土、硅微粉的重量加入比例基于制备原料总重量计为：莫来石32-48%、辊道棒废料19-35%、堇青石10-18%、烧结α-Al₂O₃5-10%、广西粘土13-16%、硅微粉1-5%；水、结合剂的加入量基于制备原料总重量计为：水2-6%、结合剂4-8%。 

所述广西粘土为普通市售。 

优选地，所述莫来石的Al₂O₃含量大于70%；优选地，所述辊道棒废料的Al₂O₃含量大于70%；优选地，所述堇青石的Al₂O₃含量大于36%；优选地，所述烧结α-Al₂O₃的纯度大于99%；优选地，所述广西粘土的Al₂O₃含量大于35%；和/或优选地，所述硅微粉的纯度大于95%。 

相应地，在辊道棒废料替代红柱石的情况下，本发明提供了一种热风炉陶瓷燃烧器用莫来石-辊道棒废料-堇青石质制品的新制备方法，该方法包括以下步骤： 

步骤一：以莫来石、辊道棒废料、堇青石、烧结α-Al₂O₃、广西粘土、硅微 粉和外加的水、结合剂为制备原料，按所述制备原料的总重量计，将32-48%莫来石、19-35%辊道棒废料放入高速混砂机混练3-5分钟后，加入2-6%水和4-8%结合剂，混练3-5分钟后再加入10-18%堇青石、5-10%烧结α-Al₂O₃、13-16%广西粘土、1-5%硅微粉，高速混练20-40分钟； 

步骤二：使用高吨位压砖机将步骤一中混练好的泥料压制成高密度半成品； 

步骤三：将所述半成品放入干燥器干燥； 

步骤四：将步骤三中干燥好的素坯放入电炉内，加温烧结并保温，烧结后出炉，制得热风炉陶瓷燃烧器用莫来石-辊道棒废料-堇青石质制品。 

优选地，所述结合剂为纸浆或者糊精；优选地，所述莫来石的Al₂O₃含量大于70%；优选地，所述辊道棒废料的Al₂O₃含量大于70%；优选地，所述堇青石的Al₂O₃含量大于36%；优选地，所述烧结α-Al₂O₃的纯度大于99%；优选地，所述广西粘土的Al₂O₃含量大于35%；和/或优选地，所述硅微粉的纯度大于95%。 

所述干燥温度优选为150℃，时间优选大于24小时。 

所述烧结温度优选为1380℃-1400℃，保温时间优选为8-10小时。 

所述莫来石、辊道棒废料、堇青石、烧结α-Al₂O₃、广西粘土和硅微粉中的任一者优选具有与其它原料不同的粒度等级，优选地，所述莫来石、辊道棒废料、堇青石、烧结α-Al₂O₃、广西粘土和硅微粉的粒度分布在3-1mm、1-0.088mm、0.1-0.088mm、0.008-0.005mm、0.1-0.088mm、0.005-0.001mm中的两个或者两个以上粒度区间，更优选地，所述莫来石、辊道棒废料、堇青石、烧结α-Al₂O₃、广西粘土和硅微粉的粒度分别分布在3-1mm、1-0.088mm、0.1-0.088mm、0.008-0.005mm、0.1-0.088mm、0.005-0.001mm的粒度区间。 

在本发明中，采用大量废置的辊道棒废料代替成红柱石原料，既能合理利 用废弃物料，又能降低制品生产成本；原料组成和匹配合理，特别是各原料的含量和粒度分布合理，产品性能优良并易于推广生产；原料采用多种材料及优选不同粒度组成，将不同的原料分开混练并混练不同时间而不是将所有原料加入在一起进行混练，使结构均匀致密，强度高，高温体积稳定性好，抗热震稳定性能好，另外制造方法简单，有利于工业化生产；所获得的制品的具体性能指标为：Al₂O₃e60%，体积密度不小于2.40g/cm³，耐压强度大于60MPa，荷重软化温度大于1600℃，热震稳定性（1100℃水冷），大于100次。 

具体实施方案

实施例1 

将Al₂O₃含量大于70%且粒度3-1mm的莫来石40%、Al₂O₃含量大于70%且粒度1-0.088mm的辊道棒废料20%放入高速混砂机混练5分钟后，加入占总量水3%的水和4%的结合剂，混练5分钟后再加入堇青石15%、烧结α-Al₂O₃5%、广西粘土15%、硅微粉5%，高速混练30分钟，使用高吨位压砖机将混练好的泥料压制成高密度半成品，将半成品放入干燥器干燥，干燥温度为150℃，时间30小时，将干燥好的素坯放入电炉内，加温烧结，烧结温度1380℃，保温时间8小时，烧结后出炉，制备成热风炉陶瓷燃烧器用莫来石-辊道棒废料-堇青石质制品。 

实施例2 

将Al₂O₃含量大于70%且粒度3-1mm的莫来石45%、Al₂O₃含量大于70%且粒度1-0.088mm的辊道棒废料15%放入高速混砂机混练5分钟后，加入占总量水3%的水和4%的结合剂，混练5分钟后再加入堇青石12%、烧结α-Al₂O₃8%、广西粘土15%、硅微粉5%，高速混练30分钟，使用高吨位压砖机将混练好的泥料压制成高密度半成品，将半成品放入干燥器干燥，干燥温度为150℃，时间 30小时，将干燥好的素坯放入电炉内，加温烧结，烧结温度1380℃，保温时间8小时，烧结后出炉，制备成热风炉陶瓷燃烧器用莫来石-辊道棒废料-堇青石质制品。 

实施例3 

将Al₂O₃含量大于70%且粒度3-1mm的莫来石45%、Al₂O₃含量大于70%且粒度1-0.088mm的辊道棒废料20%放入高速混砂机混练5分钟后，加入占总量水3%的水和4%的结合剂，混练5分钟后再加入堇青石12%、烧结α-Al₂O₃6%、广西粘土12%、硅微粉5%，高速混练30分钟，使用高吨位压砖机将混练好的泥料压制成高密度半成品，将半成品放入干燥器干燥，干燥温度为150℃，时间30小时，将干燥好的素坯放入电炉内，加温烧结，烧结温度1400℃，保温时间8小时，烧结后出炉，制备成热风炉陶瓷燃烧器用莫来石-辊道棒废料-堇青石质制品。 

实施例4 

将Al₂O₃含量大于70%且粒度3-1mm的莫来石45%、Al₂O₃含量大于70%且粒度1-0.088mm的辊道棒废料20%放入高速混砂机混练5分钟后，加入占总量水3%的水和4%的结合剂，混练5分钟后再加入堇青石15%、烧结±-Al₂O₃8%、广西粘土9%、硅微粉3%，高速混练30分钟，使用高吨位压砖机将混练好的泥料压制成高密度半成品，将半成品放入干燥器干燥，干燥温度为150℃，时间30小时，将干燥好的素坯放入电炉内，加温烧结，烧结温度1400℃，保温时间8小时，烧结后出炉，制备成热风炉陶瓷燃烧器用莫来石-辊道棒废料-堇青石质制品。