高强度、高热震氧化铝空心球砖及其制备方法

摘要

本发明涉及一种高强度、高热震氧化铝空心球砖。由以下重量份数的原料组成：氧化铝空心球40-60份；刚玉砂10-30份；碳化硅6-15份；氧化铝微粉7-14份；红柱石微粉2-4份；硅线石微粉2-4份；粘土3-5份；结合剂10-14份。本发明具有高强度、热震稳定性好等特性，同时具有常规氧化铝空心球砖、耐高温、节约能源的优势，特别适合现代高温辊棒烧结窑炉及类似工况窑炉使用，生产工艺科学合理，绿色环保，工艺简单易于实现，具有广泛的使用价值和推广价值。

说明书

技术领域

本发明涉及一种轻质耐火砖，尤其是一种高强度、高热震氧化铝空心球砖及其制备方法。

背景材料

高温辊棒烧结窑炉的炉型有井式窑和梭式窑两种。无论哪种炉型的窑炉，其特点均为体 积大尤其是高度高，升降温频繁，烧成温度高。这种窑炉使用温度在1500℃-1600℃，每2-3 天为一个烧成周期。因此要求内衬材料具有耐高温、高强度、热震稳定性好、节约燃耗等性 能。常规氧化铝空心球砖具有良好的耐火性能和优良的隔热性能，常用作这种高温窑炉的工 作衬，可以减少热量损失、加快升温速度从而降低能源消耗，节约生产成本。但常规氧化铝 空心球砖在使用时，由于其强度低、热震稳定性差，使用时产生裂纹、剥落等缺陷，影响使 用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服常规氧化铝空心球砖技术之不足，提供一种高强度、高热震氧化 铝空心球砖及其制备方法，该产品具有耐高温、高强度、热震稳定性好、节约燃耗等特性， 特别适合高温辊棒烧结窑炉及类似工况窑炉使用。

本发明高强度、高热震氧化铝空心球砖，由以下重量份数的原料组成：

结合剂优选硫酸铝或纸浆中的一种或两种。

刚玉砂的颗粒度为≤150目。

氧化铝微粉的颗粒度为≤500目。

红柱石微粉的颗粒度≤500目。

硅线石微粉的颗粒度≤500目。

粘土的颗粒度≤200目。

所述的颗粒度即粉料细度。

氧化铝空心球粒度为≤3mm。

碳化硅粒度为≤60目。

高强度、高热震氧化铝空心球砖的制备方法，步骤如下：

将刚玉砂、氧化铝微粉、红柱石微粉、硅线石微粉和粘土混合均匀，制成混合粉，将氧 化铝空心球、碳化硅粒度料混合均匀，混合时间为2-3分钟，然后加结合剂再混5-7分钟，在 混合均匀后形成泥料，泥料经成型、烘烤、焙烧得产品。

混合粉和颗粒料混合时间为2-3分钟，加入结合剂后再混5-7分钟，总混合时间8-10分钟。

成型采用振动成型方法。

烘烤温度为80～110℃，烘烤时间为24～48小时。

焙烧温度为1550～1650℃，焙烧时间为6-10小时。

本发明的氧化铝空心球砖引入低膨胀的SIC原料改善制品热震性能。由于SIC热膨胀系数 小，引入SIC使得制品具有更好的热震稳定性。在25～1400℃平均热膨胀系数为4.5×10^-6/℃， 明显低于氧化铝热膨胀系数。

本发明的氧化铝空心球砖引用碳化硅和刚玉等多种颗粒料，不同原料的膨胀系数不同使 制品在使用时产生微裂纹，微裂纹的产生可以缓冲制品因急冷急热而产生的内部裂纹，进一 步提高制品的热震性能。

本发明的氧化铝空心球砖引入红柱石、硅线石微粉、及碳化硅。红柱石、硅线石分解形 成的SIO₂及SIC氧化生成的的SIO₂与刚玉砂细粉、氧化铝微粉中的AL₂O₃通过反应烧结形成莫 来石网络穿插于氧化铝空心球骨料之间，提高了制品热震性和强度。

氧化铝微粉及红柱石微粉的引入使莫来石化温度提前至小于1000℃，这样制品同时具有 较强的中高温强度。

微粉技术应用于氧化铝空心球砖后，进一步促进烧结，是制品形成高强度的另一重要原 因。因为粒度越小,比表面积越大,表面能越高,烧结温度越低。红柱石微粉的比表面积较大,可 以在较低温度下开始烧结。

本发明原料理化指标：

粘土的化学组分质量分数为：Al₂O₃≥36%，Fe₂O₃≤1.0%，可塑性≥3.5。

红柱石的化学组分质量分数为：Al₂O₃≥55%；SiO₂≤40%；Fe₂O₃≤1.0%。

刚玉砂的化学组分质量分数为：Al₂O₃≥99%。

硅线石的化学组分质量分数为：Al₂O₃≥55%，SiO₂≥42%。

本发明原料均为市售。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果

本发明具有高强度、热震稳定性好等特性，同时具有常规氧化铝空心球砖、耐高温、节 约能源的优势，特别适合现代高温辊棒烧结窑炉及类似工况窑炉使用，生产工艺科学合理， 绿色环保，工艺简单易于实现，具有广泛的使用价值和推广价值。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

本发明实施例中原料化学成分如下：

红柱石优选的化学组分质量分数为：Al₂O₃：57.1%；SiO₂：36.2%；Fe₂O₃≤1.0%。

硅线石优选的化学组分质量分数为：Al₂O₃：59.5%，SiO₂：39%。

粘土的化学组分质量分数为：Al₂O₃：37.22，Fe₂O₃：0.51%，SiO₂：45.01%，可塑性≥3.5。

刚玉砂的化学组分质量分数为：Al₂O₃：99.17%。

实施例1

将30份刚玉砂、9份氧化铝微粉、2份红柱石微粉、4份硅线石微粉，5份粘土经螺旋搅拌 机制成混合粉，再将40份氧化铝空心球、10份碳化硅和混合粉在行星搅拌机搅拌均匀，混合 时间为2分钟，外加10份结合剂硫酸铝再混合7分钟，进一步混炼均匀后振动成型，砖坯体密 在1.7-1.8g/cm³，经110℃烘干24小时。隧道窑1600℃下焙烧，焙烧时间为8小时得所需产品氧 化铝空心球砖。

实施例2

将24份刚玉砂、14份氧化铝微粉、4份红柱石微粉、2份硅线石微粉，4份粘土经螺旋搅拌 机制成混合粉，再将46份氧化铝空心球，6份碳化硅和混合粉在行星搅拌机搅拌均匀，混合时 间为2.5分钟，外加6份硫酸铝，6份纸浆结合剂再混合6分钟，进一步混炼均匀后振动成型， 砖坯体密在1.6-1.7g/cm³，经80℃烘烤48小时。隧道窑1650℃下焙烧，焙烧时间为10小时得所 需产品氧化铝空心球砖。

实施例3

10份刚玉砂、7份氧化铝微粉、2.5份红柱石微粉、2.5份硅线石微粉，3份粘土经螺旋搅拌 机制成混合粉，再将60份氧化铝空心球、15份碳化硅和混合粉在行星搅拌机搅拌均匀，混合 时间为3分钟，外加14份纸浆结合剂再混合5分钟，进一步混炼均匀后振动成型，砖坯体密在 1.4-1.6g/cm³，经100℃烘烤30小时。隧道窑1550℃下焙烧，焙烧时间为6小时得所需产品氧化 铝空心球砖。

将实施例1-3的氧化铝空心球砖进行理化性能检测，结果如表1。

常规氧化铝空心与本发明氧化铝空心球砖的性能对比如表2。

表1实施例1-3的氧化铝空心球砖进行理化性能检测结果

表2常规氧化铝空心与本发明氧化铝空心球砖的性能对比