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轻质莫来石砖成分指标与应用

文章出处:正耐实业澳门永利娱城app下载 /?发表时间:2019-05-22

       轻质莫来石砖的力学性能由Al2O3/SiO2之比和显微结构决定,尤其是Al2O3含量为68%的莫来石砖,在1300℃时抗弯强度达570MPa,断裂韧性Kic达5.7MPa.Nm,均比常温时高1.6倍,这种随温度升高、强度和韧性不仅不衰减反而大幅度提高,在现有的高温陶瓷材料中除SiC外,是绝无仅有的,这也是轻质莫来石砖作为高温材料极佳的特性。

   
  
 
     以烧结或电熔莫来石为主要原料制得的耐火砖,可全部采用莫来石,也可以部分采用莫来石,部分采用刚玉为原料。前者称为莫来石耐火砖,后者称为刚玉一莫来石耐火砖或刚玉莫来石砖。莫来石耐火砖的生产工艺流程与高铝砖相同,配料经混料、成型、干燥与烧成等几个工序。烧成温度与配料组成、原料的纯度及对耐火砖性能的要求有关,通常为1500~1700℃。莫来石耐火砖及刚玉莫来石砖具有荷重软化温度高、高温蠕变率低、抗热震性好等优点,广泛应用于高炉热风炉、玻璃熔窑、干熄焦及加热炉等工业炉窑上。莫来石耐火耐火砖在高温下容易被碱性耐火砖侵蚀。此外,在高温下,莫来石可以与水蒸气按反应生成Al2O3而受到损坏。因此,莫来石耐火砖不宜在高碱性渣及高水蒸气含量的环境下长期使用。除了莫来石以及它与刚玉构成的复合耐火耐火砖外,莫来石还可以与其他材料构成耐火砖以提高其性能,如锆莫来石耐火砖、莫来石一碳化硅耐火砖等。所谓锆莫来石耐火砖就是莫来石一氧化锆复合材料。但是由于氧化锆价格昂贵,在实际生产中常通过Al2O3或矾土与锆英石反应制得锆莫来石熟料或耐火砖。
 
      这类耐火砖及原料的制造方法包括电熔法与烧结法。用电熔铸制的铝锆硅(AZS)耐火砖我们在电熔锆刚玉砖中已讨论。将Al2O3与ZrSiO4配料煅烧制得锆莫来石熟料,再将其破碎、混练、成型与烧成制得锆莫来石耐火砖,即烧结AZS砖。
 
 
      当使用矾土为原料时,最常见的是将ZrSiO4引入到高铝砖中来提高高铝砖的抗热震性,即所谓的“抗剥落高铝砖”。通过反应生成的ZrO2分散在莫来石与刚玉中。由于ZrO2在加热与冷却过程中的相变,在ZrO2颗粒周围产生微裂纹,从而提高其抗热震性。烧结AZS耐火砖常用于玻璃窑中。
   
      一种耐腐蚀莫来石耐火砖,包括耐火砖基体和喷涂在所述耐火砖基体表面的耐高温涂层;其中,所述耐火砖基体的制备原料包括:莫来石大颗粒27%~31%、空心玻璃微珠15%~25%、偏高岭土超细粉3%~5%、钛白粉10%~18%、聚乙烯醇水溶液0.5%~1.5%、粉煤灰5%~10%、硅藻土5%~10%、碳酸钙6%~11%、余量为纸浆水得所述耐高温涂层的制备原料包括:聚硅氧烷20%~35%、聚硼硅氮烷30%~38%、Mo粉3%~10%、余量为乙醇。所述莫来石大颗粒粒径为1 mm~3 mm、所述空心玻璃微珠粒径为0.5 mm~1 mm。所述偏高岭土超细粉粒度小于0.043mm、所述硅藻土粒度小于0.074mm。
 
按照上述质量百分数的原料计算,将莫来石大颗粒、空心玻璃微珠、偏高岭土超细粉、钛白粉、聚乙烯醇水溶液、粉煤灰、硅藻土、碳酸钙和纸浆水进行混碾制得预制泥料,将所述混碾泥料压制成砖坯并干燥;
 
将聚硅氧烷、聚硼硅氮烷、Mo粉与乙醇制得耐高温涂料,然后将干燥后的所述砖坯表面喷涂所述耐高温涂料,制得喷涂砖坯,所述喷涂砖坯经干燥、煅烧后制得所述耐腐蚀莫来石耐火砖。
 
基于上述,将所述混碾泥料压制成砖坯,并将所述砖坯在自然干燥24小时后置于干燥窑内,在100℃~200℃的温度条件下干燥24小时~48小时;然后将干燥后的所述砖坯浸渍在所述耐高温涂料中制得喷涂砖坯,并在1100℃~1250℃的温度下对其进行煅烧8小时~10小时,从而制得所述耐腐蚀莫来石耐火砖。
 
轻质莫来石耐火砖原料中各成分的性能作用如下:
 
莫来石大颗粒:是一系列铝硅酸盐组成的矿物统称,具有耐高温、强度高导热系数小,节能效果显著等特点,适用于石油裂解炉、冶金热风炉、陶瓷辊道窑、隧道窑、电瓷抽屉窑、玻璃坩埚窑及各种电炉的内衬,可直接接触火焰。
 
 红柱石:晶体属正交(斜方)晶系的岛状结构硅酸盐矿物,红柱石在砖坯煅烧过程中会发生不可逆的晶体转化形成具有良好的莫来石网络的莫来石,从而使其具有1800℃以上的耐火性能,且耐骤冷骤热、机械强度大、抗热冲击力和抗渣性强、荷重转化点高,并具有极高的化学稳定性和极强的抗化学腐蚀性,从而使得制备的所述低蠕变红柱石复合耐火砖具有高荷软、低蠕变、高抗热震性能。
 
偏高岭土超细粉:偏高岭土是高岭土在适当温度下脱水形成的无水硅酸铝。偏高岭土中原子排列顺序是不规则的,呈现热力学介稳状态,在适当激发下具有胶凝性。当温度升至925℃时开始结晶生成莫来石和方石英。晶体主要由硅氧四面体和氢氧八面体组成,其中硅氧四面体以共用顶角的方式沿着二维方向连结形成六方排列的网格层。高岭土具有强的耐酸性能、良好的电绝缘性和较高的耐火性能,耐火度与高岭土的化学组成有关,纯的高岭土的耐火度一般在1700℃左右,当水云母、长石含量多,钾、钠、铁含量高时,耐火度降低,偏高岭土的耐火度最低不小于1500℃。
 
钛白粉:主要成分为二氧化钛,化学性质极为稳定,是一种偏酸性的两性氧化物,广泛用于各类结构表面涂料、纸张涂层和填料、塑料及弹性。本文中其主要作为烧结助剂,降低耐火砖的烧结温度。
 
硅藻土:硅藻土是一种硅质岩石,是一种生物成因的硅质沉积岩,它主要由古代硅藻的遗骸所组成。其化学成分以SiO2为主。工业上常用来作为保温材料。由于具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点,能为涂料提供优异的表面性能,增容,增稠以及提高附着力。
 
碳酸钙:碳酸钙是一种无机化合物、俗称:灰石、石灰石、石粉。本文中主要利用碳酸钙及聚乙烯醇水溶液作为造孔剂及烧结助剂使用。
 
聚硅氧烷、聚硼硅氮烷与Mo粉在高温条件下会裂解反应生成Mo2C、Mo3Si等新相,并形成非晶态SiOC陶瓷涂层,提高了耐火砖的表面抗腐蚀能力,产生的体积膨胀能有效降低耐火砖表面的孔隙率。
 
     本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步,具体的说,本发明首先将不同粒度及长度的莫来石大颗粒、空心玻璃微珠、偏高岭土超细粉、钛白粉、聚乙烯醇水溶液、粉煤灰、硅藻土、碳酸钙与纸浆水进行混合,使得制备的砖坯各个部位成分配比搭配一致,保证了煅烧所得的耐腐蚀莫来石耐火砖各部位性能的一致性,同时原料中含有大量棱角突出的粒度料,增大了临界粒度,为耐腐蚀莫来石耐火砖提供了牢固的骨架结构使其在使用过程中不易产生变形。本发明将所述砖坯喷涂由聚硼硅氮烷、聚硅氧烷、Mo粉与乙醇混合制备的耐高温涂料中,使得烧制后的砖坯表面形成一层耐高温陶瓷层,提升了产品的耐高温和表面抗腐蚀性能。
 
      同时,本发明充分利用聚乙烯醇水溶液与上述原料混合,使得材料内部在多时间内存在大量微小气孔,且所述微小气孔不会随烧结过程的进行而聚集长大,最终在产品中形成微米级且均匀分布的气孔,使得制备的耐腐蚀莫来石耐火砖具有高荷软、低蠕变、高抗热震性能。
 
具体实施方式
 
      本实施例提供一种耐腐蚀莫来石耐火砖,包括耐火砖基体和喷涂在所述耐火砖基体表面的耐高温涂层;其中,所述耐火砖基体的制备原料包括:莫来石大颗粒31%、空心玻璃微珠18%、偏高岭土超细粉5%、钛白粉13%、聚乙烯醇水溶液0.5%、粉煤灰10%、硅藻土5.5%、碳酸钙6%、纸浆水11%。所述耐高温涂层的制备原料包括:聚硅氧烷35%、Mo粉10%、聚硼硅氮烷33%、乙醇22%。
 
其中,所述莫来石大颗粒粒径为1 mm~3 mm、所述空心玻璃微珠粒径为0.5 mm~1 mm、所述偏高岭土超细粉粒度小于0.043mm、所述硅藻土粒度小于0.074mm。各原料中的化学成分如表1所示。
 
本实施例还提供一种所述耐腐蚀莫来石耐火砖的制备方法,具体制备步骤包括:
 
(1)按照上述质量百分数的原料计算,将莫来石大颗粒、空心玻璃微珠、偏高岭土超细粉、钛白粉、聚乙烯醇水溶液、粉煤灰、硅藻土、碳酸钙和纸浆水进行混碾制得预制泥料;将聚硅氧烷Mo粉与乙醇制得耐高温涂料;
 
(2)采用压力吨位大于315吨的制砖机将所述混碾泥料压制成砖坯,并将所述砖坯在自然干燥24小时,然后置于干燥窑内,在200℃的温度条件下干燥24小时;然后将干燥后的砖坯浸渍在所述耐高温涂料中制得喷涂砖坯,并在1250℃的温度下对其进行煅烧8小时,从而制得所述耐腐蚀莫来石耐火砖。经检测,本实施例制得的所述耐腐蚀莫来石耐火砖密度为1.9g/cm3
 
方法相同。经检测,本实施例制得的所述耐腐蚀莫来石耐火砖密度为2.1g/cm3。
 
       耐火材料由于对高温介质良好的抗侵蚀性,以及具有保温隔热的性能, 在冶金、石化、玻璃等高温行业被广泛使用。随着我国对节能降耗的重视程度不断提高,具有良好保温隔热效果的轻质耐火材料得到了更多的研究与发展。不定形耐火材料由于具有施工便利、生产成本低,以及衬体的整体结构性好等优势,而受到了特别的关注,其中尤以耐火浇注料应用得最为广泛。
 
      现有的耐火砖大多为粘质隔热耐火砖,粘土砖主要由莫来石、玻璃相和方石英及石英所组成。通常以硬质粘土为原料,预先煅烧成熟料,然后配以软质粘土,以半干法或可塑法成型,温度在1300℃~1400℃烧成粘土砖制品。也可以加少量的水玻璃、水泥等结合剂制成不烧制品和不定形材料。还有这种耐火砖使用寿命短,不可再利用。另外,由于传统的耐火骨料中气孔尺寸较大,孔径多处于毫米级,这样当该材料在高温环境中使用时,由于通过气孔内气体辐射传热与对流传热的加剧,会使耐火材料的导热系数升高,进而降低了耐火材料的隔热保温效果,增大了热能的流失,导致能源成本的上升。
 
产品名称 轻质莫来石砖
分类温度(℃) 1260 1430 1540 1650 1760
产品代码 JM-23 JM-26 JM-28 JM-30 JM-32
理论体积密度(kg/m3) 800 800 900 1000 1100
重热线变化(%) 1280℃x3h,≤0.6 1380℃x3h,≤0.6 1500℃x3h,≤0.6 1550℃x3h,≤0.6 1570℃x3h,≤0.6
冷态耐压强度(Mpa) 1.8 2.4 3.0 3.6 4.6
热膨胀(1000℃)% 0.5 0.5 0.55 0.58 0.60
理论导热系数
(w/m.k)(300℃)
0.21 0.25 0.28 0.33 0.40
AL2O3 40 50 62 70 79
Fe2O3 ≤1.0 ≤1.0 ≤0.8 ≤0.6 ≤0.5
产品尺寸 常用规格230x114x65;其他规格根据要求定做

*本文出自:/jishu/136.html 转载请注明出处。
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