一种水泥窑用抗结皮锆英石基耐碱砖及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种水泥窑用抗结皮锆英石基耐碱砖及其制备方法，该耐碱砖由包括以下质量份的原料制备而成：单晶相莫来石均质料65～80份，锆蓝晶石粉5～10份，锆英石粉5～15份，硅灰粉1～3份，金属硅粉1～3份，白泥5～8份，糊精溶液3～4份。本发明专利技术提供的水泥窑用抗结皮锆英石基耐碱砖具有更加优异的低气孔，高强度，高荷重软化温度、优良抗碱侵蚀性能和抗结皮性能，能够代替市场的碳化硅质产品应用水泥窑易结皮的预热器系统，并克服碳化硅砖水化氧化问题，大幅降低材料的导热率和体积密度。

【技术实现步骤摘要】
一种水泥窑用抗结皮锆英石基耐碱砖及其制备方法
本专利技术涉及耐火材料领域，尤其涉及一种水泥窑用抗结皮锆英石基耐碱砖及其制备方法。
技术介绍
水泥窑作为协同处理工业、生活垃圾、城市污泥及其他危险废弃物等的主体设备，由于废弃物中存在大量硫、碱、氯等有害成分，并在水泥窑预热器系统内循环富集，极易形成严重的结皮。结皮会导致预热器堵塞，严重影响着水泥窑的运转率和产量同时，也严重影响水泥熟料质量。因此，解决水泥窑预热器系统的结皮问题已经成为众多水泥企业亟待解决的“卡脖子”环节。目前市场上抗结皮体系主要以碳化硅质耐火浇注料和耐火砖，其利用碳化硅对碱盐不润湿性及使用过程SiC氧化在表面形成一层致密玻璃相使得材料具有良好的抗结皮性能。但是碳化硅质产品在协同处置含水量大的城市垃圾及污泥时，由于预热器系统含水量高，耐火材料(800-1100℃)极易发生水化氧化，进而导致结构疏松，耐火材料易产生剥落损坏而导致使用寿命偏低。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种水泥窑用抗结皮锆基耐碱砖。本专利技术提供的锆基耐碱砖具有更加优异的低气孔，高强度，高荷重软化温度、优良抗碱侵蚀性能和抗结皮性能，能够代替市场的碳化硅质产品应用水泥窑易结皮的预热器系统，并克服碳化硅砖水化氧化问题，大幅降低材料的导热率和体积密度，并有效降低成本。本专利技术实施例提供一种水泥窑用抗结皮锆基耐碱砖，由包括以下质量份的原料制备而成：单晶相莫来石均质料65～80份，锆蓝晶石粉5～10份，锆英石粉5～15份，硅灰粉1～3份，金属硅粉1～3份，白泥5～8份，糊精溶液3～4份。本专利技术中，针对碳化硅质耐火材料使用缺陷，本专利技术利用耐碱砖优良的抗碱侵蚀性能进行优化开发一种不含碳化硅等非氧化物的锆基抗结皮耐碱砖。一方面利用锆英石、锆蓝晶石分解产生氧化锆，锆蓝晶石的莫来石化和其大量游离二氧化硅提高制品的抗碱侵蚀能力并提高液相粘度阻碍碱盐侵蚀渗透提高抗结皮性能。另一方面，为了进一步提高硅含量并降低制品气孔率，采用致密单晶相莫来石(即莫来石-高硅氧玻璃相)，并引入超微粉硅灰和金属硅，提高制品的SiO2含量，降低气孔率以提高抗碱侵蚀性能的基础，进一步优化抗结皮性能。抗结皮用锆英石基耐碱砖还大幅降低碳化硅产品的导热率和体积密度，在节能和轻量化方面也具有独特优势。根据本专利技术实施例提供的一种水泥窑用抗结皮锆基耐碱砖，所述单晶相莫来石均质料中，Al2O3的质量含量为40～48％，优选的，所述单晶相莫来石均质料中，Al2O3的质量含量为42～45％、SiO2的质量含量50～55％、K2O的质量含量＜0.5％；所述单晶相莫来石均质料的体积密度＞2.35g/cm3，优选为2.45～2.50g/cm3。本专利技术中，通过控制配方中铝含量，降低K2O、Na2O杂质含量，通过烧成工艺的优化使其晶相组成为单晶相莫来石相，该材料烧结致密，晶相发育好，气孔率低，强度高，通过优选单晶相莫来石，能够进一步提高制品的耐温性能和耐磨，抗侵蚀能。根据本专利技术实施例提供的一种水泥窑用抗结皮锆基耐碱砖，所述单晶相莫来石均质料的粒径分布：3mm≤d1＜5mm、1mm≤d2＜3mm、0.074mm≤d3＜1mm和0mm＜d4＜0.074mm的质量比为4～8：35～45：15～25：5～20。本专利技术中，通过控制颗粒在上述粒径分布范围内，能够达到颗粒紧密堆积，对于降低材料的气孔率，有效改善抗侵蚀性能.。根据本专利技术实施例提供的一种水泥窑用抗结皮锆基耐碱砖，所述锆英石粉中，ZrO2的质量含量＞60％；所述锆蓝晶石粉中，Al2O3的质量百分比为45～55％，ZrO2的质量含量＞5％；所述硅灰粉中，SiO2的质量含量＞92％；所述金属硅粉中，Si的质量含量＞97％；所述白泥中，Al2O3的质量含量>28％，所述白泥优选为广西白泥。优选的，所述锆英石粉中，ZrO2的质量含量大于65％；所述硅灰粉中，SiO2的质量含量>95％；所述广西白泥中，Al2O3的质量含量30～35％、K2O+Na2O的质量含量＜0.4％、Fe2O3的质量含量＜1.5％。本专利技术中，通过控制锆源(锆英石和锆蓝晶石)一方面引入锆源。另外减少杂质对锆英石分解的影响，有助于锆英石分解无定形石英的莫来石化，进而改善抗结皮性能；优选的白泥，主要是控制杂质含量，保证材料良好的塑性指数，有助于制品的致密化。根据本专利技术实施例提供的一种水泥窑用抗结皮锆基耐碱砖，所述锆英石粉中，所述锆英石粉的粒径为0mm＜d＜0.074mm；所述锆蓝晶石粉的粒径为0mm＜d＜0.074mm；所述硅灰粉的粒径为0mm＜d＜0.010mm；和/或，所述金属硅粉的粒径0mm＜d1＜0.074mm；所述广西白泥的粒度0mm＜d＜0.074mm。本专利技术中，通过控制合适的粒度范围内，使锆英石分解可控，在保证使用过程起到抗结皮效果的基础上，有效改善材料的理化性能指标，如强度，耐磨，抗侵蚀等。根据本专利技术实施例提供的一种水泥窑用抗结皮锆基耐碱砖，所述锆英石粉中，所述糊精溶液为糊精水溶液；优选的，将麦芽糊精与水按照质量比1：1～2进行混合，所述糊精水溶液的比重为1.1～1.2g/cm3。本专利技术中，通过采用麦芽糊精，尤其是上述优选糊精水溶液，能够使得泥料有良好的成型性能和砖坯强度，避免市场采用的纸浆废液引起的环境问题。本专利技术实施例还提供所述水泥窑用抗结皮锆基耐碱砖的制备方法，包括以下步骤：按配比将单晶相莫来石均质料、锆英石粉、硅灰、金属硅、糊精水溶液、锆蓝晶石粉和广西白泥混合，制备砖坯，进行干燥、烧成和冷却。根据本专利技术实施例提供的所述的水泥窑用抗结皮锆基耐碱砖的制备方法，包括以下步骤：1)按照配比准备单晶相莫来石均质料、锆英石粉、硅灰、金属硅、糊精水溶液、锆蓝晶石粉和广西白泥；2)将步骤1)准备的粒度0mm＜d＜0.074mm锆英石粉、粒度0mm＜d＜0.010mm硅灰粉、粒度0mm＜d＜0.074mm金属硅粉进行预混合，得到混合粉；3)将粒径为3mm≤d1＜5mm、1mm≤d2＜3mm及粒径为0.074mm≤d3＜1mm的单晶相莫来石均质料进行干混，然后加入糊精溶液进行混合，再加入步骤2)得到的所述混合粉和广西白泥进行混合，得到泥料；4)将步骤3)中的泥料压制成砖坯，进行干燥和烧成，然后冷却至室温。根据本专利技术实施例提供的所述的水泥窑用抗结皮锆基耐碱砖的制备方法，步骤4)中，干燥温度为100～180℃、干燥时间为12～24h；优选的，采用干燥窑进行干燥，干燥窑入口的温度优选为30～60℃；所述砖坯的体积密度为2.40～2.60g/cm3。根据本专利技术实施例提供的所述的水泥窑用抗结皮锆基耐碱砖的制备方法，步骤4)中，烧成温度为1300～1450℃，在所述烧成温度下保温4～10h；由室温升温至1450℃，在1450℃下保温4～10h。根据本专利技术实施例提供的一种水泥窑用抗结皮锆基耐碱砖或所述水泥窑用抗结皮锆基耐碱砖的制备方法得到的水泥窑用抗结皮锆基耐碱砖作为水泥窑协同处置废弃物用抗结皮锆基耐碱砖的应用。本专利技术中，创新性对耐碱砖进行优化提升本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥窑用抗结皮锆英石基耐碱砖，其特征在于，由包括以下质量份的原料制备而成：单晶相莫来石均质料65～80份，锆蓝晶石粉5～10份，锆英石粉5～15份，硅灰粉1～3份，金属硅粉1～3份，白泥5～8份，糊精溶液3～4份。/n

【技术特征摘要】
1.一种水泥窑用抗结皮锆英石基耐碱砖，其特征在于，由包括以下质量份的原料制备而成：单晶相莫来石均质料65～80份，锆蓝晶石粉5～10份，锆英石粉5～15份，硅灰粉1～3份，金属硅粉1～3份，白泥5～8份，糊精溶液3～4份。


2.根据权利要求1所述的水泥窑用抗结皮锆英石基耐碱砖，其特征在于，所述单晶相莫来石均质料中，Al2O3的质量含量为40～48％，优选的，所述单晶相莫来石均质料中，Al2O3的质量含量为42～45％、SiO2的质量含量50～55％、K2O的质量含量＜0.5％；所述单晶相莫来石均质料的体积密度＞2.35g/cm3，优选为2.45～2.50g/cm3。


3.根据权利要求2所述的水泥窑用抗结皮锆英石基耐碱砖，其特征在于，所述单晶相莫来石均质料的粒径分布：3mm≤d1＜5mm、1mm≤d2＜3mm、0.074mm≤d3＜1mm和0mm＜d4＜0.074mm的质量比为4～8：35～45：15～25：5～20。


4.根据权利要求3所述的水泥窑用抗结皮锆英石基耐碱砖，其特征在于，所述锆英石粉中，ZrO2的质量含量＞60％；所述锆蓝晶石粉中，Al2O3的质量百分比为45～55％，ZrO2的质量含量＞5％；所述硅灰粉中，SiO2的质量含量＞92％；所述金属硅粉中，Si的质量含量＞97％；所述白泥中，Al2O3的质量含量>28％，所述白泥优选为广西白泥；
优选的，所述锆英石粉中，ZrO2的质量含量大于65％；所述硅灰粉中，SiO2的质量含量>95％；所述广西白泥中，Al2O3的质量含量30～35％、K2O+Na2O的质量含量＜0.4％、Fe2O3的质量含量＜1.5％。


5.根据权利要求4所述的水泥窑用抗结皮锆英石基耐碱砖，其特征在于，所述锆英石粉的粒径为0mm＜d＜0.074mm；所述锆蓝晶石粉的粒径为0mm＜d＜0.074mm；所述硅灰粉的粒径为0mm＜d＜0.010mm；和/或，所述金属硅粉的粒径0...

【专利技术属性】
技术研发人员：马淑龙，苏玉柱，周伟，丛江波，张康康，郝瑞，孟令汉，陈宝贵，席含博，李燕京，高长贺，
申请(专利权)人：北京金隅通达耐火技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11