[发明专利]一种轻质尖晶石质耐火砖及其制备方法无效
申请号: | 200910243007.5 | 申请日: | 2009-12-23 |
公开(公告)号: | CN101734937A | 公开(公告)日: | 2010-06-16 |
发明(设计)人: | 张健;黄朝晖;房明浩;刘艳改;冀新友;卫李贤 | 申请(专利权)人: | 中国地质大学(北京) |
主分类号: | C04B35/66 | 分类号: | C04B35/66 |
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地址: | 100083*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 尖晶石 耐火砖 及其 制备 方法 | ||
技术领域:
本发明涉及工业窑炉用一种轻质尖晶石质耐火砖及其制备方法,属于耐火材料领域。
背景技术:
工业窑炉是工业生产中的主要耗能设备,每年能耗数量巨大,尤其在冶金、建材、陶瓷、玻璃、化工及机电企业中的热加工过程中,工业窑炉的能耗可占总能耗的40-70%。然而各种工业窑炉的热损失一般都很大,在大多数情况下,它们的热效率都较低,能源利用率在30%左右。因此,迫切需要优质的隔热保温耐火材料,以降低大量能量的散热损失和蓄热损失,达到节能减排的目的。
目前应用于各种窑炉内衬的隔热材料主要有耐火纤维、Al2O3-SiO2系轻质耐火材料以及氧化铝空心球砖等,其中耐火纤维和Al2O3-SiO2系轻质耐火材料主要应用于中低温的工业窑炉环境,而1600℃以上的高温窑炉中大量使用的是氧化铝空心球砖。
氧化铝空心球砖的制造工艺过程需要经历三次能耗过程,第一次能耗是利用铝矾土矿物制备氧化铝的过程中所需能耗;第二次能耗是用工业氧化铝在电炉中熔炼吹制而制成氧化铝空心球所需能耗;第三次能耗是氧化铝空心球砖制品烧成过程所需能耗。这三次能耗过程造成了大量的能源消耗,氧化铝及氧化铝空心球的价格较高,使氧化铝空心球砖的生产成本比较高。另外,氧化铝空心球砖的密度较大,一般在1.5g/cm3左右,其蓄热能力较强,同时传热速率较快,散热损失较大,使其在使用过程增大了窑炉的热量损耗,造成了大量的热量浪费,增大了能源消耗。因此,制备一种低能耗和低成本的轻质耐高温隔热保温材料就显得十分迫切。
镁铝尖晶石(MgAl2O4)具有熔点高,热膨胀系数低,抗渣侵蚀能力强等一系列优点,而且是可以人工合成的。以菱镁矿和氧化铝为原料合成镁铝尖晶石质轻质耐高温材料,具有密度小、热传导率低、抗热震性能优良等特性,可以满足1000℃~1800℃高温环境中尤其是大于1500℃的高温窑炉的使用要求,是一种理想的隔热保温耐火材料。它可以替代轻质氧化铝空心球砖做多种高温窑炉和高温电炉的炉衬,由于镁铝尖晶石质轻质耐高温材料比氧化铝空心球砖的密度小、成本低、生产过程能耗少的优势,可以显著地降低生产过程和使用过程的能量损耗。
现有的有关多孔轻质尖晶石质耐火砖的专利和文献报道分析介绍如下:
1、“一种多孔尖晶石质陶瓷材料及其制备方法(CN200610019551.8)”的技术,其使用菱镁矿粉和Al(OH)3粉,,其采用的成形方法为机压或捣打,在配料工艺过程中尚未采用添加烧失剂造孔技术方法降低砖坯的体积密度,烧成温度为1600℃~1800℃,烧成温度较高,所制备的多孔尖晶石陶瓷材料密度较大,耗能较大,不利于制备密度较小导热系数低的尖晶石隔热保温耐火砖。
2、“一种镁-铝轻质保温耐火材料及其制备方法”(CN200410013257.7)的技术,所生成的轻质保温材料属于碱性轻质耐火材料,但其使用原料为菱镁矿粉、轻烧氧化镁粉、高铝矾土粉、Al(OH)3粉、可烧失物粉,烧成温度为1300℃~1500℃,制品杂质含量相对较高,烧成温度较低,密度较大,制品的使用温度低,导致制品在使用过程中耗能较大,不利于窑炉的节能隔热保温。
3、有一篇在《北京理工大学学报》杂志2005(11)发表的题为“凝胶注模成型刚玉-尖晶石多孔陶瓷的制备”的论文,作者为刘佐才和陈颖。论文介绍了采用凝胶注模成型法制备刚玉-尖晶石多孔陶瓷的过程,描述了以板状刚玉和富铝尖晶石为主要原料,添加有机单体、交联剂、催化剂、引发剂等,以及制备的多孔的刚玉-尖晶石材料的性能。该论文选用的原料是采用预先合成的尖晶石材料,工艺过程步骤多,制备过程能耗高,制成的材料密度较大,使用过程耗能也较大,不利于工业窑炉的节能降耗。
4、有一篇在《材料与冶金学报》杂志2004(2)发表的题为“添加轻烧氧化镁对镁铝尖晶石轻质耐火材料烧结性能的影响”的论文,作者为孙丽枫和于景坤。论文描述了以工业氧化铝、重烧氧化镁、轻烧氧化镁、成孔剂和结合剂为原料,制备轻质镁铝尖晶石材料。探讨了添加轻烧氧化镁对镁铝尖晶石轻质耐火材料烧结性能的影响。该论文选用的镁源是重烧和轻烧氧化镁,成本相对较高,工艺过程步骤多,制备过程能耗高,不利于制备过程的节能。
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