[发明专利]提高致密重质耐火制品力学性能及抗热震性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高致密重质耐火制品力学性能及抗热震性方法，尤 其涉及干熄焦炉用致密重质耐火制品。

背景技术

干熄焦炉斜道区支撑梁(俗称牛腿)，因长期运行在冷热交替频繁的 恶劣环境，温度变化大，其上部压力承重大(约190吨)，同时又受气流和 粉尘冲刷、撞击，以及焦炭挤压，特别由于其凸出于大墙，承受来自各方 面阻力和压力更大，造成容易损坏。现有技术通常使用AL₂O₃≥35％，SiC ≥30％的莫来石-碳化硅致密重质耐火砖，例如中国专利CN1854106干熄焦 用莫来石-碳化硅耐火材料，采用3-15wt％金属硅，35-65wt％烧结和/或电 熔莫来石，25-45wt％碳化硅，3-5％α-Al₂O₃微粉，4-10％粘土组成。中国 专利CN1927767干熄焦炉斜道立柱用高热震耐磨砖，以碳化硅62～80％和 四氮化三硅17～35％为基本组份，添加0.1～0.8％稀土镧系氧化物，配以 0.4～3％无机粘结剂，经混合、压制、烧结而成。冷却段，因受焦碳冲刷， 要求耐磨性要好，通常使用致密重质莫来石砖。然而上述致密重质耐火制 品(用于高温工作层，直接接触高温火焰)的强度、抗折、抗冲刷、抗热震 性仍然不能完全满足干熄焦炉的要求，材质质量不稳定，使用寿命相对较 短，一般使用寿命为1年左右，严重影响了干熄焦炉的使用寿命，增加了 干熄焦炉的维修次数，已成为全国煤焦行业干熄焦炉存在一个共同问题。 要提高上述部位耐火制品使用寿命，必须要提高耐火制品的1100℃高温抗 折强度；1100℃高温下耐冲刷能力；耐压强度；以及热震稳定性四大技术 指标。上述四大指标中，都与耐火制品的气孔率、致密度有很大关系，前 三者要求有较高的致密度和较低的气孔率，后者又要求有较低致密度和较 高的气孔率，前三者与后者呈反比关系，通常耐火制品很难同时获得提高。 申请人在多次分析后发现，上述原因主要是致密重质耐火砖采用摩擦压力 机压制成型，由于摩擦压力机压力不均匀，再加上原料混炼的均匀度、原 料纯度、低温结合剂、原料中含有的低熔物等种种因素，生产过程中难免 会造成耐火制品成型烧制后内部结构中不可避免存在如微小的裂纹、微小 的熔洞、大小不一的孔隙等等伤痕缺陷，造成耐火制品内在质量不稳定， 性能下降。

现有技术虽有采用在中性、酸性耐火制品，通过加入磷酸及磷酸铝， 使磷酸与耐火制品中铝形成磷酸铝，提高耐火制品力学强度方法。例如：

中国专利CN101544504磷酸盐结合铝碳化硅砖，在高铝矾土熟料中加 入4～10％磷酸盐结合剂，生产出显气孔率小于15％、常温耐压强度大于 130MPa、荷重软化开始温度大于1600℃、抗氧化性强的优质铝碳化硅砖。

中国专利CN1052841高温耐火砖，其原料组份中包含有耐火高铝粉、 耐火粘土，添加有浓硫酸、磷酸、草酸烧制而成。可耐1580℃以上的高温， 可作高温耐火结构材料。

中国专利CN1041149磷酸盐结合高铝质窑衬砖，在高岭土原料中加入 35～55wt％磷酸溶液，按重量比1∶0.8～1.0比例混合，投入后加压成型， 在600℃温度下，恒温8小时后即为成品。荷重软化点温度在1500～1700 ℃范围内，耐热震稳定性次数达到50～100次。

上述在耐火制品前期配料过程中加入磷酸溶液，其作用是使磷酸与耐 火材料中金属氧化物生成磷酸盐(耐火原料中的氧化铝、氧化硅、氧化镁 与磷酸反应生成磷酸盐)，增强耐火原料颗粒与细粉的胶黏性，提高耐火 砖的力学性能。但在配料过程中加入磷酸溶液，仍然不能消除制造耐火制 品时带来的结构性缺陷，因此综合性并不能得到整体提高。