[发明专利]一种碳化硅质结构隔热一体化复合砖及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种耐火复合砖及其制备方法。

背景技术

随着水泥生产新技术的不断出现，水泥生产主机设备向大型化方向发展，增加产量、提高质量、节能降耗、降低成本成为生产管理中增加效益的关键。现有的耐火砖和隔热砖大都为单一结构，使用时需将各种性能的砖配合使用，若在相对固定不动的设备上，如隧道窑、倒焰窑，配合使用都能满足要求；但在一些相对运动的设备上，如回转窑，配合使用就很难满足要求。一些厂家和研究单位对此进行了研究和攻关，并推出了一些重质和轻质相结合的复合砖，但由于轻质部分结构强度过低，无法满足使用要求而没有大范围推广，还是以重质砖为主。以海螺集团10000t/d的回转窑为例，前过渡带使用尖晶石砖、烧成带使用镁铬砖，由于尖晶石砖和烧成带使用的镁铬砖的导热系数大(≥2.7W/m·K)，使得窑筒体外壁温度较高(大约在380℃左右，高温时能达420℃)。筒体外壁温度较高，一方面使窑筒体散热增加，从而加大熟料热耗，引起熟料单位成本增加；另一方面极易使筒体受热膨胀，致使窑中部托轮瓦温度升高，尤其是在使用后期或夏季给设备的正常运行带来较大隐患。筒体过热增加了机械设备的损坏几率、加速了筒体变形，而筒体变形又加速了内衬的机械破坏，其结果是掉砖、停窑，影响水泥回转窑的运转率。因此若能在该部位使用耐火、隔热双重功能的复合砖不仅使过渡带部位的筒体温度降低，减少散热损失，而且也有利于设备维护，提高设备运转率。若在所有高温部位均使用适合不同部位结构特点的复合砖，则能够很好地解决目前存在的问题。碳化硅砖具有良好的耐磨性、抗热震性和耐侵蚀性，而且制品强度高、韧性好，但热导率较高，使用过程中热量散失严重。

发明内容

为了克服已有耐火复合砖及制备方法的耐磨性较差、结构强度较低、保温隔热性能较差的不足，本发明提供一种耐磨性良好、结构强度较高、保温隔热性能良好的碳化硅质结构隔热一体化复合砖及制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种碳化硅质结构隔热一体化复合砖，包括碳化硅质重质工作层和以轻质骨料和粉料为原料制备的轻质隔热层，由重质工作层和轻质隔热层复合而成。

进一步，重质工作层中成分质量百分含量为SiC％≥50％，其余为原料中引入的其他成分。

再进一步，重质工作层中采用的主要原料为碳化硅、高铝矾土、红柱石、α-Al₂O₃微粉、焦宝石中的几种。

优选的，所述轻质隔热层中采用的轻质骨料为刚玉空心球、轻质莫来石骨料、轻质高铝骨料中的一种或几种。

更进一步，所述轻质隔热层中采用的轻质骨料成分质量百分含量为：刚玉空心球中的成分质量百分含量为Al₂O₃％＞93％，轻质莫来石骨料中成分质量百分含量为Al₂O₃％＞95％，轻质高铝骨料中成分质量百分含量为Al₂O₃％＞70％。

一种碳化硅质结构隔热一体化复合砖的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)重质工作层配料：重质工作层材质中成分质量百分含量为SiC％≥50％，其余为原料中引入的其他成分，先将不大于325目粉料按比例配好后在球磨机中混合均匀，再在其余骨料颗粒与外加结合剂混合均匀后加入混合好的粉料，搅拌10～30分钟；

(2)轻质隔热层配料：采用的轻质骨料为刚玉空心球、轻质莫来石骨料、轻质高铝骨料的一种或几种的混合物，先把轻质骨料称量好，把轻质骨料按比例和外加结合剂混合均匀，然后按比例加入粉料搅拌10～30分钟；

(3)成型：完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，致密工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1～5∶3～1，加料后抽出隔板，采用振动加压或机压成型；

(4)烧成：成型后的坯体取出经80～150℃烘干后装窑于1350～1450℃保温3～8小时烧成。

进一步，所述步骤(3)中，成型过程在振动压机或摩擦压机或油压机上进行。

更进一步，所述步骤(1)中，重质工作层采用的原料颗粒质量百分含量为不小于1mm颗粒35～45％，小于1mm颗粒25～35％，不大于325目细粉25～35％；外加结合剂3～5％。

所述步骤(2)中，轻质隔热层采用的轻质骨料粒径为0.2～5mm，自然堆积密度0.6～1.0g/cm³，原料配比为轻质骨料55～70％，不大于325目细粉30～45％，外加结合剂6～10％。