[发明专利]一种锆刚玉质结构隔热一体化复合砖及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料领域，尤其是一种耐火复合砖及制备方法。 

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、倒阎窑，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，并推出了一些重质材料和轻质材料相结合的复合砖，但由于轻质隔热层结构强度过低，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，由于前过渡带尖晶石砖和烧成带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。胴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和烧成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复合不同部位结构特点的复合砖，则很好地解决了目前存在的问题。 

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锆刚玉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： 

一种锆刚玉结构隔热一体化复合砖，包括锆刚玉质重质工作层和以轻质骨料和粉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，重质工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1～5∶3～1。 

进一步，所述重质工作层中，成分质量百分含量为Al₂O₃％≥60％，ZrO₂％为5～30％，其余为原料引入的其他成分。 

优选的，重质工作层采用的主要原料为电熔刚玉、板状刚玉、单斜氧化锆、莫来石、粘土、焦宝石中的几种。 

再进一步，所述轻质隔热层中采用的轻质骨料为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝空心球、铬刚玉空心球、锆刚玉空心球中的一种或几种的混合物。 

所述轻质隔热层中，氧化铝空心球中的成分质量百分含量为Al₂O₃％＞98％，刚玉空心球中的成分质量百分含量为Al₂O₃％＞93％，镁铝空心球中的成分质量百分含量Al₂O₃为0.1～99.9％，MgO为0.1～99.9％，铬刚玉空心球中的成分质量百分含量Al₂O₃为70～99.9％，Cr₂O₃为0.1～30％，锆刚玉中的成分质量百分含量Al₂O₃为90～99.9％，ZrO₂为0.1～10％。 

一种锆刚玉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：所述重质工作层中，成分质量百分含量为Al₂O₃％≥60％，ZrO₂％为5～30％，，其余为原料引入的其他成分；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：采用的轻质骨料为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝空心球、铬刚玉空心球、锆刚玉空心球中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1650～1800℃保温3～8小时烧成。