[发明专利]一种水泥窑用镁铝尖晶石抗结皮定形耐火材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域中的水泥窑用耐火材料，特别是涉及一种具有一定的耐高温和优异的抗结皮、抗热震性能，可用作水泥干法回转窑以及节能型水泥短流程预烧成窑炉的镁铝尖晶石抗结皮定形耐火材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着水泥工艺的进步，新型干法水泥回转窑在国内外得到广泛应用。各水泥生产厂家按照环境保护法规和节能减排的国家政策，越来越多的使用建筑垃圾、生活垃圾、污水污泥、工业废渣等固体废弃物作为生产水泥熟料的原料和燃料。因而水泥回转窑中各种杂质，如重金属离子、硫、氯、碱的含量大量增加，经过在水泥回转窑中预热器、分解炉、烧成带的循环富集，极易在窑尾系统形成结皮而发生堵塞，影响水泥回转窑的正常运行。

为了提高水泥产量，降低烧成热耗和粉磨电耗、提高熟料质量的综合效果，中国建筑材料科学研究总院于2007年8月发明了一种水泥预烧结生产方法及其系统(公开号：CN101139175)。解决结皮问题对推广该工艺技术尤为重要，因为当窑尾系统温度高达900-1200℃时，水泥生料的结皮、堵塞问题变得更加严重。一种解决方法是通过空气炮进行吹扫，另外一种解决方法是使用抗结皮耐火材料，使之不与硫氯碱以及水泥生料组分发生反应。因此，与该技术配套的新型复合耐火材料要具有一定的耐高温性能和优异的抗结皮、抗热震性能。

目前，新型干法水泥回转窑窑尾系统的温度为800-1000℃，使用的抗结皮耐火材料有高铝质、碳化硅质等耐火材料。由于回转窑系统中物料是碱性环境，要选择碱性耐火材料或者中性偏碱性的耐火材料。碳化硅质耐火材料属中性耐火材料，抗热震性能很好，但是水泥预烧结生产工艺中，在当窑尾温度上升到1200℃时，其抗氧化能力大大下降，材料表面的SiO₂薄膜开始和CaO反应出现液相并粘结物料，抗结皮性能失效。因此，随窑尾温度升高，高铝质、碳化硅质耐火材料将被其它无铬碱性耐火材料所替代。

镁铝尖晶石质耐火材料具有优异的抗结皮、耐高温性能，并能够很好地抵抗中低碱度窑料的侵蚀，其缺点是抗热震性能较差。瑞泰科技股份有限公司和中国建筑材料科学研究总院于2008年10月发明了水泥窑用镁铝尖晶石抗结皮浇注料(公开号：CN101412630)，安徽瑞泰新材料科技有限公司于2010年10月发明了水泥窑用抗结皮浇注料(公开号：CN 101987793A)，有力地支持了水泥预烧结生产工艺的发展。但是这两种抗结皮浇注料的1200℃高温抗结皮性能不好，原因在于这两种抗结皮浇注料都需要使用硅灰和纯铝酸钙水泥作为结合剂。水泥带入的CaO、硅灰带入的SiO₂在1200℃以上和窑料中循环富集的碱发生反应形成低共熔物而产生液相，粘结物料，严重影响了材料的抗结皮性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种水泥窑用镁铝尖晶石抗结皮定形耐火材料。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种水泥窑用镁铝尖晶石抗结皮定形耐火材料，其原料包含粒径在5mm以下四级配合的镁铝尖晶石74-88重量份，粒径在3mm以下两级配合的堇青石9-17重量份，硅灰1-2重量份，硅溶胶1-2重量份，氮化硅粉0-6重量份，有机结合剂2-6重量份，高效减水剂0.05-0.15重量份。

该水泥窑用镁铝尖晶石抗结皮定形耐火材料，其原料配方包含以下重量份数比的组分：

其原料配方包含以下重量份数比的组分：1-5mm镁铝尖晶石46-56份，0.088-1mm镁铝尖晶石10-14份，0.02-0.088mm镁铝尖晶石6-15份，小于0.02mm镁铝尖晶石超细粉9-12份；0.088-3mm(指大于等于0.088mm小于3mm)堇青石0-14份，小于0.088mm堇青石0-9份；硅灰1-2份，硅溶胶1-2份，氮化硅粉0-6份，有机结合剂2-6份，高效减水剂0.05-0.15份。

在上述配方中，所述镁铝尖晶石为市售镁铝尖晶石耐火原料；所述镁铝尖晶石超细粉为市售镁镁铝尖晶石耐火原料经过加工后得到的0.02mm筛下95％的镁铝尖晶石超细粉。所述堇青石为市售堇青石耐火原料；所述硅灰为市售硅灰产品；所述硅溶胶为市售硅溶胶产品；所述氮化硅粉为市售氮化硅粉料；所述有机结合剂可选自市售聚乙烯醇溶液、聚丙烯酸乳液产品的任意一种或两种的组合；所述高效减水剂可选自市售缩合萘甲醛的磺酸盐系混凝土高效减水剂、缩合三聚氰胺的磺酸盐系混凝土高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂、三聚磷酸钠高效减水剂、六偏磷酸钠高效减水剂以及聚丙烯酸钠高效减水剂中的任意一种或几种的组合。