[发明专利]焦炉用高导热硅砖及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及焦炉领域中用的一种硅质耐火材料，尤其涉及一种焦炉用高导热硅砖及其制备方法。

背景技术

硅砖是现代大型焦炉砌筑最主要的耐火材料，先进焦炉的设计方向是高效、长寿、节能和环保，硅砖的各项性能直接影响了焦炉技术的先进性。长期以来，人们多关注硅砖的强度、热震、荷重软化等耐火性能，以求焦炉尽可能的长寿命。但随着节能与环保要求的日益严格化，企业要求焦炉在炼焦过程中节省煤气消耗，同时减少COx和NOx的排放。焦炉的节能主要有两种方法：（1）降低炭化室炉墙厚度；（2）提高炭化室炉墙用耐火材料的热导率。但减薄炉墙厚度势必会降低结构单元的强度，导致整体结构强度的降低，最终造成炉墙寿命的下降。所以，在焦炉的节能措施中，炭化室炉墙选用具有高热导率的材料是节能措施中非常合适的选择。因此，作为焦炉上应用的主要耐火材料——硅砖，其导热性能的提高显得尤为重要。

随着硅砖制造技术的发展，各种具有特殊需求的新型硅砖应运而生，比如中国专利200810049567.2 公开了一种纳米复合硅砖及其制备方法，该专利技术的特点在于采用了纳米CaCO₃、纳米氧化铁、纳米SiO₂原料，放入水中利于分散。其硅砖的优势在于耐压强度高，同时可降低烧成温度20℃以节省能源。中国专利200510048575.1 公开了一种复合硅砖，该专利的热风炉及焦炉用硅砖强调热震稳定性好、荷重软化点高、耐压强度高的特点，制造中采用了SiC原料，添加剂Na₂CO₃和铁鳞粉，矿化剂CaO。中国专利20071006241.5 公开了一种7.63m焦炉用硅砖，其硅砖有耐压强度高、气孔率低、耐火度高、Fe₂O₃低的特点，制造技术的特点在于添加剂用了锰粉和钾长石，矿化剂采用石灰乳。以上现有技术都在于强调了提高硅砖的常规物理性能，以满足焦炉长寿的需要；在制造技术上采用了一些特殊原材料，以达到比普通硅砖更好的技术指标。

现有的硅砖制造技术中，还存在硅砖内部结构性能相对不均匀的问题。因为硅砖制造在混练工序里，传统矿化剂-石灰乳的加入是通过管道加入湿碾机里，迅速被部分硅石颗粒和细粉包裹，不能很好地均匀分布在泥料中，这使得砖坯里CaO的分布不均匀。在烧结过程中使得在同一温度下颗粒及基质间SiO₂晶型转变不均匀，有的局部转化过快，有的局部转化又过慢，这样砖体内部由于晶型转变而产生的膨胀应力非常不均匀，很容易造成大气孔、甚至裂纹的产生，这样不仅影响成品率，还影响硅砖质量的稳定性。所以仅仅通过物理的机械搅拌方法想使矿化剂均匀化分布是有局限的，这样会影响硅砖内部结构的均匀性，从而会影响硅砖性能。

现有的普通硅砖由于其传统矿化剂矿化效果及加入形式的局限性，使硅砖半成品造坯过程中水分分布不够均匀，泥料水分也偏高。硅砖在烧成后，水分排除留下的气孔分布也非常不均匀，气孔簇团局部集中情况突出，这都严重地影响了硅砖导热率的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焦炉用高导热硅砖及其制备方法，该硅砖具有高导热性和保持硅砖其它综合优良性能，能同时满足焦炉长寿、节能和高效生产的需要。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案： 

一种焦炉用高导热硅砖，其成分按重量百分比为：天然硅石颗粒68.0%～82.0%，天然硅石细粉13.0%～26.0%，添加剂中含分散剂0.5%～2.0%，含硅质非氧化物1.5%～5.0%；矿化剂1.0%～3.0%；结合剂为外加以上物料总重量的+1.5%～3.0%。

所述天然硅石颗粒为3-0mm，细粉为＜0.074mm，天然硅石中SiO₂含量≥98.5%。

所述结合剂为亚硫酸纸浆废液，比重1.1～1.3。

所述添加剂包括分散剂羧甲基纤维素（CMC），羧甲基纤维素粒度＜0.088mm；硅质非氧化物Si粒度＜0.043mm，其中Si含量＞96%。

所述矿化剂为铝酸钙水泥，其粒度＜0.043mm，其中Al₂O₃含量＞65%。