[发明专利]非烧制耐火产品作为大容量工业炉内衬的用途和以所述非烧制耐火产品为内衬的工业炉

说明书

技术领域

本发明涉及以压制模制体的形式或者作为可模制或塑性物或捣打物来形成耐火砌体(下文也作为衬里或内衬)的非烧制耐火产品在大容量工业炉中的用途，其中，在所述大容量工业炉中，在氧化气氛或基本上是氧化的气氛中烧制水泥、石灰、氧化镁或煅烧白云石。本发明进一步涉及一种由上述用途产生的大容量工业炉。“基本上是氧化的气氛”是指，在工业炉的运行过程中，随着时间的推移主要是以氧化气氛，而只有部分时间也以中性气氛作用于砌体。

背景技术

在氧化气氛或基本上是氧化的气氛中，在大容量回转窑或竖窑中烧制水泥、石灰、氧化镁或煅烧白云石；这些窑炉内衬一般由烧制的耐火产品组成。

在EP 1 599 697 A1中，提出在水泥、石灰、白云石以及菱镁矿工业中使用耐火材料的非烧制砖作为大容量工业炉的衬里，这些砖含有石墨或烟灰形式的碳载体，以及在内衬的砌体的烧制侧表面区域中由碳质粘合剂产生的碳。所述砖可以由不同的耐火材料组成，其中也可以包括除了MgO之外的尖晶石。

碳载体(特别是石墨)赋予已知的砖不希望的高热传导性，从而必须采取措施保护总是存在的金属窑护套。此外，石墨使得耐火产品更加昂贵。另外，石墨导致砖的光滑表面，由于滑倒的危险，其在形成炉内衬期间时妨碍了铺设砖的人员。此外，当氧化气氛长时间作用于砖的碳键时，尽管存在被认为保护碳防止其氧化的抗氧化剂，但是结构的结合效应在较低的温度已减弱或实际上丧失，从而砖的结构的强度值显著减弱。

AT 171428 B报道了关于由非酸性耐火材料制成的非烧制砖在水泥回转窑炉中的用途，其中，该砖具有作为粘合剂的氧化镁与碳酸(其为二氧化碳处理的结果)的化合物。

目前，用于生产水泥、石灰、氧化镁和煅烧白云石的大容量工业炉用以烧制砖形式的基于MgO和/或基于CaO的烧制耐火产品衬里。这些烧制砖是

镁铬砖，

镁氧尖晶石和尖晶石砖，

氧化镁氧化锆和氧化镁锆砖，

氧化镁铁尖晶石和氧化镁锰尖晶石砖，

白云石和白云石-氧化镁砖，

镁橄榄石和橄榄石砖，

氧化镁镁橄榄石砖，

氧化镁镁铁尖晶石砖，

镁砖。

(Gerald Routschka，Hartmut Wuthnow：Taschenbuch Feuerfeste Werkstoffe [Pocket Book of Refractory Materials(耐火材料袖珍书)]，第4版，2007年，Vulkan-Verlag[出版公司]，第171至185页和第197至235页)。

在耐火产品领域中，具有至少40质量％的MgO的镁氧尖晶石砖与含有超过20质量％且小于40质量％的MgO的尖晶石砖之间在分类上作出区分。烧结的尖晶石和熔化的尖晶石作为原料。

在根据本发明的用途的范围内，铁铝尖晶石、锰尖晶石、镁铁尖晶石的矿物组成被认为是尖晶石种类的一部分。

一般情况下，由颗粒化耐火材料组成的耐火砖需要粘合粒化颗粒以保持砖的形状。在室温下，例如，由木素磺酸酯或酸性淀粉溶液或者合成树脂组成的有机粘合剂通常用于使例如水泥工业的基于MgO的碱性耐火砖成型。

通过压制方式成型后，压制砖形状稳定，可以处理并设置到炉支架上。随后，为了除去液态水而进行干燥，然后进行烧制。在此烧制期间，其以氧化方式进行，烧去有机粘合剂。事实是，在最大达约1000℃的温度下可以检测粘合剂残留物，但粘合力在约400℃开始丧失。因此，人们也提及临时粘合剂或临时粘合。然而，砖的强度足够使其通过烧制过程。可以赋予烧制砖用于工业炉的内衬的强度的陶瓷烧结在大约900℃(取决于耐火材料)开始；之后烧结速度随着温度而增加，并且也受烧制时间的影响。烧制之后，由于烧结，则在整个砖结构上存在完整的陶瓷结合；由于碳被完全燃烧，在所述结合中没有再发现有机成分。

由于烧制过程中必须在压制之后进行，目前正在使用的上述的已知烧制耐火材料产品具有生产非常复杂的缺点。除了上述烧制过程是非常耗能的事实之外，还可能发生称为烧制缺陷的大量缺陷。在这方面，例如，应当提及裂缝、隆起、渗滴和变形。另外，在每一个实例中，即使煅烧前的砖坯的组成是相同的，在烧制窑炉中自然发生的温度分布的非均匀性会导致砖具有不同的特性。因此，可能发生砖性能(例如强度、孔隙度、弹性)中的不希望的变化。此外，因为在烧制中由于发生不同的收缩，砖的形状变化，不能充分保证砖彼此之间的尺寸稳定性。

发明内容