[发明专利]一种焦炉炭化室炉墙用超高导热硅砖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及焦炉所用的超高导热硅砖，具体涉及一种焦炉炭化室炉墙用超高导热硅砖。

背景技术

中国是世界焦炭生产大国和消费大国。资料显示，中国的焦炭产量占世界焦炭产量的约60%。焦炭生产外排粉尘量约占全国粉尘排放总量的6%。 新的历史时期，受环境逐渐恶化的影响，焦化行业将面临着节能减排标准提高的新考验，节能减排任务重大。因此，在炼焦领域，焦炉用节能、环保耐火材料的推广与使用已成必然之势。

在炼焦过程中，焦炉燃烧室的热量通过硅砖炉墙传导到炭化室中，属于隔焰传热。在传热过程中，如果能将燃烧室内更多的热量传递到炭化室，便起到了节能的作用。因此，提高炉墙材质的热导率对焦炉的节能有着非常重要的意义。在保证炭化室内温度不变的情况下，用超高导热硅砖砌筑的燃烧室内的火焰温度相比普通硅砖可以更低一些，那么炼成吨焦所需的燃料量必然降低，起到了节能的作用。在节能的同时，排放到大气中的NO_x气体必然会减少，因此，超高导热硅砖在节能的同时也起到了环保的作用。

早在上世纪八十年代欧美等发达国家通过在硅砖中引入金属氧化物如氧化铁、氧化铜等，都使硅砖的热导率有不同程度的提高，但由于这部分氧化物的引入，使得硅砖的高温强度及化学稳定性大大降低，以致于该产品没有能够被市场所接受。

   近年来，各种单一性能提高的新型硅砖逐步出现在市场上，中国专利200510048575.1 公开了一种复合硅砖，该专利的焦炉用硅砖突出其热震稳定性好、常温耐压强度高、荷重软化点高等特点，生产过程中采用了SiC原料，铁鳞粉、矿化剂CaO、添加剂Na₂CO₃。中国专利20071006241.5 公开了一种7.63m焦炉用硅砖，其硅砖有常温耐压强度高、气孔率较低、耐火度较高、Fe₂O₃低的特点，其生产技术的特点在于添加剂用了锰粉，矿化剂采用石灰乳。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很多纳米化合物，如纳米CaCO₃、纳米氧化铁、纳米SiO₂原料，利于分散在水中，达到性能相对均一的结果，利用这种方法生产出的硅砖其优势在于常温耐压强度高，同时可降低烧成温度20℃以节省能源，降低生产企业的成本。中国专利201310146445.6公开了一种焦炉用高导热硅砖及其制备方法，其产品的热导率达到2.30-2.50W/m·k，该生产技术方法特点是引入了硅质非氧化物Si ，分散剂羧甲基纤维素（CMC）等。

以上技术都在于突出了提高硅砖的常规物理性能，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，没有考虑到其综合使用性能。本发明提供了一种高温性能稳定的高导热硅砖及其生产工艺方法，据测算，该高导热硅砖热导率的提高，可以降低煤气消耗10%左右。

发明内容

为以解决上述技术的不足，本发明提供一种超高导热硅砖及其制备方法。采用的技术方案为在结晶硅石中通过引入10~20%比重的熔融石英，1~15%比重的Si₃N₄，额外增加一部分减水剂，通过模压成型，干燥，在隧道窑中以烧成温度1400~1470℃之间制成制品。起始物料的重量百分比为：结晶硅石（颗粒加细粉）60~70%，熔融石英10~20%，废硅砖3~20%，氮化硅1~15%，添加剂+1~4%，减水剂+0.1~0.3%，纸浆废液+6.9~9.5%。

所述结晶硅石SiO₂含量大于99%，粒度要求≤2.5mm；

所述熔融石英SiO₂含量大于99.5%，粒度为≤2.0mm；

所述氮化硅Si₃N₄含量90%，且粒度要求为≤0.088mm；

所述废硅砖SiO₂含量大于95%，粒度为≤2.50mm；

所述添加剂为钾长石、粘土、萤石的混合物，粒度≤0.088mm；

所述减水剂为三聚磷酸钠；结合剂为纸浆废液。

一种超高导热硅砖制备方法为：将硅石原料与其它物料按照所述原料配比送入湿碾混练，将混好的物料机压成型，成型后的砖坯送入干燥器干燥，干燥后的砖坯放入隧道窑中焙烧，烧成温度为1400～1470℃，保温72小时，冷却出窑后即制得超高导热硅砖。