[发明专利]高强致密硅砖的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焦炉、热风炉用硅质耐火材料，具体涉及一种高强致密硅砖的生产方法。

背景技术

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着焦炉技术的先进性。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CO_x和NO_x的排放。焦炉的燃烧室及碳化室除长期遭受1300℃以上的高温作用外还承受上部砌体及设备的静荷重，装煤车及推焦机在工作时的动负荷，煤结焦时膨胀所产生的压力，推焦时与焦炭的摩擦作用等，因此要求硅砖需具有高的强度，强度越高，耐磨性越好、寿命越高。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非常合适的选择。硅砖作为焦炉上应用的主要耐火材料，其导热性能的提高显得尤为重要。提高热导率的重要途径主要是降低硅砖的气孔率、提高密度，同时硅砖的强度、耐磨性能等也同时得到提高。

热风炉是一种蓄热式的热交换器，为高炉的高效操作提供一定风温的热风。现代高炉炼铁技术的提高与采用了热风炉高风温技术是分不开的，风温越高越有利于提高高炉的作业效率和降低焦比。目前平均风温达1100℃～1250℃，个别热风炉风温高达1350℃，这为高炉的高效运行和节能降耗打下了坚实的基础。硅砖由于在高温下的极好热震稳定性、高的高温强度、蠕变率低、价格适中等优点，所以一直是热风炉中高温部位格子体中使用的最主要耐火材料。耐火材料的热交换能力除与换热面积有关外，还与其热传导和热容量有关，而热传导和热容量与耐火材料的体积密度有关。材料比热一定的情况下，体积密度越大，热容量越大，热传导能力越大，热交换能力越强，越容易获得稳定的高风温。

普通硅砖的体积密度一般在1.80～1.86g/cm³，气孔率一般在19～23％，耐压强度一般在30～50MPa。体积密度大于1.90g/cm³、气孔率低于18％的硅砖为致密硅砖，耐压强度一般大于60MPa。因此，生产高强致密硅砖是现代焦炉、现代热风炉的共同要求。

早在六十年代初期，美、西德、日、苏等国就进行了一些试验，如在硅砖配料中加入TiO₂、Fe₂O₃、Cu₂O、CaO等进行制砖试验和生产高密度硅砖，虽然砖的气孔率有所降低、体积密度和强度有所升高，但这些添加物对硅砖来说均为杂质，会显著降低硅砖的高温性能。我国也进行了含铁焦炉硅砖的试验开发；近期，研究人员又通过添加金属Si、SiC、Si₃N₄等添加物来研制高导热性、致密硅砖，但这些添加物价格昂贵，使致密硅砖的成本显著升高，同时还存在着生产过程中易产生裂纹、颜色异常等问题。目前为止，还没有体积密度大于1.90g/cm³、气孔率小于18％的致密硅砖成功应用到焦炉或热风炉的报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高强致密硅砖的生产方法，该硅砖具有高导热性、高强度和高的蓄热性能，并保持硅砖其它综合优良性能，能同时满足焦炉、热风炉长寿、节能和高效生产的需要；所述生产方法工艺简单、易于实施。

本发明所述的高强致密硅砖的生产方法，包括如下步骤：

(1)浸硅溶胶：浸硅溶胶过程采用如下两种方法中的一种：

a、将烧成的硅砖在硅溶胶中浸泡，然后烘干，烘干后再浸泡烘干，反复浸泡烘干几次；

b、将烧成的硅砖放到密闭容器中抽真空后，放入硅溶胶0.5～1小时后烘干；

(2)将步骤(1)得到的浸硅溶胶后的硅砖进行热处理，即得所述的高强致密硅砖。

其中，优选的技术方案如下所示：