專利名稱：新型干法水泥窯用方鎂石-尖晶石磚生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于耐火材料領域，具體為一種水泥窯用方鎂石-尖晶石磚的及其生產工藝。
背景技術：
目前，我國大部分水泥生產是干法或半干法生產，水泥窯各帶長度較短，溫度變化頻繁，這就要求使用高熱震穩定性的耐火材料。現階段大部分水泥廠使用的耐火材料是磷酸鹽結合高鋁磚(磷酸鹽磚)和鎂鉻磚，但是這兩種磚各有其缺點，不能完全滿足生產和環保要求。磷酸鹽磚屬于高鋁材質并偏酸性，而水泥窯爐內氣氛是含鈣的堿性氣氛，在高溫條件下，磷酸鹽磚和水泥窯爐內物料反應，造成侵蝕性損毀，使得磷酸鹽磚使用壽命極低。直接結合鎂鉻磚自上世紀60年代面世以來，以其高溫性能優異，耐水泥熟料侵蝕，窯皮粘掛性能好等優點而成為水泥回轉窯高溫帶的主體材料。但鎂鉻磚中的Cr2O3在高溫環境下會與來源于水泥生產原、燃料中的堿金屬氧化物相結合形成水溶性有毒的Cr6+化合物Ii2CrO4，造成Cr6+污染。隨著干法水泥窯的大型化、高效化以及原料、燃料的多樣化，窯襯的工作環境越來越惡劣，特別是水泥窯的燒成帶是全窯的燒成帶，物料的溫度可達1400°C 1500°C，氣流的溫度比物料的溫度還要高。而在此苛刻使用條件下，用作水泥窯的燒成帶的耐火材料主要有三種損毀方式一種是在高溫下與水泥熟料反應造成的化學腐蝕；第二種是有鹽堿等浸透積蓄物的熱循環引起的物理蝕損；第三種是伴隨窯的回轉而產生應力循環所引起的機械損毀，這就要求使用在水泥窯燒成帶的耐火材料具有抗高溫。抗侵蝕性能以及高熱震穩定性的特點。申請號為CN20071005M03. 0的中國專利公開了一種方鎂石-鐵鋁尖晶石磚及其制備方法，先將40 96WT%的鎂砂、2 17WT%的AL203、0 50WT%的鐵鋁尖晶石或鎂鋁尖晶石、0. 2 10WT%的FE、0 10WT%的FE203混合，外加2 8WT%的亞硫酸紙漿廢液，再進行混練、成型、干燥，然后在1000 200(TC條件下原位反應燒成。該方法制備得到的方鎂石-鐵鋁尖晶石磚雖然在一定程度上能夠滿足水泥窯燒成帶的使用要求，但其還具有使用壽命低、高熱震穩定性差的缺點。因此，需要對現有的方鎂石-尖晶石磚生產工藝進行改進，使得制備得到的方鎂石-尖晶石磚不僅使用壽命長，而且具有抗高溫、抗侵蝕性能強以及高熱震穩定性好的特
點ο
發明內容
本發明要解決的技術問題是提出一種新型干法水泥窯用方鎂石-尖晶石磚生產工藝，采用該工藝制備得到的方鎂石-尖晶石不僅使用壽命長，而且具有抗高溫、抗侵蝕性能強以及高熱震穩定性好的有益效果。
要實現上述技術目的，本發明的新型干法水泥窯用方鎂石-尖晶石磚生產工藝包括以下步驟
(1)破碎、篩分將作為制磚原料的鎂砂、鎂鋁尖晶石和鉻鐵礦分別破碎篩分，使得經破碎篩分后的鎂砂的顆粒級配是，5-3mm為20-2^)，3-lmm為10_12%，I-Omm為8_11%，彡0. 088mm為30-38% ；鎂鋁尖晶石的顆粒級配是，5-3mm為5_7%，3-lmm為5_7%，I-Omm為5-7% ；鉻鐵礦的顆粒度均為< 0. 088mm ；
(2)配料將經破碎、篩分后且重量比分別為75-81%的鎂砂、13-19%的鎂鋁尖晶石、4-8%的鉻鐵礦以及外加的4-5%的六偏磷酸鈉飽和溶液結合劑進行配料；
(3)混煉將配料完成后的制磚原料混煉均勻，所述混煉的時間不少于12分鐘；
(4)成型將混煉完成的制磚原料成型為磚坯，所述成型壓力為70-100MPa；
(5)燒成將成型后的磚坯直接放在450-500°C的溫度下烘烤燒成。進一步，所述配料時先配顆粒級大于0. 088mm的骨料，再加入六偏磷酸鈉飽和溶液，最后加入顆粒級為< 0. 088mm的細粉；
進一步，所述鎂砂為高純燒結鎂砂，該鎂砂的化學成分為MgO ^ 97% (重量比)；進一步，所述鎂鋁尖晶石為燒結鎂鋁尖晶石，其化學成分為Mg048-3^)，Al203=58-62%，Fe2O3 彡 1. 5%, SiO2 彡 4% ；
進一步，所述鉻鐵礦的化學成分為MgO彡17%，Fe2O3 ( 14%，Cr2O3彡30%, SiO2 ( 7%，CaO 彡 2%。本發明的新型干法水泥窯用方鎂石-尖晶石磚生產工藝具有如下有益效果
1、通過采用純度較高的高純燒結鎂砂和燒結鎂鋁尖晶石作為主要原料，并采用六偏磷酸鈉為結合劑，并引入鉻鐵礦等復合添加劑，原料的純度提高，得到的方鎂石-尖晶石磚的穩定性和高溫性能相對提高，且與傳統的鎂鉻磚相比，使用壽命相當；
2、引入含鐵的復合添加劑，在方鎂石-尖晶石磚的使用過程中，鐵與Al2O3在1100-1450°C的使用溫度下形成鐵鋁尖晶石，具有很好的柔韌性，降低了磚體表面的抗渣侵蝕能力，使得方鎂石-尖晶石磚在使用前期易掛窯皮，其抗渣滲透和熱震性能都有所提高，而在方鎂石-尖晶石磚的使用后期，窯皮很好的保護了轉體不被侵蝕；
3、在方鎂石-尖晶石磚使用過程中產生的鎂鉻尖晶石相對于鎂鋁尖晶石具有更好的熱震穩定性，而且以鉻鐵礦的形式加入，由于鐵離子的存在避免了 Cr2O3造成的Cr6+污染，更加環保；
4、方鎂石-尖晶石磚的燒成為采用450-500°C的烘烤，相較于傳統的采用1500°C的高溫燒成節約了能源和成本。
具體實施例方式下面對本發明的具體實施方式
作詳細說明。實施例一
一種新型干法水泥窯用方鎂石-尖晶石磚生產工藝，該工藝采用如下步驟(1)破碎、篩分將作為制磚原料的鎂砂、鎂鋁尖晶石和鉻鐵礦分別破碎篩分，使得經破碎篩分后的鎂砂的顆粒級配是，5-3mm為20-2^)，3-lmm為10_12%，I-Omm為8_11%，彡0. 088mm為30-38% ；鎂鋁尖晶石的顆粒級配是，5-3mm為5_7%，3-lmm為5_7%，I-Omm為5-7% ；鉻鐵礦的顆粒度均為< 0. 088mm ；
(2)配料將經破碎、篩分后且重量比分別為77%的鎂砂、15%的鎂鋁尖晶石、8%的鉻鐵礦以及外加的5%的六偏磷酸鈉飽和溶液結合劑進行配料；
(3)混煉將配料完成后的制磚原料混煉均勻，所述混煉的時間為20分鐘；
(4)成型將混煉完成的制磚原料成型為磚坯，所述成型壓力為90MPa；
(5)燒成將成型后的磚坯直接放在460°C的溫度下烘烤燒成。其中鎂砂為高純燒結鎂砂，其化學成分為MgO ^ 97% (重量比)；鎂鋁尖晶石為燒結鎂鋁尖晶石，其化學成分為Mg048-3^)，Al203=58-62%, Fe2O3 ( 1. 5%，SiO2 ( 4% ；鉻鐵礦的化學成分為 MgO 彡 17%, Fe2O3 ( 14%, Cr2O3 彡 30%, SiO2 ( 7%, CaO ( 2%。優選的，本實施例配料的步驟為先混合顆粒級大于0. 088mm的骨料，再加入六偏磷酸鈉飽和溶液作為結合劑，最后加入顆粒級為0. 088-0mm的細粉。本實施例制備得到的方鎂石-尖晶石磚的體積密度為2.94g/cm3，顯氣孔率為13%，重燒線變化+0. 9%，0. 2MPa荷重軟化開始溫度為1540°C，常溫耐壓強度為86. 8MPa,熱震穩定性18次，且本實施例制備得到的方鎂石-尖晶石磚的使用壽命達到了 258天。本實施例生產得到的方鎂石-尖晶石磚具有很好的柔韌性，其抗渣滲透和熱震性能都有所提高，而在方鎂石-尖晶石磚的使用后期，窯皮很好的保護了轉體不被侵蝕，其使用壽命與傳統的鎂鉻磚的使用壽命相當，且不存在Cr6+污染，更加環保。實施例二
一種新型干法水泥窯用方鎂石-尖晶石磚生產工藝，該工藝采用如下步驟
(1)破碎、篩分將作為制磚原料的鎂砂、鎂鋁尖晶石和鉻鐵礦分別破碎篩分，使得經破碎篩分后的鎂砂的顆粒級配是，5-3mm為20-2^)，3-lmm為10_12%，I-Omm為8_11%，彡0. 088mm為30-38% ；鎂鋁尖晶石的顆粒級配是，5-3mm為5_7%，3-lmm為5_7%，I-Omm為5-7% ；鉻鐵礦的顆粒度均為< 0. 088mm ；
(2)配料將經破碎、篩分后且重量比分別為75%的鎂砂、17%的鎂鋁尖晶石、8%的鉻鐵礦以及外加的5%的六偏磷酸鈉飽和溶液結合劑進行配料；
(3)混煉將配料完成后的制磚原料混煉均勻，所述混煉的時間為15分鐘；
(4)成型將混煉完成的制磚原料成型為磚坯，所述成型壓力為70MPa；
(5)燒成將成型后的磚坯直接放在500°C的溫度下烘烤燒成。其中鎂砂為高純燒結鎂砂，其化學成分為MgO ^ 97% (重量比)；鎂鋁尖晶石為燒結鎂鋁尖晶石，其化學成分為Mg048-3^)，Al203=58-62%, Fe2O3 ( 1. 5%，SiO2 ( 4% ；鉻鐵礦的化學成分為 MgO 彡 17%, Fe2O3 ( 14%, Cr2O3 彡 30%, SiO2 ( 7%, CaO ( 2%。優選的，本實施例配料的步驟為先混合顆粒級大于0. 088mm的骨料，再加入六偏磷酸鈉飽和溶液作為結合劑，最后加入顆粒級為0. 088-0mm的細粉。本實施例制備得到的方鎂石-尖晶石磚的體積密度為2.98g/cm3，顯氣孔率為13%，重燒線變化+0. 6%，0. 2MPa荷重軟化開始溫度為1520°C，常溫耐壓強度為84MPa，熱震穩定性15次，且本實施例制備得到的方鎂石-尖晶石磚的使用壽命達到了 252天。本實施例生產得到的方鎂石-尖晶石磚具有很好的柔韌性，其抗渣滲透和熱震性能都有所提高，而在方鎂石-尖晶石磚的使用后期，窯皮很好的保護了轉體不被侵蝕，其使用壽命與傳統的鎂鉻磚的使用壽命相當，且不存在Cr6+污染，更加環保。
實施例三
一種新型干法水泥窯用方鎂石-尖晶石磚生產工藝，該工藝采用如下步驟
(1)破碎、篩分將作為制磚原料的鎂砂、鎂鋁尖晶石和鉻鐵礦分別破碎篩分，使得經破碎篩分后的鎂砂的顆粒級配是，5-3mm為20-2^)，3-lmm為10_12%，I-Omm為8_11%，彡0. 088mm為30-38% ；鎂鋁尖晶石的顆粒級配是，5-3mm為5_7%，3-lmm為5_7%，I-Omm為5-7% ；鉻鐵礦的顆粒度均為< 0. 088mm ；
(2)配料將經破碎、篩分后且重量比分別為81%的鎂砂、14%的鎂鋁尖晶石、5%的鉻鐵礦以及外加的4%的六偏磷酸鈉飽和溶液結合劑進行配料；
(3)混煉將配料完成后的制磚原料混煉均勻，所述混煉的時間為12分鐘；
(4)成型將混煉完成的制磚原料成型為磚坯，所述成型壓力為85MPa；
(5)燒成將成型后的磚坯直接放在450°C的溫度下烘烤燒成。其中鎂砂為高純燒結鎂砂，其化學成分為MgO ^ 97% (重量比)；鎂鋁尖晶石為燒結鎂鋁尖晶石，其化學成分為Mg048-3^)，Al203=58-62%, Fe2O3 ( 1. 5%，SiO2 ( 4% ；鉻鐵礦的化學成分為 MgO 彡 17%, Fe2O3 ( 14%, Cr2O3 彡 30%, SiO2 ( 7%, CaO ( 2%。優選的，本實施例配料的步驟為先混合顆粒級大于0. 088mm的骨料，再加入六偏磷酸鈉飽和溶液作為結合劑，最后加入顆粒級為< 0. 088mm的細粉。本實施例制備得到的方鎂石-尖晶石磚的體積密度為2.98g/cm3，顯氣孔率為14%，重燒線變化+0. 4%，0. 2MPa荷重軟化開始溫度為1500°C，常溫耐壓強度為85MPa，熱震穩定性12次，且本實施例制備得到的方鎂石-尖晶石磚的使用壽命達到了 259天。本實施例生產得到的方鎂石-尖晶石磚具有很好的柔韌性，其抗渣滲透和熱震性能都有所提高，而在方鎂石-尖晶石磚的使用后期，窯皮很好的保護了轉體不被侵蝕，其使用壽命與傳統的鎂鉻磚的使用壽命相當，且不存在Cr6+污染，更加環保。實施例四
一種新型干法水泥窯用方鎂石-尖晶石磚生產工藝，該工藝采用如下步驟
(1)破碎、篩分將作為制磚原料的鎂砂、鎂鋁尖晶石和鉻鐵礦分別破碎篩分，使得經破碎篩分后的鎂砂的顆粒級配是，5-3mm為20-2^)，3-lmm為10_12%，I-Omm為8_11%，彡0. 088mm為30-38% ；鎂鋁尖晶石的顆粒級配是，5-3mm為5_7%，3-lmm為5_7%，I-Omm為5-7% ；鉻鐵礦的顆粒度均為< 0. 088mm ；
(2)配料將經破碎、篩分后且重量比分別為75%的鎂砂、19%的鎂鋁尖晶石、6%的鉻鐵礦以及外加的4. 5%的六偏磷酸鈉飽和溶液結合劑進行配料；
(3)混煉將配料完成后的制磚原料混煉均勻，所述混煉的時間為25分鐘；
(4)成型將混煉完成的制磚原料成型為磚坯，所述成型壓力為85MPa；
(5)燒成將成型后的磚坯直接放在480°C的溫度下烘烤燒成。其中鎂砂為高純燒結鎂砂，其化學成分為MgO ^ 97% (重量比)；鎂鋁尖晶石為燒結鎂鋁尖晶石，其化學成分為Mg048-3^)，Al203=58-62%, Fe2O3 ( 1. 5%，SiO2 ( 4% ；鉻鐵礦的化學成分為 MgO 彡 17%, Fe2O3 ( 14%, Cr2O3 彡 30%, SiO2 ( 7%, CaO ( 2%。優選的，本實施例配料的步驟為先混合顆粒級大于0. 088mm的骨料，再加入六偏磷酸鈉飽和溶液作為結合劑，最后加入顆粒級為< 0. 088mm的細粉。本實施例制備得到的方鎂石-尖晶石磚的體積密度為2.95g/cm3，顯氣孔率為13%，重燒線變化+0. 7%，0. 2MPa荷重軟化開始溫度為1540°C，常溫耐壓強度為85MPa，熱震穩定性16次，且本實施例制備得到的方鎂石-尖晶石磚的使用壽命達到了 250天。本實施例生產得到的方鎂石-尖晶石磚具有很好的柔韌性，其抗渣滲透和熱震性能都有所提高，而在方鎂石-尖晶石磚的使用后期，窯皮很好的保護了轉體不被侵蝕，其使用壽命與傳統的鎂鉻磚的使用壽命相當，且不存在Cr6+污染，更加環保。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種新型干法水泥窯用方鎂石-尖晶石磚生產工藝，其特征在于包括以下步驟(1)破碎、篩分將作為制磚原料的鎂砂、鎂鋁尖晶石和鉻鐵礦分別破碎、篩分，使得經破碎篩分后的鎂砂的顆粒級配是，5-3mm為20-2^)，3-lmm為10_12%，I-Omm為8_11%，彡0. 088mm為30-38% ；鎂鋁尖晶石的顆粒級配是，5-3mm為5_7%，3-lmm為5_7%，I-Omm為5-7% ；鉻鐵礦的顆粒度均為< 0. 088mm ；(2)配料將經破碎、篩分后且重量比分別為75-81%的鎂砂、13-19%的鎂鋁尖晶石、4-8%的鉻鐵礦以及外加的4-5%的六偏磷酸鈉飽和溶液結合劑進行配料；(3)混煉將配料完成后的制磚原料混煉均勻，所述混煉的時間不少于12分鐘；(4)成型將混煉完成的制磚原料成型為磚坯，所述成型壓力為70-100MPa；(5)燒成將成型后的磚坯直接放在450-500°C的溫度下烘烤燒成。
2.根據權利要求1所述的新型干法水泥窯用方鎂石-尖晶石磚生產工藝，其特征在于所述配料時先配顆粒級大于0. 088mm的骨料，再加入六偏磷酸鈉飽和溶液，最后加入顆粒級為彡0. 088mm的細粉。
3.根據權利要求1所述的新型干法水泥窯用方鎂石-尖晶石磚生產工藝，其特征在于所述鎂砂為高純燒結鎂砂，該鎂砂的化學成分為按重量比MgO ^ 97%。
4.根據權利要求1所述的新型干法水泥窯用方鎂石-尖晶石磚生產工藝，其特征在于所述鎂鋁尖晶石為燒結鎂鋁尖晶石，其化學成分為Mg0=28-32%，Al203=58-62%,Fe2O3 彡 1. 5%, SiO2 彡 4%。
5.根據權利要求1所述的新型干法水泥窯用方鎂石-尖晶石磚生產工藝，其特征在于所述鉻鐵礦的化學成分為MgO彡17%, Fe2O3彡14%, Cr2O3彡30%, SiO2彡7%, CaO彡2%。
全文摘要
本發明公開了一種新型干法水泥窯用方鎂石-尖晶石磚生產工藝，先將原料破碎、篩分，再將重量比分別為75-81%的鎂砂、13-19%的鎂鋁尖晶石、4-8%的鉻鐵礦以及外加4-5%的六偏磷酸鈉飽和溶液結合劑進行配料，然后混煉、成型，并在450-500℃的溫度下烘烤燒成。采用本發明的工藝生產得到的方鎂石-尖晶石磚具有很好的柔韌性，其抗渣滲透和熱震性能都有所提高，而在方鎂石-尖晶石磚的使用后期，窯皮很好的保護了轉體不被侵蝕，其使用壽命與傳統的鎂鉻磚的使用壽命相當，且不存在Cr6+污染，更加環保。
文檔編號C04B35/66GK102391008SQ201110242820
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月23日 優先權日2011年8月23日
發明者杜春天, 湯佐, 甘樂才, 羅向東, 鄔貴軒, 陳文峰 申請人:重慶鋼鐵(集團)有限責任公司