一種石化行業用高強高純低硅剛玉磚及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于耐火材料，具體涉及一種石化行業用高強高純低硅剛玉磚及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 剛玉磚是以α-Α1203為主要成份，具有耐火度高、強度大、荷重軟化溫度高、高溫 抗蠕變性好、體積穩定及化學穩定性強等優點，已經廣泛應用于高溫、高壓、化學侵蝕和機 械磨損嚴重的合成氨轉化爐、乙烯工程造氣爐、甲醇轉化爐、化肥裝置、炭黑反應爐等石化 熱工裝置內襯。
[0003] 高純剛玉磚純度高，很難燒結，必須采用高溫梭式窯，經1700°C甚至更高的溫度燒 成，能耗非常高，燒成成本高。目前國內常規的做法是引入0. 5%左右的硅灰實現降低燒成 溫度，但該方法將引入過量Si02，使的高純低硅剛玉磚硅含量超標。而硅含量一旦超標，在 甲醇、化肥轉化爐等中使用時，容易產生硅迀移，在爐膛后部管道耐火材料上富集，造成管 道堵塞；積累到一定程度后容易與管道耐火材料內襯一起剝落，導致耐火材料整體坍塌事 故發生，存在較大安全隱患。除此之外，也有國內專利00123761. 6通過引入含鈣物質作為 燒結助劑的方式來降低燒成溫度，雖然沒有額外引入Si02，但引入鈣還是會一定程度上影 響制品的高溫性能。因此，研究開發一種燒成溫度較低、硅含量低的高強高純剛玉磚是一個 熱門研究方向。
【發明內容】
[0004] 鑒于以上現有高純剛玉磚存在硅含量超標、燒成溫度太高、強度較低等問題，本發 明所要解決的技術問題是提供一種具有純度高、強度大、硅含量低、高溫性能好等優點的高 強低硅高純剛玉磚。
[0005] 本發明還要解決的技術問題是提供上述剛玉磚的制備方法。
[0006] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：
[0007] -種石化行業用高強高純低硅剛玉磚，它包括如下重量百分比的組分：
[0008] 5-3mm電溶白剛玉 3-6%
[0009] 3-lmm電熔白剛玉 15-25% 1 -Omm電熔白剛玉 8- ] 2% 150目電熔白剛玉 3-8% 320目電熔白剛玉 12-16% 3-lmm板狀剛玉 15-20% Ι-Omm板狀剛玉 3-7% 320目板狀剛玉 6-11% 氧化鋁微粉 8-13% p-A!2(>; 2-5%
[0010] 以上組分重量百分含量之和為100%，
[0011] 此外，鋁溶膠重量為以上組分總重量的6-13%。
[0012] 其中，氧化鋁微粉粒徑為800~1200目，優選1000目。
[0013] 上述石化行業用高強高純低硅剛玉磚的制備方法，它包括如下步驟：
[0014] (1)細粉預混合：按配方量準確稱量150目電熔白剛玉、320目電熔白剛玉、320目 板狀剛玉、氧化鋁微粉、p_A1203于預混機中混勻，出料后備用；
[0015] (2)骨料混合：按配方量準確稱量5~3mm電熔白剛玉、3~1mm電熔白剛玉、1~ 0mm電恪白剛玉、3~1mm板狀剛玉、1~0mm板狀剛玉一起加入混料機內干混3~8分鐘 (優選5分鐘），加入2/3量的鋁溶膠，混合5~10分鐘（優選8分鐘），然后加入步驟（1) 預混合后得到的細粉，攪拌3~5分鐘，然后再加入剩余1/3量的鋁溶膠，最后混煉15~25 分鐘（優選20分鐘）出料；
[0016] (3)成型：將步驟⑵得到的物料采用液壓機成型；
[0017] (4)干燥：將步驟⑶成型后的物料在120°C條件下干燥30~48小時（優選48 小時）；
[0018] (5)燒成：將步驟⑷干燥后的物料在1400°C -1600°C條件下燒成。
[0019] 步驟⑶中，所述的液壓機為1000t。
[0020] 步驟（5)中，燒成保溫時間為10~20小時。
[0021] 本發明所述的石化行業用高強高純低硅剛玉磚，是指常溫耐壓強度在llOMPa以 上，A1203含量在99wt%以上，Si02含量在0· 15wt%以下的剛玉磚。
[0022] 本發明采用鋁溶膠作粘結劑和燒結劑制造石化行業用高強低硅高純剛玉磚，利用 鋁溶膠具有粘結性能和高溫脫水分解成納米氧化鋁的特性，促進制品燒結，在不引入其他 雜質的基礎上，降低燒成溫度；引入P -A1203活性粉，利用其高溫下活性大的特點，促進燒 結，提高強度；配方設計時同時引入板狀剛玉和電熔剛玉兩種鋁源，利用它們高溫下膨脹系 數不同，在內部形成微裂紋，起到增韌的效果。本發明高強高純低硅剛玉磚具有燒成溫度 低、雜質含量低（尤其是硅含量）、強度高、高溫性能好等特點，可以完全滿足相關石化行業 高溫窯爐使用要求。
[0023] 有益效果：本發明生產的高強低硅高純剛玉磚優點為：
[0024] (1)鋁溶膠膠粒粒徑在10-60納米、透明性較好的鋁溶膠產品，且產品具有更典型 的膠體特征，其外觀為半透明至透明的粘稠膠體。鋁溶膠具有膠粘性、觸變性、易分散性、水 溶可逆性、懸浮性、帶正電性、吸附性、穩定性等特性。膠粒微觀結構呈羽毛狀，帶正電荷，無 毒、無臭，不揮發、不可燃，高溫脫水后生成活性氧化鋁或高純氧化鋁。本發明首次采用鋁 溶膠作為高純剛玉磚粘結劑和燒結劑，利用其以上特性，在成型過程中起粘結劑作用，改善 泥料的可塑性，提供生坯和較低溫度燒結過程的強度；隨著溫度繼續升高，鋁溶膠進一步脫 水，形成納米氧化鋁。由于納米氧化鋁比表面積大，具有非常大的表面活化能，能夠在高純 剛玉磚煅燒過程中提早產生液相，促進制品燒結，可將高純剛玉磚的燒結溫度由1700°C以 上降至1500-1600°C，提高產品物理性能。
[0025] (2)本發明產品摒棄傳統高純剛玉磚通過引入硅微粉或者含鈣物質作燒結劑的做 法，不額外引入其它任何雜質、純度更高、強度更大、高溫性能更好。
【具體實施方式】
[0026] 根據下述實施例，可以更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實 施例所描述的內容僅用于說明本發明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本 發明。
[0027] 實施例1 :
[0028] 一種石化行業用高強高純低硅剛玉磚，它包括如下重量百分比的組分：
[0029] 電熔白剛玉5-3mm 5% 電熔白剛玉3-lmm 20% 電熔白剛玉1 -〇mm 1 ()% 電熔白剛玉150目 6%
[0030] 電熔白剛玉320目 14% 板狀剛玉3-lmm 18% 板狀剛玉l-〇nim 5% 板狀剛玉320目 9% 氧化鋁微粉1000目 10% p-AUih 3% 以上組分重量百分含量之和為100%， 外加鋁溶膠 8%。
[0031] 上述石化行業用高強高純低硅剛玉磚的制備方法，它包括如下步驟：
[0032] (1)細粉預混合：按配方量準確稱量150目電熔白剛玉、320目電熔白剛玉、320目 板狀剛玉、氧化鋁微粉、P-A1203于預混機中混勻，出料后備用；
[0033] (2)骨料混合：按配方量準確稱量5~3mm電熔白剛玉、3~1mm電熔白剛玉、1~ Omm電恪白剛玉