專利名稱：一種工業反應爐內層工作襯澆注材料及爐襯襯砌方法
技術領域：
本發明涉及一種工業反應爐爐襯耐火材料，特別適用于油爐法炭黑爐的內層工作襯澆注材料及爐襯襯砌的方法。
背景技術：
炭黑是現代國民經濟中不可缺少的重要化工原料之一。其中90％用于橡膠工業，其余用于油墨、涂料、塑料、合成革等其它領域。炭黑對國家交通運輸的發展，實現農業機械化，以及提高人民物質和精神文明建設具有十分重大意義。
油爐法炭黑是當代炭黑工業最主要的生產方法，我國炭黑反應爐爐襯，一般采用三層結構高溫性能好的最內層，絕熱性能好的中間層和輕質隔熱的外層。
炭黑反應爐爐襯的最內層工作襯直接接觸高溫氣流，現有技術主要采用鉻剛玉磚作最內層工作襯，其磚型復雜，砌縫多，抗氣流沖刷能力差，壽命一般僅為4個月，且拆除時，還要將絕熱性能好的中間層和輕質隔熱的外層保溫層同時也拆除，使拆除工作量加大，成本增高。
發明內容
本發明的目的是提供一種施工方法簡單，材料性能穩定，使用壽命長，抗氣流沖刷能力強和高溫性能好，能降低生產成本，施工方便的一種工業反應爐內層工作襯澆注材料。
本發明的另一目的是提供產品的爐襯襯砌方法。
實現本發明目的的技術方案是這樣解決的包括氧化鋁空心球的輕質隔熱的外層保溫層材料，高強高鋁質的絕熱性能好的中間層材料，本發明的突出特點在于在內層工作襯澆注材料按質量比，還包括有75％～85％的電熔致密剛玉，≤5％的電熔鋯莫來石，4％～8％的氧化鉻，≤4％的鋯英石超細粉，5％～10％的三氧化二鋁微粉，4％～8％的鋁酸鈣水泥；所說的工作襯材料的粒度級配質量比為其中5～8mm粒度的致密剛玉應占總質量比的10～15％，3～5mm粒度致密剛玉應占總質量比的10～15％，1～3mm粒度致密剛玉應占總質量比的15～20％，0～1mm粒度致密剛玉應占總質量比的25～30％，＜0.074mm粒度致密剛玉應占總質量比的4～7％，＜0.088mm粒度電熔鋯莫來石應占總質量比的5％以下；＜0.088mm粒度氧化鉻應占總質量比的3～5％，D50≤μm粒度鋯英石超細粉應占總質量比的4％以下，D50≤5μm粒度三氧化二鋁微粉應占總質量比的5～10％，粒度為勃氏法比表面積4012(cm2/g)的鋁酸鈣水泥應占總質量比的4～8％。
一種實現權利要求1產品的爐襯襯砌方法，按下述步驟進行a、按配比要求準確稱量各種原料(鋁酸鈣水泥除外)倒入強制式攪拌機中干混4～8分鐘；b、出料，經皮帶輸送至料倉，料倉下設包裝機，裝入內塑外編織袋，25Kg/袋，為預混料，待用；c、根據爐型要求，首先澆注氧化鋁空心球的輕質隔熱的外層保溫層，待成型再澆注高強高鋁質的絕熱性能好的中間層，最后在中間層外支好模板準備澆注工作襯，其各層澆注厚度依次分別為保溫層100～150mm，中間層150～200mm，工作襯200～250mm；d、工作襯澆注時，將預混料與鋁酸鈣水泥按比例倒入強制式攪拌機，再干混3～5分鐘，加水濕混4～7分鐘，然后出料倒入模板體內，用插入振動器振動成型；e、24小時后脫模，自然養護3天，按烘烤制度烘烤后即可投入使用。
本發明采用Al2O3-Cr2O3-ZrO2-SiO2系低水泥澆注材料作為工作內襯，同時結合高強高鋁質的絕熱性能好的中間層和氧化鋁空心球的輕質隔熱的外層保溫層，均為澆注成型，施工方便，澆注體氣密性和保溫性較原砌磚大大提高，使工作襯壽命延長，可達8個月以上。且一個爐役后，只需拆除工作內襯，中間層和保溫層可使用二至三個爐役，極大地減少了生產成本。
本發明以電熔致密剛玉為主材質；加入鋯莫來石既可提高材料的抗蝕性，又可提高材料的韌性；加入鋯英石超細粉，在加熱過程中其分解為ZrO2和新生SiO2，后者與氧化鋁粉生成莫來石，使材料致密，也提高抗熱震性和韌性；氧化鉻與剛玉可無限固溶，與莫來石可有限固溶，所形成的固溶體使材料緊密結合。同時，氧化鉻能吸收炭黑反應爐爐氣中的雜質CaO，形成熔點高達2300℃左右的固溶體，使材料高溫下產生液相量少，提高材料高溫下抵抗炭黑爐爐氣中雜質侵蝕的能力。
本發明與現有技術相比，提供一種施工方法簡單，材料性能穩定，使用壽命長，抗氣流沖刷能力強和耐高溫性能好，能降低生產成本，澆注成型，施工方便的一種工業反應爐內層工作襯澆注材料。上述澆注材料可極大提高澆注體的抗侵性和耐熱震性。使用壽命達8～10個月，中間層和保溫層可使用二至三個爐役，極大地降低了綜合成本，主要適用于油爐法炭黑爐內襯材料，也可以用于其他燒結爐作為爐內內層工作襯澆注材料，社會和經濟效益明顯。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明的內容作進一步說明包括氧化鋁空心球的輕質隔熱的外層保溫層材料，高強高鋁質的絕熱性能好的中間層材料，內層工作襯澆注材料按質量比，還包括有75％～85％的電熔致密剛玉，≤5％的電熔鋯莫來石，4％～8％的氧化鉻，≤4％的鋯英石超細粉，5％～10％的三氧化二鋁微粉，4％～8％的鋁酸鈣水泥；所說的工作襯材料的粒度級配質量比為其中5～8mm粒度的致密剛玉應占總質量比的10～15％，3～5mm粒度致密剛玉應占總質量比的10～15％，1～3mm粒度致密剛玉應占總質量比的15～20％，0～1mm粒度致密剛玉應占總質量比的25～30％，＜0.074mm粒度致密剛玉應占總質量比的4～7％，＜0.088mm粒度電熔鋯莫來石應占總質量比的5％以下；＜0.088mm粒度氧化鉻應占總質量比的3～5％，D50≤3μm粒度鋯英石超細粉應占總質量比的4％以下，D50≤5μm粒度三氧化二鋁微粉應占總質量比的5～10％，粒度為勃氏法比表面積4012(cm2/g)的鋁酸鈣水泥應占總質量比的4～8％。
對原材料的要求如下材料名稱 指標電熔致密剛玉 Al2O3≥98～99％電熔鋯莫來石 Al2O340～46％，ZrO234～36％氧化鉻Cr2O3≥98～99％鋯英石ZrO266～68％，SiO231～33％三氧化二鋁微粉Al2O398～99％鋁酸鈣水泥Al2O369～71％，CaO 29～31％粒度范圍材料粒度范圍0～8mm，其中致密剛玉的粒徑為0.044～8.00mm，電熔鋯莫來石粒徑為＜0.088mm，氧化鉻粒徑為＜0.088mm，鋯英石超細粉為D50≤3μm，三氧化二鋁微粉為D50≤5μm。
材料堆積密度用Andreassen分布方程CEFT/100＝(D/DL)q計算，q值取0.23或0.25，以達到振動最大堆積密度。
一種實現權利要求1產品的爐襯襯砌方法，按下述步驟進行a、按配比要求準確稱量各種原料(鋁酸鈣水泥除外)倒入強制式攪拌機中干混4～8分鐘；b、出料，經皮帶輸送至料倉，料倉下設包裝機，裝入內塑外編織袋，25Kg/袋，為預混料，待用；c、根據爐型要求，首先澆注氧化鋁空心球的輕質隔熱的外層保溫層，待成型再澆注高強高鋁質的絕熱性能好的中間層，最后在中間層外支好模板準備澆注工作襯，其各層澆注厚度依次分別為保溫層100～150mm，中間層150～200mm，工作襯200～250mm；d、工作襯澆注時，將預混料與鋁酸鈣水泥按比例倒入強制式攪拌機，再干混3～5分鐘，加水濕混4～7分鐘，然后出料倒入模板體內，用插入振動器振動成型；e、24小時后脫模，自然養護3天，按烘烤制度烘烤后即可投入使用。
實施例1包括氧化鋁空心球的輕質隔熱的外層保溫層材料，高強高鋁質的絕熱性能好的中間層材料，內層工作襯澆注材料按質量比，還包括有電熔致密剛玉75％，電熔鋯莫來石4％，氧化鉻4％，鋯英石超細粉4％，三氧化二鋁微粉9％，鋁酸鈣水泥4％。所說的工作襯澆注材料的粒度級配質量比為其中致密剛玉5～8mm粒度的致密剛玉應占總質量比的12％，3～5mm粒度致密剛玉應占總質量比的12％，1～3mm粒度致密剛玉應占總質量比的19％，0～1mm粒度致密剛玉應占總質量比的25％，＜0.074mm粒度致密剛玉應占總質量比的7％；電熔鋯莫來石＜0.088mm粒度為4％，氧化鉻＜0.088mm粒度為4％，鋯英石超細粉D50≤3μm粒度為4％，三氧化二鋁微粉D50≤5μm粒度為9％，鋁酸鈣水泥4％。
爐襯襯砌方法，按下述步驟進行a、按配比要求準確稱量各種原料(鋁酸鈣水泥除外)倒入強制式攪拌機中干混5分鐘；b、出料，經皮帶輸送至料倉，料倉下設包裝機，裝入內塑外編織袋，25Kg/袋，為預混料，待用；c、根據爐型要求，首先澆注氧化鋁空心球的輕質隔熱的外層保溫層，待成型再澆注高強高鋁質的絕熱性能好的中間層，最后在中間層外支好模板準備澆注工作襯，其各層澆注厚度依次分別為保溫層100～150mm，中間層150～200mm，工作襯200～250mm；d、工作襯澆注時，將預混料與鋁酸鈣水泥按比例倒入強制式攪拌機，再干混5分鐘，加水濕混7分鐘，然后出料倒入模板體內，用插入振動器振動成型；e、24小時后脫模，自然養護3天，按烘烤制度烘烤后即可投入使用。
實施例2包括氧化鋁空心球的輕質隔熱的外層保溫層材料，高強高鋁質的絕熱性能好的中間層材料，內層工作襯澆注材料按質量比，還包括有電熔致密剛玉77％，電熔鋯莫來石3％，氧化鉻4％，鋯英石超細粉3％，三氧化二鋁微粉7％，鋁酸鈣水泥6％；所說的工作襯澆注材料的粒度級配質量比為其中致密剛玉5～8mm粒度的致密剛玉應占總質量比的12％，3～5mm粒度致密剛玉應占總質量比的12％，1～3mm粒度致密剛玉應占總質量比的20％，0～1mm粒度致密剛玉應占總質量比的26％，＜0.074mm粒度致密剛玉應占總質量比的7％；電熔鋯莫來石＜0.088mm粒度為3％，氧化鉻＜0.088mm粒度為4％，鋯英石超細粉D50≤3μm粒度為3％，三氧化二鋁微粉D50≤5μm粒度為7％，鋁酸鈣水泥6％。
一種實現權利要求1產品的爐襯襯砌方法，按下述步驟進行a、按配比要求準確稱量各種原料(鋁酸鈣水泥除外)倒入強制式攪拌機中干混5分鐘；b、出料，經皮帶輸送至料倉，料倉下設包裝機，裝入內塑外編織袋，25Kg/袋，為預混料，待用；c、根據爐型要求，首先澆注氧化鋁空心球的輕質隔熱的外層保溫層，待成型再澆注高強高鋁質的絕熱性能好的中間層，最后在中間層外層支好模板準備澆注工作襯，其各層澆注厚度依次分別為保溫層100～150mm，中間層150～200mm，工作襯200～250mm；
d、工作襯澆注時，將預混料與鋁酸鈣水泥按比例倒入強制式攪拌機，再干混3分鐘，加水濕混4分鐘，然后出料倒入模板體內，用插入振動器振動成型；e、24小時后脫模，自然養護3天，按烘烤制度烘烤后即可投入使用。
實施例3包括氧化鋁空心球的輕質隔熱的外層保溫層材料，高強高鋁質的絕熱性能好的中間層材料，內層工作襯澆注材料按質量比，還包括有電熔致密剛玉77％，電熔鋯莫來石5％，氧化鉻3％，鋯英石超細粉4％，三氧化二鋁微粉6％，鋁酸鈣水泥5％；所說的工作襯澆注材料的粒度級配質量比為其中致密剛玉5～8mm粒度的致密剛玉應占總質量比的14％，3～5mm粒度致密剛玉應占總質量比的14％，1～3mm粒度致密剛玉應占總質量比的17％，0～1mm粒度致密剛玉應占總質量比的25％，＜0.074mm粒度致密剛玉應占總質量比的7％；電熔鋯莫來石＜0.088mm粒度為5％，氧化鉻＜0.088mm粒度為3％，鋯英石超細粉D50≤3μm粒度為4％，三氧化二鋁微粉D50≤5μm粒度為6％，鋁酸鈣水泥5％。
一種實現權利要求1產品的爐襯襯砌方法，按下述步驟進行a、按配比要求準確稱量各種原料(鋁酸鈣水泥除外)倒入強制式攪拌機中干混5分鐘；b、出料，經皮帶輸送至料倉，料倉下設包裝機，裝入內塑外編織袋，25Kg/袋，為預混料，待用；c、根據爐型要求，首先澆注氧化鋁空心球的輕質隔熱的外層保溫層，待成型再澆注高強高鋁質的絕熱性能好的中間層，最后在中間層外層支好模板準備澆注工作襯，其各層澆注厚度依次分別為保溫層100～150mm，中間層150～200mm，工作襯200～250mm；d、工作襯澆注時，將預混料與鋁酸鈣水泥按比例倒入強制式攪拌機，再干混4分鐘，加水濕混5分鐘，然后出料倒入模板體內，用插入振動器振動成型；e、24小時后脫模，自然養護3天，按烘烤制度烘烤后即可投入使用。
綜上所述，現有技術爐齡短，修復爐襯時，要將三層爐襯同時拆除，不斷浪費了材料，還增加修復的時間，造成經濟損失。采用本發明材料制作的反應爐爐襯是整體性澆注，提高了保溫、密封性，為此，延長了反應爐爐齡，同時在第一次修復爐襯時，只拆除內層工作襯，只有在第二次或第三次修復爐襯時，才將中間絕熱層和外保溫層也拆除，因此，該發明的顯著進步就在爐齡比現有技術的爐齡提高了一倍以上，修復時間及材料大大降低，相對現有技術增加了產量，企業效益成幾倍增長，是當代炭黑反應爐非常經濟有效的爐襯材料。
權利要求
1.一種工業反應爐內層工作襯澆注材料，包括氧化鋁空心球的輕質隔熱的外層保溫層材料，高強高鋁質的絕熱性能好的中間層材料，其特征在于內層工作襯澆注材料按質量比，還包括有75％～85％的電熔致密剛玉，≤5％的電熔鋯莫來石，4％～8％的氧化鉻，≤4％的鋯英石超細粉，5％～10％的三氧化二鋁微粉，4％～8％的鋁酸鈣水泥；所說的工作襯材料的粒度級配質量比為其中5～8mm粒度的致密剛玉應占總質量比的10～15％，3～5mm粒度致密剛玉應占總質量比的10～15％，1～3mm粒度致密剛玉應占總質量比的15～20％，0～1mm粒度致密剛玉應占總質量比的25～30％，＜0.074mm粒度致密剛玉應占總質量比的4～7％，＜0.088mm粒度電熔鋯莫來石應占總質量比的5％以下；＜0.088mm粒度氧化鉻應占總質量比的3～5％，D50≤3μm粒度鋯英石超細粉應占總質量比的4％以下，D50≤5μm粒度三氧化二鋁微粉應占總質量比的5～10％，粒度為勃氏法比表面積4012(cm2/g)的鋁酸鈣水泥應占總質量比的4～8％。
2.一種實現權利要求1產品的爐襯襯砌方法，按下述步驟進行a、按配比要求準確稱量各種原料(鋁酸鈣水泥除外)倒入強制式攪拌機中干混4～8分鐘；b、出料，經皮帶輸送至料倉，料倉下設包裝機，裝入內塑外編織袋，25Kg/袋，為預混料，待用；c、根據爐型要求，首先澆注氧化鋁空心球的輕質隔熱的外層保溫層，待成型再澆注高強高鋁質的絕熱性能好的中間層，最后在中間層外支好模板準備澆注工作襯，其各層澆注厚度依次分別為保溫層100～150mm，中間層150～200mm，工作襯200～250mm；d、工作襯澆注時，將預混料與鋁酸鈣水泥按比例倒入強制式攪拌機，再干混3～5分鐘，加水濕混4～7分鐘，其加水量為5～6％，然后出料倒入模板體內，用插入振動器振動成型；e、24小時后脫模，自然養護3天，按烘烤制度烘烤后即可投入使用。
全文摘要
本發明涉及一種工業反應爐內層工作襯澆注材料及爐襯襯砌方法。包括氧化鋁保溫層材料，高鋁質中間層材料，按質量比還含致密剛玉，鋯莫來石，氧化鉻，鋯英石超細粉，三氧化二鋁微粉，鋁酸鈣水泥；襯砌方法為稱量原料(鋁酸鈣水泥除外)倒入攪拌機中干混、預混料裝袋待用；澆注外保溫層，再澆注中間層，最后澆注工作襯，工作襯澆注時將預混料與鋁酸鈣水泥按比例倒入攪拌機，先干混，再加水濕混然后出料倒入模板體內，用插入振動器振動成型；24小時后脫模，自然養護3天，烘烤后使用。施工簡單，材料性能穩定，抗氣流沖刷能力強和耐高溫性能好，能降低生產成本，使用壽命達8～10個月，適用于炭黑反應爐內襯材料，社會和經濟效益明顯。
文檔編號F27D1/16GK1712873SQ200510042939
公開日2005年12月28日 申請日期2005年7月14日 優先權日2005年7月14日
發明者王臻, 高云琴, 劉振平 申請人:西安秦翔科技有限責任公司