[发明专利]一种三层轻质复合砖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体地说，涉及到一种三层轻质复合砖及其制备方法。

背景技术

在传统能源日益枯竭而新能源发展缓慢的今天，当前最迫切的任务是开发轻质、高强、热震稳定性好、使用温度高且能满足轻质结构高温炉所需的内衬材料，改变传统的超高温窑炉由于采用重质结构而存在的热容量大、升温速率低、能耗大、使用寿命短、中期维修量大等缺点，节约能源，降低能耗，为建设资源节约型社会和人类可持续发展服务。

回转窑在生产过程中，物料中的热量通过辐射和传导作用传递给窑皮、耐火砖和窑筒体，传递到窑筒体的热量再通过辐射和对流的方式散发到大气中。由于导热系数和材料的厚度决定温降的多少，耐火砖和窑筒体的导热系数较大，回转窑筒体的热损失都占热耗的四分之一左右，造成了能源的巨大浪费。目前，耐火砖是直接砌筑在窑筒体上，不能很好的降温节能，另外，回转窑的极限安全温度在410℃左右，如果接近或超过这个温度，将会存在安全隐患。筒体外壁温度较高，一方面使窑筒体散热增加，从而加大熟料热耗，引起熟料单位成本增加；另一方面极易使筒体受热膨胀，致使窑中部托轮瓦温度升高，尤其是在使用后期或夏季给设备的正常运行带来较大隐患。筒体过热增加了机械设备的损坏几率、加速了筒体变形，而筒体变形又加速了内衬的机械破坏，其结果是掉砖、停窑，影响回转窑的运转率。因此若能在该部位使用结构强度支撑和保温隔热防护双重功能的复合砖，不仅能使筒体温度降低,减少散热损失,而且也有利于设备维护,提高设备运转率。目前能够实现结构强度支撑和保温隔热防护双重功能的材料以氧化铝空心球制品居多，目前常用的氧化铝空心球轻质砖大多采用氧化铝粉和磷酸结合，Al₂O₃含量在95%以上，总体成分比较单一，在强度、抗侵蚀性、抗热震性、耐磨性等方面的性能有待提高，使用范围也受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有抗碱性材料、耐磨性好、耐火度高、结构强度大及保温隔热性能好的三层轻质复合砖及其制备方法，实现复合砖的耐火隔热一体功能，提高回转窑节能效果。

本发明的三层轻质复合砖包括碱性空心球层、氧化铝类空心球层、碱性空心球层与氧化铝类空心球层之间的过渡层；所述碱性空心球层所采用的碱性空心球为铝钙空心球、镁铝钙空心球、镁钙空心球、镁铝空心球、镁铬空心球、镁铝铬空心球、镁钛空心球、氧化镁空心球、氧化钙空心球中的一种或多种；所述过渡层所采用的空心球为尖晶石质空心球或镁铝铬质空心球或镁铝钛质空心球或镁尖晶石锆质空心球中的一种或多种；所述氧化铝类空心球层所采用的氧化铝类空心球为刚玉空心球或氧化铝空心球中的一种或两种。

进一步地，所述碱性空心球层由质量百分含量为35～65%的0.2～5mm粒径的碱性空心球、质量百分含量为35～65%的粒径小于或等于325目的粉料、结合剂制成。

进一步地，所述过渡层由质量百分含量为35～65%的0.2～5mm粒径的空心球、质量百分含量为35～65%的粒径小于或等于325目的粉料、结合剂制成。

进一步地，所述氧化铝类空心球层由质量百分含量为35～65%的0.2～5mm粒径的氧化铝类空心球、质量百分含量为35～65%的粒径小于或等于325目的粉料、结合剂制成。

进一步地，所述粉料为氧化铝粉、刚玉粉、氧化镁粉、尖晶石粉、氧化钛粉、氧化铬粉、氧化锆粉、氧化钙粉、白云石粉、铝酸钙粉、铬刚玉粉、锆刚玉粉、钛酸铝粉中的一种或多种混合物。

进一步地，所述结合剂为黄糊精溶液、木质磺酸盐溶液、磷酸溶液、氯化镁溶液、磷酸镁溶液、硫酸镁溶液、液态石蜡、磷酸二氢铝溶液中的一种，且不同层可采用相同或不同的结合剂。

本发明提出的上述三层轻质复合砖的制备方法包括如下步骤：

A：碱性空心球层备料：首先将碱性空心球与结合剂在搅拌机中混合均匀，然后再加入粉料搅拌均匀后备用；

B：过渡层备料：首先将过渡层所采用的空心球与结合剂在搅拌机中混合均匀，然后再加入粉料搅拌均匀后备用；

C：氧化铝类空心球层备料：首先将氧化铝类空心球与结合剂在搅拌机中混合均匀，然后再加入粉料搅拌均匀后备用；

D：成型：完成各层的备料之后，根据设计尺寸用隔板把成型模具的料腔隔成三层，将每层中加入所配好的材料后抽出隔板，采用震动加压成型；

E：烧成：将成型后的坯体取出经80～150℃烘干后，装窑于1600～1700℃保温4～6小时烧成。