[发明专利]一种蓄热砖及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及蓄热材料领域，是一种在高温炉窑中作蓄热材料的蓄热砖，本发明还涉及此蓄热砖的制造方法。

背景技术

随着经济的发展，能源紧张和环境问题已经成为全球共同关注的焦点问题，节能与环保也越来越引起人们的重施。蓄热技术是解决能源危机、实现工业节能的重要手段之一。通过蓄热燃烧技术可以回收高炉、热风炉、焦炉等产生的高温烟气余热，使用蓄热室回收烟气余热后炉子的热效率明显提高，且能够减少污染物的排放；通过在暖气设备里安装蓄热材料可以起到吸热快、蓄热时间长、放热慢的作用，从而达到节约能源的目的；通过在用电谷底时期用蓄热材料进行蓄能，在用电高峰时期放热供暖，可以减缓电网运行的压力。

在工业烤箱领域，市面上现有的工业烤箱种类有烧柴或烧煤烤箱、电加热烤箱、蒸汽烘干烤箱等，电加热烤箱和蒸汽烘干烤箱虽然更加先进和智能化，使用更便捷，但由于其一次性投入大，运行成本高，所以烧柴烤箱还占据着较大的市场空间。烧柴烧煤烤箱是通过燃料在炉窑中燃烧产生热量，经传热介质将热量传送到烤箱内，达到烤制材料的目的，要提高烧柴或烧煤炉的热利用效率，可以在炉窑中使用蓄热材料。传统的烧柴炉的炉温为600～800℃，可以使用成本比较低廉的粘土砖做蓄热材料，粘土砖虽然成本低，但坚固性差，容易开裂，使用寿命较短，保温性也较差，而且从1993年开始，国家已明文规定禁止生产粘土实心砖，限制生产粘土空心砖。所以，对给工业烤箱供热的烧柴炉所用蓄热材料进行改进，从而提高热利用效率，减少烟气排放，也是缓解节能问题的一个有效手段。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种保温效果好，蓄热能力高，耐热震性好，原料成本低且使用寿命较长的一种蓄热砖及其制作方法；此外，本发明的蓄热砖还可以有效回收烟气所带的热量，提高窑炉的热利用效率，能吸收燃烧产生的烟气、灰尘，减少污染物的排放。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

一种蓄热砖，其制作原料按重量百分比由以下组分组成：高铝土20～35%，氮化硅20～35%，石油焦15～28%，碳化硼7～15%，粘土10～15%，以及占上述原料总重量1～3%的水。

优选地，其制作原料按重量百分比由以下组分组成：

高铝土25～30%，氮化硅25～30%，石油焦20～25%，碳化硼10～13%，粘土10～12%，以及占上述原料总重量2～3%的水。

优选地，高铝土的粒度为0～1mm，氮化硅的粒度为2～6mm，石油焦的粒度为0～1mm，碳化硼的粒度为3～10mm，粘土的粒度为0～3mm。

本发明的一种蓄热砖的制造方法按如下步骤进行：

（1）准备粒度为0～1mm的高铝土，粒度为2～6mm的氮化硅，粒度为0～1mm的石油焦，粒度为3～10mm的碳化硼，粒度为0～3mm的粘土；

（2）按重量百分比称取原料，将高铝土、石焦油、氮化硅和碳化硼混合均匀成预混料；将粘土和水混匀后加入上述预混料中，搅拌均匀后成混合物料；

（3）将混合物料在85～110T的压力下压制3～10分钟成型为砖坯；

（4）将压制成型后的砖坯晾干。

优选地，混合物料的压制办法是在100T压力下压制3～10分钟。

优选地，所述砖坯的形状为方形，且为带有圆孔的蜂窝砖，所述圆孔的孔径优选为5～8mm。

本发明所使用的原料中，高铝土在我国储量丰富，是冶金工业和其他工业广泛使用的耐火材料，耐火温度在1700℃以上，其主要成分是氧化铝，优质高铝土中氧化铝的含量通常在60%以上，高铝土中含有的氧化铝具有高比热容的特点，因此蓄热能力好。

氮化硅的热膨胀系数低，为2.35×10^-6/K，约为氧化铝的1/3，同时具有高强度，因此其抗热震性十分优良，能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂，因此氮化硅的加入可以防止蓄热砖受热脆裂、破碎和变形。

碳化硼具有熔点高（2450℃），热稳定性好，密度小（2.52g/cm3），硬度高等特点，用作蓄热砖的骨料，起定型作用，使蓄热砖有较好的耐压强度，且其还具有容易制造，价格也相对较低的优点。

石油焦中的针状焦具有耐高温，热膨胀系数低（CTE1×10^-6/℃），抗热震性好的特点，因而用在制作蓄热砖，可以提高蓄热砖的抗热震性能。

粘土用水润湿后具有粘结性和可塑性，将其与上述原料混合均匀，使粘土充分分散在上述原料中，可起到粘结剂的作用。