专利名称：一种莫来石质结构隔热一体化复合砖及制备方法
技术领域：
本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种耐火复合砖及制备方法。
背景技术：
随着水泥生产新技术的不断出现，水泥生产主机设备向大型化方向发展，增加产量、提高质量、节能降耗、降低成本成为生产管理中增加效益的关键。现有的耐火砖和隔热砖大都为单一结构，使用时需将各种性能的砖配合使用，若在相对固定不动的设备上，如隧道窑、倒阎窑，配合使用都能满足要求；但在一些相对运动的设备上，如回转窑，配合使用就很难满足要求。一些厂家和研究单位对此进行了研究和攻关，并推出了一些重质材料和轻质材料相结合的复合砖，但由于轻质部分结构强度过低，无法满足使用要求而没有大范围推广，还是以重质砖为主。以海螺集团10000t/d的回转窑为例，前过渡带使用尖晶石砖、烧成带使用镁铬砖，由于前过渡带尖晶石砖和烧成带镁铬砖的导热系数大(》2. 7ff/m ·Κ)，使得窑筒体外壁温度较高(大约在380°C左右，高温时能达420°C )。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。胴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，影响水泥回转窑的运转率。因此若能在该部位使用耐火、隔热双重功能的复合砖不仅使过渡带和烧成带部位的筒体温度降低，减少散热损失，而且也有利于设备维护，提高设备运转率。若在所有高温部位均使用复合不同部位结构特点的复合砖，则很好地解决了目前存在的问题。
发明内容
为了克服已有耐火复合砖及制备方法的耐磨性较差、结构强度较低、保温隔热性能较差的不足，本发明提供一种耐磨性良好、结构强度较高、保温隔热性能良好的莫来石质结构隔热一体化复合砖及制备方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种莫来石质结构隔热一体化复合砖，包括莫来石质重质工作层和以轻质骨料和粉料为原料制备的轻质隔热层，由重质工作层和轻质隔热层复合而成，重质工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1 5 3 1。进一步，所述重质工作层中，成分质量百分含量为Al2O3^彡65%，Si02%为 ^ 25%，其余为原料引入的其他成分。优选的，所述重质工作层中，采用的主要原料为烧结莫来石、电熔莫来石、焦宝石、 α-Al2O3微粉、苏州泥中的几种。所述轻质隔热层中采用的轻质骨料为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝空心球、铬刚玉空心球、锆刚玉空心球中的一种或几种的混合物。氧化铝空心球中的成分质量百分含量为Al2O3^彡98%，刚玉空心球中的成分质量百分含量为Al2O3^彡93%，镁铝空心球中的成分质量百分含量Al2O3SO. 1 99.9%， MgO为0. 1 99. 9%，铬刚玉空心球中的成分质量百分含量Al2O3为70 99. 9%, Cr2O3为 0. 1 30%，锆刚玉中的成分质量百分含量Al2O3为90 99. 9%, ZrO2为0. 1 10%。一种莫来石质结构隔热一体化复合砖的制备方法，所述制备方法包括以下步骤(1)重质工作层配料所述重质工作层中，成分质量百分含量为Al2O3^彡65%， Si02%为>25%，其余为原料引入的其他成分，先将不大于325目粉料按比例配好后在球磨机中混合均勻，再在其余骨料颗粒与外加结合剂混合均勻后加入混合好的粉料，搅拌10 30分钟；(2)轻质隔热层配料采用的轻质骨料为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝空心球、铬刚玉空心球、锆刚玉空心球中的一种或几种的混合物，先把轻质骨料称量好，把轻质骨料按比例和外加结合剂混合均勻，然后按比例加入粉料搅拌10 30分钟；(3)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，致密工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1 5 3 1，加料后抽出隔板，采用振动加压或机压成型；(4)烧成成型后的坯体取出经80 150°C烘干后装窑于1600 1700°C保温3 8小时烧成。进一步，所述步骤(3)中，成型过程在振动压机或摩擦压机或油压机上进行。所述步骤(1)中，重质工作层采用的原料颗粒质量百分含量为不小于Imm颗粒 35 45%，小于Imm颗粒25 ；35%，不大于325目细粉25 ；外加结合剂3 5%。所述步骤O)中，空心球粒径为0. 2 5mm，自然堆积密度0. 6 1. Og/cm3,轻质隔热层采用的原料质量配比为空心球阳 70%，不大于325目细粉30 45%，外加结合剂6 10%。所述外加结合剂为黄糊精、铝胶、硅胶、硫酸铝溶液、纸浆废液、木质磺酸盐溶液或甲基纤维素溶液。本发明的有益效果是克服了一般重质砖导热系数大的缺点，提供了一种具有抗冲刷性好、耐火度高、结构强度大及保温隔热性能好的莫来石结构隔热一体化复合砖。施工应用过程重质材料和轻质材料的砌筑可以一步完成，在热工设备中使用中能保持不同部位温度均衡，减少散热损失，大大降低能源消耗。
图1是莫来石质结构隔热一体化复合砖结构图。图中1、重质工作层，2、轻质隔热层。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。参照图1，一种莫来石质结构隔热一体化复合砖，包括莫来石质重质工作层1和以轻质骨料和粉料为原料制备的轻质隔热层2，由重质工作层1和轻质隔热层2复合而成，重质工作层1和轻质隔热层2的长度尺寸比例为1 5 3 1。所述重质工作层中，成分质量百分含量为Al2O3^彡65%，SiO2%为彡25%，其余为原料引入的其他成分。
所述重质工作层中，采用的主要原料为烧结莫来石、电熔莫来石、焦宝石、α -Al2O3 微粉、苏州泥中的几种。所述轻质隔热层中采用的轻质骨料为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝空心球、铬刚玉空心球、锆刚玉空心球中的一种或几种的混合物。氧化铝空心球中的成分质量百分含量为Al2O3^彡98%，刚玉空心球中的成分质量百分含量为Al2O3^彡93%，镁铝空心球中的成分质量百分含量Al2O3SO. 1 99.9%， MgO为0. 1 99. 9%，铬刚玉空心球中的成分质量百分含量Al2O3为70 99. 9%, Cr2O3为 0. 1 30%，锆刚玉中的成分质量百分含量Al2O3为90 99. 9%, ZrO2为0. 1 10%。所述外加结合剂为黄糊精、铝胶、硅胶、硫酸铝溶液、纸浆废液、木质磺酸盐溶液或甲基纤维素溶液。实施例1 本实施例重质工作层所采用的原料及其质量百分含量为1 3mm烧结莫来石38 % ；
不大于1謹烧结莫来石；35 % ；325目苏州泥5%;α-Al2O3 微粉 17%红柱石5%;外加结合剂铝胶溶液5 %。按上述配比所得重质工作层Al2O3的质量百分含量为71. 3%, SiO2的质量百分含量为25.0%，其余为原料弓I入的其他成分。轻质工作层所采用的原料及其质量百分含量为氧化铝空心球沈％，镁铝空心球 29%, 325目高铝微粉41%;325目苏州泥4%，外加结合剂硫酸铝溶液8%。所用氧化铝空心球中Al2O3的质量百分含量为98. 7%，镁铝空心球中Mg099. 9%, Al2O3O- 1%。制备工艺包括以下步骤(1)配料重质工作层的配料工艺为先将325目苏州泥，α-Al2O3微粉和红柱石按比例配好后在球磨机中混合均勻，然后在其余骨料颗粒与结合剂混合均勻后加入混合好的粉料，搅拌M分钟后备用；轻质隔热层的配料工艺为将氧化铝空心球和铝镁空心球与结合剂按比例混合均勻，然后按比例加入高铝微粉，325目苏州泥搅拌19分钟备用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，重质工作层和高强轻质隔热层的长度尺寸比例为1 3，加料后抽出隔板，采用振动加压成型。(3)烧成成型后的坯体取出经130°C烘干后装窑于1700°C保温6小时烧成。实施例2 本实施例重质工作层所采用的原料及其质量百分含量为1 3mm烧结莫来石；35 % ；大于Imm焦宝石10%;不大于Imm烧结莫来石16% ；不大于1匪焦宝石17% ；
325目莫来石5%;325目焦宝石粉4%;325目苏州泥3%;α-Al2O3 微粉 10% ；外加结合剂硅胶溶液4. 7 %按上述配比所得重质工作层Al2O3的质量百分含量为65. 0%，SiO2的质量百分含量为33. 2%，其余为原料引入的其他成分。轻质工作层所采用的原料及其质量百分含量为铬刚玉空心球31%，刚玉空心球 39%, α -Al2O3微粉17%，焦宝石石13%，外加结合剂甲基纤维素溶液9%，所用刚玉空心球中Al2O3的质量百分含量为94%，铬刚玉空心球中Al2O3的质量百分含量为70% ,Cr2O3的质量百分含量为30%。制备工艺包括以下步骤(1)配料重质工作层的配料工艺为先将325目莫来石、325目苏州泥、α -Al2O3微粉和325 焦宝石按比例配好后在球磨机中混合均勻，然后在其余骨料颗粒与结合剂混合均勻后加入混合好的粉料，搅拌27分钟后备用；轻质隔热层的配料工艺为将铬刚玉空心球和刚玉空心球与结合剂按比例混合均勻，然后按比例加入α-Al2O3微粉和焦宝石搅拌14分钟备用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，重质工作层和高强轻质隔热层的长度尺寸比例为5 1，加料后抽出隔板，采用摩擦压机加压成型。(3)烧成成型后的坯体取出经110°C烘干后装窑于1650°C保温5小时烧成。实施例3 本实施例重质工作层所采用的原料及其质量百分含量为3 5mm电熔莫来石20% ；1 3mm电熔莫来石18% ；不大于Imm电熔莫来石32% ；325 目焦宝石 20%;α-Al2O3 微粉 7%;苏州泥3%;外加结合剂纸浆废液3%。按上述配比所得重质工作层Al2O3的质量百分含量为67. 3%, SiO2的质量百分含量为30. 0 %。，其余为原料弓I入的其他成分。轻质工作层所采用的原料及其质量百分含量为铬刚玉空心球31%，镁铝空心球 32 %，不大于325目电熔莫来石19 %，高铝微粉18 %，外加结合剂木质磺酸盐溶液9 %，所用铬刚玉空心球中Al2O3的质量百分含量为99. 9%，Cr2O3的质量百分含量为0. 1 %，镁铝空心球中 MgO 为 0. 1%, Al2O3 为 99. 9%ο制备工艺包括以下步骤(1)配料
重质工作层的配料工艺为先将焦宝石、325目苏州泥、α-Al2O3微粉在球磨机中混合均勻，然后在其余骨料颗粒与结合剂混合均勻后加入混合好的粉料，搅拌27分钟后备用；轻质隔热层的配料工艺为将铬刚玉空心球和镁铝空心球与结合剂按比例混合均勻，然后按比例加入电熔莫来石和高铝微粉搅拌18分钟备用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，重质工作层和高强轻质隔热层的长度尺寸比例为2 1，加料后抽出隔板，采用油压机加压成型。(3)烧成成型后的坯体取出经100°C烘干后装窑于1600°C保温4小时烧成。实施例5 本实施例重质工作层所采用的原料及其质量百分含量为1 3mm烧结莫来石38 % ；不大于1謹烧结莫来石；35 % ；325目苏州泥5%;α-Al2O3 微粉 17%红柱石5%;外加结合剂铝胶溶液5 %。按上述配比所得重质工作层Al2O3的质量百分含量为71. 3%, SiO2的质量百分含量为25.0%，其余为原料弓I入的其他成分。轻质工作层所采用的原料及其质量百分含量为锆刚玉空心球55%，325目高铝微粉41% ；325目苏州泥4%，外加结合剂硫酸铝溶液8%。所用锆刚玉空心球中成分质量百分含量 Al2O3 为 99. 9%, ZrO2 为 0. 1%。制备工艺包括以下步骤(1)配料重质工作层的配料工艺为先将325目苏州泥，α-Al2O3微粉和红柱石按比例配好后在球磨机中混合均勻，然后在其余骨料颗粒与结合剂混合均勻后加入混合好的粉料，搅拌M分钟后备用；轻质隔热层的配料工艺为将铬刚玉空心球与结合剂按比例混合均勻，然后按比例加入高铝微粉，325目苏州泥搅拌19分钟备用。(2)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，重质工作层和高强轻质隔热层的长度尺寸比例为1 3，加料后抽出隔板，采用振动加压成型。(3)烧成成型后的坯体取出经130°C烘干后装窑于1700°C保温6小时烧成。实施例6 本实施例重质工作层所采用的原料及其质量百分含量为1 3mm电熔莫来石38% ；不大于电熔莫来石32% ；325 目焦宝石 20%;α-Al2O3 微粉 7%;
苏州泥3%;外加结合剂纸浆废液3%。按上述配比所得重质工作层Al2O3的质量百分含量为67. 3%, SiO2的质量百分含量为30. 0 %。，其余为原料弓I入的其他成分。轻质工作层所采用的原料及其质量百分含量为锆刚玉空心球63%，不大于325 目电熔莫来石19%，高铝微粉18%，外加结合剂木质磺酸盐溶液9%，所用锆刚玉空心球中成分质量百分含量Al2O3为90%，ZrO2* 10%。制备工艺包括以下步骤(1)配料重质工作层的配料工艺为先将325目苏州泥，α-Al2O3微粉和焦宝石按比例配好后在球磨机中混合均勻，然后在其余骨料颗粒与结合剂混合均勻后加入混合好的粉料，搅拌M分钟后备用；轻质隔热层的配料工艺为将锆刚玉空心球与结合剂按比例混合均勻，然后按比例加入高铝微粉和325电熔莫来石搅拌19分钟备用。(2)成型:完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，重质工作层和高强轻质隔热层的长度尺寸比例为1 3，加料后抽出隔板，采用振动加压成型。(3)烧成:成型后的坯体取出经130°C烘干后装窑于1650°C保温6小时烧成。
权利要求
1.一种莫来石质结构隔热一体化复合砖，其特征在于包括莫来石质重质工作层和以轻质骨料和粉料为原料制备的轻质隔热层，由重质工作层和轻质隔热层复合而成，重质工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1 5 3 1。
2.如权利要求1所述的莫来石质结构隔热一体化复合砖，其特征在于所述重质工作层中，成分质量百分含量为Al2O3 %彡65 %，SiO2 %为彡25 %，其余为原料引入的其他成分。
3 如权利要求1或2所述的莫来石质结构隔热一体化复合砖，其特征在于所述重质工作层中，采用的主要原料为烧结莫来石、电熔莫来石、焦宝石、α -Al2O3微粉、苏州泥中的几种。
4.如权利要求1或2所述的莫来石质结构隔热一体化复合砖，其特征在于所述轻质隔热层中采用的轻质骨料为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝空心球、铬刚玉空心球、锆刚玉空心球中的一种或几种的混合物。
5.如权利要求4所述的莫来石质结构隔热一体化复合砖，其特征在于氧化铝空心球中的各成分质量百分含量为Al2O3^彡98%，刚玉空心球中的成分质量百分含量为Al2O3^ 彡93%，镁铝空心球中的成分质量百分含量Al2O3SO. 1 99.9%，MgO为0. 1 99.9%， 铬刚玉空心球中的成分质量百分含量Al2O3为70 99. 9% ,Cr2O3为0. 1 30%，锆刚玉中的成分质量百分含量Al2O3为90 99. 9%, ZrO2为0. 1 10%。
6.一种如权利要求1所述的莫来石质结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤(1)重质工作层配料所述重质工作层中，成分质量百分含量为Α1203%>65%， 25%，其余为原料引入的其他成分，先将不大于325目粉料按比例配好后在球磨机中混合均勻，再在其余骨料颗粒与外加结合剂混合均勻后加入混合好的粉料，搅拌 10 30分钟；(2)轻质隔热层配料采用的轻质骨料为氧化铝空心球、刚玉空心球、镁铝空心球、铬刚玉空心球、锆刚玉空心球中的一种或几种的混合物，先把轻质骨料称量好，把轻质骨料按比例和外加结合剂混合均勻，然后按比例加入粉料搅拌10 30分钟；(3)成型完成配料之后，用隔板把成型模具的料腔隔成两部分，致密工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1 5 3 1，加料后抽出隔板，采用振动加压或机压成型；(4)烧成成型后的坯体取出经80 150°C烘干后装窑于1600 1700°C保温3 8小时烧成。
7.如权利要求6所述的莫来石质结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中，成型过程在振动压机或摩擦压机或油压机上进行。
8.如权利要求6或7所述的莫来石质结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于 所述步骤(1)中，重质工作层采用的原料颗粒质量百分含量为不小于Imm颗粒35 45%， 小于Imm颗粒25 ；35%，不大于325目细粉25 ；外加结合剂3 5%。
9.如权利要求6或7所述的莫来石质结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于 所述步骤(2)中，空心球粒径为0.2 5mm，自然堆积密度0. 6 1. Og/cm3，轻质隔热层采用的原料质量配比为空心球55 70 %，不大于325目细粉30 45 %，外加结合剂6 10 %。
10.如权利要求6或7所述的莫来石质结构隔热一体化复合砖的制备方法，其特征在于所述外加结合剂为黄糊精、铝胶、硅胶、硫酸铝溶液、纸浆废液、木质磺酸盐溶液或甲基纤维素溶液。
全文摘要
一种莫来石质结构隔热一体化复合砖，其特征在于包括莫来石质重质工作层和以轻质骨料和粉料为原料制备的轻质隔热层，由重质工作层和轻质隔热层复合而成，重质工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为1～5∶3～1。以及提供一种莫来石质结构隔热一体化复合砖的制备方法。本发明耐磨性良好、结构强度较高、保温隔热性能良好。
文档编号F27D1/06GK102230738SQ201110150079
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月6日 优先权日2011年6月6日
发明者王家邦 申请人:浙江大学