本发明涉及针状焦回转窑
技术领域：
，特别是涉及一种针状焦回转窑内衬用高新材料及其制备方法。
背景技术：
：针状焦是制备超高功率电极、特种碳素材料、碳纤维等高温碳素制品的原料，煅烧是针状焦生产的一道重要工序，直接影响电极产品的质量。目前，国内针状焦的煅烧设备一般是适用于石油焦的煅烧，常见的有回转窑、罐式炉、回转床，相比较而言，由于回转窑具有结构简单、建设成本低、产量大、操作简单、自动化控制水平高等优点，通常被采用作为针状焦的煅烧生产设备。回转窑煅烧针状焦时窑内温度分为预热带、煅烧带、冷却带，其中煅烧带的温度可以达到1500℃，同时，回转窑是一种转动设备，这就对回转窑内衬耐材的性能提出了极大的挑战。国内有两家针状焦企业由于回转窑用耐材的原因运行6个月就被迫减产，严重制约了针状焦企业的生产。而浇注耐材所用到的高新材料直接决定了耐材的性能，因此，针状焦回转窑内衬用高新材料亟待改进。技术实现要素：本发明提供了一种针状焦回转窑内衬用高新材料及其制备方法，以提高目前针状焦回转窑中耐材浇注所需要的高新材料的性能。本发明所采用的技术方案是：一种针状焦回转窑内衬用高新材料，包括骨料和基质，该高新材料还包括超微粉、掺合剂，各组分的重量份数为：60-75份骨料、15-25份基质、4-10份超微粉、1-5份掺合剂，其中，骨料为电熔莫来石，基质为细粉材料，超微粉包括活性sio2超微粉和α-al2o3超微粉，所述的细粉材料为莫来石细粉。优选地，骨料包括不同细度的电熔莫来石颗粒，其中电熔莫来石颗粒的临界粒度为10mm。优选地，骨料中各细度的电熔莫来石颗粒的重量份数为：15-25份5-10mm细度的电熔莫来石、18-26份3-5mm细度的电熔莫来石、10-19份的1-3mm的电熔莫来石、10-15份0-1mm的电熔莫来石。优选地，骨料中各细度的电熔莫来石颗粒的重量份数为：20份5-10mm细度的电熔莫来石、23份3-5mm细度的电熔莫来石、15份的1-3mm的电熔莫来石、12份0-1mm的电熔莫来石。优选地，所述的莫来石细粉的目数为320目和200目，二者的比例为1:0.8-2。优选地，所述的超微粉的重量份数为6-8份，且其中活性sio2超微粉和α-al2o3超微粉的重量比例为1:1，活性sio2超微粉中sio2含量高于90％且活性sio2超微粉的细度小于10μm；α-al2o3超微粉中al203的含量高于99％且α-al2o3超微粉的细度小于2μm。优选地，所述的掺合剂包括重量比例为1：1的添加剂和减水剂，添加剂为氯酸钙水泥，减水剂为三聚磷酸钠或聚氰胺类缩合物。优选地，该高新材料包括以下重量份的原料：70份电熔莫来石、10份200目的莫来石细粉、10份320目的莫来石细粉、3.5份活性sio2超微粉、3.5份α-al2o3超微粉、1.5份氯酸钙水泥、1.5份三聚磷酸钠。一种针状焦回转窑内衬用高新材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照重量份依次向混练设备中添加一定量的骨料、细粉材料、超微粉，混合均匀；(2)向混练设备中添加掺合剂，充分搅拌混合均匀即得成品；(3)检测；(4)包装。优选地，所述的步骤(3)的检测方法为：将步骤(2)制得的成品加入模具内，制成长宽高尺寸为160mm×40mm×40mm的样块，静置24小时后脱模，然后自然养护三天后置于110℃的烘箱中烘干24小时，制得样品，并检测样品的耐压强度、体积密度、抗折强度、线变化率。本发明与现有技术相比具有以下优点：该发明所制备的针状焦煅烧回转窑内衬用高新材料的原材料易得、制作方法简单，而制得的制品表现出优良的耐高温、耐磨损、耐冲刷、抗侵蚀、抗热震等性能，整体结构好、寿命长，是适用于针状焦回转窑内衬长期1450℃—1550℃温度下的理想材料。具体实施方式下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。本发明的具体实施方案是：一种针状焦回转窑内衬用高新材料，包括以下重量份的原料：60-75份骨料、15-25份基质、4-10份超微粉、1-5份掺合剂。其中，骨料为不同粒度的电熔莫来石。莫来石的合成方法包括烧结法和电熔法，与烧结法合成的莫来石相比较，电熔莫来石晶体发育完善、晶粒大、缺陷少，晶体尺寸是烧结莫来石的数百倍，因此电熔莫来石的高温力学性能和抗侵蚀性都相对要好些。此外，电熔莫来石具有热稳定性好、抗折强度大、荷重软化温度高、硬度大、高温蠕变小等特点。理想的骨料颗粒级配应当是能达到最紧密堆积，从而形成骨架，但是由于骨料的颗粒形状不规则，很难取得理想的骨料颗粒级配，因此合理的堆积密度是配制高性能浇注料的一个关键技术，根据颗粒最紧密堆积原理，经过实验室的反复试验，确定了颗粒间形成的空隙最小时电熔莫来石的粒度组成，即：电熔莫来石的临界粒度为10mm，且各细度的重量比例范围为：：15-25份5-10mm细度的电熔莫来石、18-26份3-5mm细度的电熔莫来石、10-19份的1-3mm的电熔莫来石、10-15份0-1mm的电熔莫来石。较优的，骨料中各细度的电熔莫来石颗粒的重量份数为：20份5-10mm细度的电熔莫来石、23份3-5mm细度的电熔莫来石、15份的1-3mm的电熔莫来石、12份0-1mm的电熔莫来石。基质为细粉材料，具体地，是经磨细后的莫来石细粉，磨细的莫来石细粉的目数为320目和200目，二者的比例为1:0.8-2。超微粉包括活性sio2超微粉和α-al2o3超微粉，二者的重量比例为1:1。超微粉是大量的固体颗粒集合体，活性sio2超微粉分散性能好，颗粒小，高温下易于烧结且体积效应小，在高温下活性sio2超微粉与α-al2o3超微粉生成刚玉莫来石，能够明显提高浇注料的强度。表1、表2分别列出了活性sio2超微粉和α-al2o3超微粉的理化性能，表1中ro为本发明选取表1中编号4的活性sio2超微粉，该活性sio2超微粉中sio2含量高于90％，α-al2o3超微粉中al203的含量应高于99％，可选取表2中编号6的α-al2o3超微粉，所选取的编号4活性sio2超微粉和编号6的α-al2o3超微粉的粒径百分比见表3。表1活性si02超微粉的理化性能表2α-al2o3超微粉的理化性能表3两种超微粉的粒径分布百分比粒径尺寸μm＜0.3＜0.4＜1.0＜2.0＜10.0活性si02—48.069.080.9100α-al203粉56.6—96.5100—超微粉的加入可以明显提高高新材料浇注后得到的耐火材料的性能，如提高耐火材料的强度、提高浇注时流动性，改善浇注性能，提高耐火材料的耐高温性、耐久性。掺合剂包括重量比例为1：1的添加剂和减水剂，添加剂为氯酸钙水泥，减水剂为三聚磷酸钠或聚氰胺类缩合物，三聚磷酸钠或聚氰胺类缩合物起到以下作用：可以改变粉体的物理化学性质，如固体粒子对溶液、溶质的吸附；起到界面活性作用；改变界面电动性质；胶体离子的胶溶。表4列出了经过添加不同减水剂用量对浇注料影响的多次实验后得出的适合的减水剂用量以及浇注料在该适合的减水剂用量下的性能。通过表4可知，在未添加减水剂时，由于超微粉自发团聚无法有效地填充空隙，且超微粉分布不均匀，大量的水被包裹在絮凝体中并填充在孔隙中，导致用水量加大，热处理后体积密度低，气孔率高，强度低，同时也不利于烧结；聚磷酸盐具有一定的分散减水效果，在一定程度上能阻止超微粉的自发团聚，使之较充分地填充在孔隙中，提高了水的利用率，即减少了用水量，所以浇注料的体积密度提高，气孔率下降，与未加减水剂的相比，烧后耐压强度提高了，聚氰胺类缩合物为有机高效减水剂，添加聚氰胺类缩合物后浇注料的分散性和减水效果显著提高，与未加减水剂的浇注料相比，其体积密度亦有所提高。表4减水剂对浇注料性能的影响本发明选用活性si02超微粉和α-al203超微粉，与氯酸钙水泥混合后，浇注料的常温及中温强度随着超微粉量的增加而提高，体积密度增大，气孔率降低，在试验中加入重量比例为10％的混合超微粉时，浇注料的常温和中温强度最大，但高温性能下降，试验确定混合超微粉的最佳加入量范围为6％—8％。较优地，该高新材料包括以下重量份的原料：70份电熔莫来石、10份200目的莫来石细粉、10份320目的莫来石细粉、3.5份活性sio2超微粉、3.5份α-al2o3超微粉、1.5份氯酸钙水泥、1.5份三聚磷酸钠。一种针状焦回转窑内衬用高新材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照重量份依次向混练设备中添加一定量的骨料、细粉材料、超微粉，混合均匀；(2)向混练设备中添加掺合剂，充分搅拌混合均匀即得成品；(3)检测；(4)包装。检测方法为：将步骤(2)制得的成品加入模具内，制成长宽高尺寸为160mm×40mm×40mm的样块，静置24小时后脱模，然后自然养护三天后置于110℃的烘箱中烘干24小时，制得样品，并检测样品的耐压强度、体积密度、抗折强度、线变化率。实施例1一种针状焦回转窑内衬用高新材料，包括以下重量份的原料：60份骨料、25份基质、4份超微粉、5份掺合剂，其中，骨料包括不同细度的电熔莫来石颗粒，骨料中各细度的电熔莫来石颗粒的重量份数为：15份5-10mm细度的电熔莫来石、26份3-5mm细度的电熔莫来石、10份的1-3mm的电熔莫来石、15份0-1mm的电熔莫来石；基质包括320目和200目的莫来石细粉，二者的重量比例为1:0.8。超微粉包括重量比例为1:1的活性sio2超微粉和α-al2o3超微粉，活性sio2超微粉中sio2含量为90.9％且活性sio2超微粉的细度小于10μm；α-al2o3超微粉中al203的含量为99.43％且α-al2o3超微粉的细度小于2μm。掺合剂包括重量比例为1：1的添加剂和减水剂，添加剂为氯酸钙水泥，减水剂为三聚磷酸钠或聚氰胺类缩合物。该针状焦回转窑内衬用高新材料的制备方法包括以下步骤：(1)按照重量份依次向混练设备中添加一定量的骨料、细粉材料、超微粉，混合均匀；(2)向混练设备中添加掺合剂，充分搅拌混合均匀即得成品；(3)检测；(4)包装。步骤(3)的检测方法为：将步骤(2)制得的成品加入模具内，制成长宽高尺寸为160mm×40mm×40mm的样块，静置24小时后脱模，然后自然养护三天后置于110℃的烘箱中烘干24小时，制得样品，并检测样品的耐压强度、体积密度、抗折强度、线变化率。实施例2一种针状焦回转窑内衬用高新材料，包括以下重量份的原料：75份骨料、15份基质、10份超微粉、1份掺合剂，其中，骨料包括不同细度的电熔莫来石颗粒，骨料中各细度的电熔莫来石颗粒的重量份数为：25份5-10mm细度的电熔莫来石、18份3-5mm细度的电熔莫来石、19份的1-3mm的电熔莫来石、10份0-1mm的电熔莫来石；基质包括320目和200目的莫来石细粉，二者的比例为1:2。超微粉包括重量比例为1:1的活性sio2超微粉和α-al2o3超微粉，活性sio2超微粉中sio2含量为90.9％且活性sio2超微粉的细度小于10μm；α-al2o3超微粉中al203的含量为99.43％且α-al2o3超微粉的细度小于2μm。掺合剂包括重量比例为1：1的添加剂和减水剂，添加剂为氯酸钙水泥，减水剂为三聚磷酸钠或聚氰胺类缩合物。该针状焦回转窑内衬用高新材料的制备方法包括以下步骤：(1)按照重量份依次向混练设备中添加一定量的骨料、细粉材料、超微粉，混合均匀；(2)向混练设备中添加掺合剂，充分搅拌混合均匀即得成品；(3)检测；(4)包装。步骤(3)的检测方法为：将步骤(2)制得的成品加入模具内，制成长宽高尺寸为160mm×40mm×40mm的样块，静置24小时后脱模，然后自然养护三天后置于110℃的烘箱中烘干24小时，制得样品，并检测样品的耐压强度、体积密度、抗折强度、线变化率。实施例3一种针状焦回转窑内衬用高新材料，包括以下重量份的原料：70份电熔莫来石、10份200目的莫来石细粉、10份320目的莫来石细粉、3.5份活性sio2超微粉、3.5份α-al2o3超微粉、1.5份氯酸钙水泥、1.5份三聚磷酸钠。其中，活性sio2超微粉中sio2含量为90.9％且活性sio2超微粉的细度小于10μm；α-al2o3超微粉中al203的含量为99.43％且α-al2o3超微粉的细度小于2μm；电熔莫来石包括不同的粒度，各细度的电熔莫来石颗粒的重量份数为：20份5-10mm细度的电熔莫来石、23份3-5mm细度的电熔莫来石、15份的1-3mm的电熔莫来石、12份0-1mm的电熔莫来石。该针状焦回转窑内衬用高新材料的制备方法包括以下步骤：(1)按照重量份依次向混练设备中添加70份电熔莫来石、10份200目的莫来石细粉、10份320目的莫来石细粉、3.5份活性sio2超微粉、3.5份α-al2o3超微粉，混合均匀；(2)向混练设备中添加1.5份氯酸钙水泥、1.5份三聚磷酸钠，充分搅拌混合均匀即得成品；(3)检测；(4)包装。步骤(3)的检测方法为：将步骤(2)制得的成品加入模具内，制成长宽高尺寸为160mm×40mm×40mm的样块，静置24小时后脱模，然后自然养护三天后置于110℃的烘箱中烘干24小时，制得样品，并检测样品的耐压强度、体积密度、抗折强度、线变化率。实施例4一种针状焦回转窑内衬用高新材料，包括以下重量份的原料：65份骨料、18份基质、6份超微粉、1-5份掺合剂，其中，骨料包括不同细度的电熔莫来石颗粒，18份5-10mm细度的电熔莫来石、20份3-5mm细度的电熔莫来石、12份的1-3mm的电熔莫来石、12份0-1mm的电熔莫来石；基质包括320目和200目的莫来石细粉，二者的比例为1:1；超微粉包括重量比例为1:1的活性sio2超微粉和α-al2o3超微粉；活性sio2超微粉中sio2含量为90.9％且活性sio2超微粉的细度小于10μm；α-al2o3超微粉中al203的含量为99.43％且α-al2o3超微粉的细度小于2μm；掺合剂包括重量比例为1：1的添加剂和减水剂，添加剂为氯酸钙水泥，减水剂为三聚磷酸钠或聚氰胺类缩合物。该针状焦回转窑内衬用高新材料的制备方法包括以下步骤：(1)按照重量份依次向混练设备中添加一定量的骨料、细粉材料、超微粉，混合均匀；(2)向混练设备中添加掺合剂，充分搅拌混合均匀即得成品；(3)检测；(4)包装。步骤(3)的检测方法为：将步骤(2)制得的成品加入模具内，制成长宽高尺寸为160mm×40mm×40mm的样块，静置24小时后脱模，然后自然养护三天后置于110℃的烘箱中烘干24小时，制得样品，并检测样品的耐压强度、体积密度、抗折强度、线变化率。实施例5一种针状焦回转窑内衬用高新材料，包括以下重量份的原料：72份骨料、23份基质、8份超微粉、3份掺合剂。其中，骨料包括不同细度的电熔莫来石颗粒，23份5-10mm细度的电熔莫来石、25份3-5mm细度的电熔莫来石、18份的1-3mm的电熔莫来石、14份0-1mm的电熔莫来石；基质包括320目和200目的莫来石细粉，二者的比例为1:1.5；超微粉包括重量比例为1:1的活性sio2超微粉和α-al2o3超微粉；活性sio2超微粉中sio2含量为90.9％且活性sio2超微粉的细度小于10μm；α-al2o3超微粉中al203的含量为99.43％且α-al2o3超微粉的细度小于2μm；掺合剂包括重量比例为1：1的添加剂和减水剂，添加剂为氯酸钙水泥，减水剂为三聚磷酸钠或聚氰胺类缩合物。该针状焦回转窑内衬用高新材料的制备方法包括以下步骤：(1)按照重量份依次向混练设备中添加一定量的骨料、细粉材料、超微粉，混合均匀；(2)向混练设备中添加掺合剂，充分搅拌混合均匀即得成品；(3)检测；(4)包装。步骤(3)的检测方法为：将步骤(2)制得的成品加入模具内，制成长宽高尺寸为160mm×40mm×40mm的样块，静置24小时后脱模，然后自然养护三天后置于110℃的烘箱中烘干24小时，制得样品，并检测样品的耐压强度、体积密度、抗折强度、线变化率。鞍山开炭热能新材料有限公司在使用了本发明提供的针状焦回转窑内衬用高新材料后，其公司的针状焦回转窑内衬由原来的5个月使用寿命，提高到1年零6个月的使用寿命，大大延长了针状焦回转窑内衬的使用寿命，降低了生产成本。表5列出了根据实施例3所制备的样品的的检测数据表5实施例3所制备样品的检测数据根据表5可知，根据实施例3所制备的样品表现出了优良的耐压强度、抗折强度和线变化率，具体优异的体积密度。以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。当前第1页12