【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及巖棉爐，尤其涉及一種巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料及其制備方法。
技術介紹
1、巖棉是一種以玄武巖為主料，外加礦渣、白云石、石灰石等原料進行調質，經過熔融、噴吹、集棉成型等過程后得到的纖維材料，常用于建筑和工業場景的隔熱、保溫、隔音等，具有不易燃、耐久性好，質量輕的特點。隨著國家雙碳目標的實施與推進，巖棉制品的需求量日益增加。
2、生產巖棉常用的窯爐有窯池、電爐和沖天爐。窯池投資和生產成本較高，能源消耗大，目前應用較少；電爐是近幾年興起的巖棉生產裝備，在節能減排、提高生產效率和利用固廢等方面具有優勢；而沖天爐則采用焦炭、天然氣等化石燃料為熱源，原料通常是粒度為30～80mm的塊狀天然礦物或礦渣，氧化區工作溫度通常達到1500℃以上。沖天爐是目前最常見的熔制巖棉的設備，在國內巖棉生產裝備中占比超過90％(司富印,孫詩兵,仇志銘等.沖天爐和電熔爐熔制巖棉之比較[j].玻璃,2024,5:44-50)。
3、以沖天爐為例，巖棉沖天爐為垂直熔煉，原料與焦炭從頂部加入，逐步加熱、還原、熔融后向下運動，運動過程中塊狀的原料和焦炭充分混合并與爐襯摩擦，造成沖天爐爐襯磨損。同時，為充分提高沖天爐的熱效率，爐內通常有熱風預熱、富氧空氣助燃、電磁/機械攪拌裝置等，會對沖天爐爐襯產生強烈的機械沖刷。此外由于生產巖棉的原料通常為天然礦石、熔渣和固體廢棄物，近年來由于節能減碳的要求，熱熔渣制備巖棉產品成為產業變革熱點，液態渣的成分難以精確控制，這就需要在生產過程中加入sio2、al2o3等進行調質。總之，巖棉熔煉的原
4、目前國內外對巖棉爐內襯用耐火材料的選擇尚未達成共識，通常是借鑒煉鐵沖天爐的經驗選用石英質耐火材料、含碳耐火材料及非氧化物復合材料和鋁質耐火材料等。
5、如石英質耐火材料，其抗酸性渣侵蝕的性能好，但巖棉熔煉原料來源廣，巖棉渣的堿度范圍廣，石英質耐火材料難以廣泛適用；此外石英質耐火材料熱震穩定性較差，對于渣包式供料、間歇式工作的巖棉爐來說，極易受熱震沖擊而剝落。
6、含碳耐火材料及非氧化物復合材料也可以作為巖棉沖天爐爐襯材料使用。專利cn114956794?b公開了一種耐侵蝕巖棉電爐襯材料的制備方法，以碳化硅、白剛玉、氮氧化硅、碳化硼、金屬鋁粉、與樹脂結合劑混合攪拌，得到一種耐侵蝕巖棉電爐爐襯材料。然而巖棉爐是在空氣氣氛下間歇性工作的高溫窯爐，含碳和碳化硅復合材料易發生氧化，爐襯的使用壽命會因氧化而縮短。
7、鋁質耐火材料主要包括剛玉質耐火材料、高鋁質耐火材料及鋁鉻質耐火材料等。鋁質耐火材料具有化學穩定性好，強度高，抗沖刷性能好，對酸性渣和堿性渣都有較強的抗侵蝕性能。但是鋁質耐火材料同樣存在熱震穩定性較差的缺點，在巖棉爐上的使用效果仍不理想(孫帆,李孝艷,劉曉斌.ec&s沖天爐用耐火材料及筑爐流程介紹[j].中國鑄造裝備與技術,2018,53(4):97-101)。
8、鋁鉻質耐火材料中，由于cr2o3在不同堿度的熔渣內溶解度均很低，因而具有良好的抗渣侵蝕性能，鋁鉻質耐火材料還具有優異的高溫性能和抗沖刷性，因此鋁鉻質耐火材料是巖棉爐內襯用耐火材料的理想選擇之一。鋁鉻質耐火材料通常以剛玉和鉻綠為原料進行制備，其主要化學組成為氧化鋁和氧化鉻，雜質較少，由于鋁鉻磚具有良好的高溫強度和抗渣侵蝕性能，多用于危廢焚燒爐、玻璃窯蓄熱室、水煤漿氣化爐及有色金屬冶煉等條件嚴苛的服役環境中。專利cn?118812249?a公開了一種以剛玉和cr2o3為原料制備巖棉的爐體襯層的方法，針對爐內不同的溫度區域，配合sio2、fe2o3、cao、mgo為添加劑，設置不同cr2o3和al2o3含量的高鉻剛玉澆注料作為爐體襯層，得到抗飛灰侵蝕能良好的巖棉爐襯層。此方法采用多種添加劑的方式，降低了爐襯的強度和荷重軟化溫度，使爐襯變形和抗沖刷能力降低。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于，針對現有技術的上述不足，提出一種巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料及其制備方法，該方法工藝簡單，無需特殊儀器或設備處理；所制備的巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料環境友好，燒結致密度高、熱震穩定性好，熱膨脹系數小，抗侵蝕性強。
2、本專利技術的一種巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料的制備方法，包括如下步驟：
3、s1、按質量比100∶(10～15)配料，將剛玉顆粒和電熔鋯莫來石顆粒攪拌混合得到預混顆粒料；
4、s2、按質量比100∶(12～18)∶(13～16)∶(5～8)配料，將剛玉細粉、鉻精礦細粉、紅柱石細粉和鋯英石細粉混合共磨至粒度≤65μm，得到預混細粉料；
5、s3、按質量比100∶(55～65)配料，將所述預混顆粒料和所述預混細粉料混合得到預混料；
6、s4、向所述預混料中依次加入占所述預混料質量0.8～1.2％的si粉和1.2～1.5％的硅酸鋁纖維，混合得到混合料；
7、s5、向所述混合料中加入占所述混合料質量6.5～7.2％的磷酸溶液，攪拌混合后，加入模具中振動成型，自然養護后干燥得到生坯料；
8、s6、將所述生坯料高溫保溫一段時間，即得巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料。
9、進一步的，步驟s6中，于1520～1570℃保溫8～10小時。
10、進一步的，所述剛玉顆粒的粒度為0.2～6mm，其中[0.2mm～2mm]∶[3mm～4mm]∶[5mm～6mm]的顆粒料比例為(10～15)∶(40～60)∶(15～20)。
11、進一步的，所述電熔鋯莫來石顆粒的粒度為2～5mm，其中[2mm～3mm]∶[4mm～5mm]的顆粒料比例為10∶(2～3)。
12、進一步的，所述si粉的粒度≤45μm；所述si粉的si含量≥99.5％。
13、進一步的，所述硅酸鋁纖維的直徑為10～20μm，長度為3～6mm。
14、進一步的，所述磷酸溶液的濃度為1.5～2.5mol/l。
15、一種采用上述的制備方法制備的巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料。
16、本專利技術有益效果為：
17、(1)本專利技術利用紅柱石與鋯英石的高溫原位莫來石化反應，提高基質料的結合，促進材料的致密化；且莫來石化過程中形成的sio2玻璃對含鉻組分形成包覆，阻礙鉻精礦中的cr2o3向高價態的氧化轉變，消除含鉻組分的環境風險。
18、(2)本專利技術利用剛玉顆粒和電熔鋯莫來石顆粒的交叉分布形成連續網絡骨架，改善顆粒組分的結合；同時利用細粉料的粒度梯度與級差，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的一種巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料的制備方法，其特征在于，步驟S6中，于1520～1570℃保溫8～10小時。
3.如權利要求1所述的一種巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料的制備方法，其特征在于，所述剛玉顆粒的粒度為0.2～6mm，其中[0.2mm～2mm]∶[3mm～4mm]∶[5mm～6mm]的顆粒料比例為(10～15)∶(40～60)∶(15～20)。
4.如權利要求1所述的一種巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料的制備方法，其特征在于，所述電熔鋯莫來石顆粒的粒度為2～5mm，其中[2mm～3mm]∶[4mm～5mm]的顆粒料比例為10∶(2～3)。
5.如權利要求1所述的一種巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料的制備方法，其特征在于，所述Si粉的粒度≤45μm；所述Si粉的Si含量≥99.5％。
6.如權利要求1所述的一種巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料的制備方法，其特征在于，所述硅酸鋁纖維的直徑為10～20μm，長度為3～6mm。
7.如權利要求1所述的一種巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料的制備方法，其特征在于，所述磷酸溶液的濃度為1.5～2.5mol/L。
8.一種采用權利要求1-7任一項所述的制備方法制備的巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料。
...【技術特征摘要】
1.一種巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的一種巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料的制備方法，其特征在于，步驟s6中，于1520～1570℃保溫8～10小時。
3.如權利要求1所述的一種巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料的制備方法，其特征在于，所述剛玉顆粒的粒度為0.2～6mm，其中[0.2mm～2mm]∶[3mm～4mm]∶[5mm～6mm]的顆粒料比例為(10～15)∶(40～60)∶(15～20)。
4.如權利要求1所述的一種巖棉爐內襯用低鉻鋁鉻質耐火材料的制備方法，其特征在于，所述電熔鋯莫來石顆粒的粒度為2～5mm，其...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李靜捷，趙鵬達，張曉梅，關金雨，劉小周，李穎，譚雅雯，趙惠忠，
申請(專利權)人：武漢科技大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。