[发明专利]低导热抗剥落砖及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低导热抗剥落砖及其制备方法，属于耐火材料制备技术领域。本发明所述的低导热抗剥落砖，以合成的低导热耐碱原料、α氧化铝微粉、红柱石和结合粘土为原料，混合制成混合粉体，然后向混合粉体中加入结合剂，压制成型，干燥，烧成，得到所述的低导热抗剥落砖；所述的合成的低导热耐碱原料由以下重量百分含量的原料制成：焦宝石细粉17％～25％，煤矸石细粉40％～55％，硅石细粉20％～43％。本发明所述的低导热抗剥落砖，导热系数低、耐碱侵蚀性能好，应用于水泥窑预热分解带，使水泥窑热耗大幅度降低，使用寿命大幅度提高；本发明同时提供了一种科学合理、简单便于实现工业化的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种低导热抗剥落砖及其制备方法，属于耐火材料制备技术领域。

背景技术

20世纪以来水泥工业有两次重大的技术突破，第一次是回转窑在世纪初得到全面推广，第二次是预分解技术的出现，这不仅大大提高了水泥窑的热效率和单机生产能力，促进了水泥工业向大型化、现代化的发展，也相应促进了与之相配套的耐火材料行业的发展。上世纪初至50年代是以粘土、高铝质耐火材料来满足以湿法窑为主的传统回转窑的生产和发展，50年代以后，在对上述材料的性能进一步完善和提高的基础上，陆续出现了镁质耐火材料来适应悬浮预热、预分解窑技术的发展要求，并随预分解窑技术进展而不断改进提高。

关于能耗方面，目前水泥生产热耗主要包括以下几个方面，一是水泥熟料反应热，此部分热耗对某一特定生产线而言相对固定，约占总热耗的50％以上；二是外排废气带走热，约占总热耗的30～35％；三是全系统散热损失，这部分包括预热器、回转窑、三次风管、篦冷机及窑头罩等，约占总热耗的8～12％；四是熟料、收尘灰带走热。现由于绝大多数新型干法水泥窑都已配套建设了余热发电系统，废气余热已得到了较为充分的利用，因此系统的散热损失大小对热耗的降低就显得尤为重要；目前预分解窑的预热器、分解炉系统、三次风管系统、回转窑，窑门罩和篦冷机等装备外表面散热面积都较大，如一条5000t/d水泥熟料生产线的静态热工设备总表面积约为11618m²，单位熟料散热损失约120～150kJ/kg，回转窑散热面积约为1086m²，单位熟料散热损失约为105～130kJ/kg，二项合计约达到250kJ/kg。目前水泥熟料热耗国际先进水平约为2842kJ/kg，而国内先进水平为2970kJ/kg，差距中很大一部分是由整体配置耐火材料产品性能不合理造成的。若能将整体配套耐火材料的导热系数进一步降低，总的散热损失也将大幅降低。

据《海南某厂5000t/d熟料1#生产线系统标定报告》，窑体系统散热损失中比重最大的是回转窑，其表面散热损失约占系统热损失的43.7％，占比很大。因此，回转窑窑衬材料的节能是减少系统散热损失的关键。

2013年8月27日，国家发改委发布《关于加大工作力度确保实现2013年节能减排目标任务的通知》，要求“以节能减排倒逼产业转型和发展方式加快转变，下更大决心，用更大气力，采取更加有力的政策措施，确保2013年全国单位国内生产总值能耗下降3.7％以上。”

中国建筑材料联合会提出“加快第二代新型干法水泥技术创新和研发”，明确了“优化与提升高能效预热预分解和烧成技术，提高产品质量和降低能耗，使我国新型干法水泥的技术达到世界领先水平”的中心指导思想，要求水泥熟料热耗达到2680kJ/kg-cl，通过实施耐火材料性能改进，降低散热损失，熟料热耗降低20kJ/kg-cl。

水泥回转窑预热分解带所用耐火材料既承受一定的热应力，又受到入窑物料碱化合物的化学侵蚀和物料的磨损，并且该段带也有较高的温度，也应考虑减少筒体散热损失。因此，要求该段带耐火材料要具有良好的耐碱性、耐磨性、隔热性和良好的热震稳定性。现有配置下多采用抗剥落高铝砖，但高铝砖因其中的氧化铝含量较高，耐碱性较差，在使用工况下易与碱蒸汽反应而产生碱裂，极易出现剥落，致使用寿命大大降低。并且现有的抗剥落高铝砖因ZrO₂含量较少或根本未添加而性能大减，因此远远不能满足使用要求。硅莫砖不仅因较高的氧化铝含量耐碱性较差，又因为所用的SiC原料的特性而导致材料的导热系数较高，散热损失较大。