[发明专利]一种水泥窑篦冷机用轻量挂砖及其制备方法

说明书

本发明属于耐火材料技术领域，涉及一种水泥窑篦冷机用轻量挂砖及其制备方法。本发明以60~70份的矾土骨料、8~12份矾土细粉、4~12份广西白泥细粉、1~3份单质Si粉、5~10份电解槽侧壁骨料、4~8份α‑Al₂O₃微粉，3~10份有机硅废液，混料，困料，成型，烘烤，煅烧，制得水泥窑篦冷机用轻量挂砖。本发明制备的轻量挂砖热震稳定性及抗碱侵蚀性能优异，密度小、导热系数低、成本低、制备工艺简便，可大幅提高篦冷机用耐火材料使用寿命并增强该部位结构的完整性与稳定性，应用前景良好。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种水泥窑篦冷机用轻量挂砖及其制备方法。

背景技术

莫来石碳化硅质挂砖是水泥窑篦冷机等部位常见的窑衬耐火材料，在服役过程中通过特定悬挂装置将其固定在特定位置。然而，该种材料在实际应用过程中普遍存在着成本相对高、密度高、质量大，金属挂件因过热而极易产生变形，严重威胁着水泥窑整体的服役安全；此外，莫来石碳化硅耐火材料抗碱侵蚀能力的不足也严重影响了水泥窑的长寿化服役。为解决上述问题，迫切需要开发出一种热震稳定性优异且节能的窑口用浇注料，满足目前水泥生产的需要。

有机硅废液是有机硅工业生产过程中的主要副产物，其主要成分为三甲基氯硅烷和甲基二氯硅烷，且具有较为适中的粘度，可作为耐火材料的结合剂进行使用；在高温氧化条件下分解过程中有机组分氧化过程不仅可提高耐火材料轻量化程度，而且残留的SiO₂高粘度相有利于吸收碱性蒸汽并封闭耐火材料的气孔，显著提高抗碱侵蚀性能。另一方面，铝电解槽侧壁以高纯的碳化硅结合氮化硅为主要成分，在服役后具有较高的回收价值。将破碎后的侧壁直接作为水泥窑篦冷机窑衬耐火材料的主要原料，可大大降低该部位耐材的生产成本。目前，利用有机硅副产物及碳化硅结合氮化硅侧壁等作为可回收高附加值原料用于生产新型可再生型耐火材料，同时优化其抗碱侵蚀性能并提高轻量化程度，仍处于空缺状态。

CN215373514U公开了一种水泥窑耐火材料内衬挂砖结构，该结构采用多功能挂砖工作层和绝热纳米隔热层，该种复合结构在水泥窑中已经得到广泛应用，但复合结构之间热膨胀系数差异极大，在服役过程中极易导致层间产生热剥落，危及水泥生产安全。

CN113511904A公开了一种轻量莫来石质耐火材料及其制备方法，所述轻量莫来石质耐火材料是将由粉煤灰、三级矾土细粉、α-Al₂O₃微粉、铝锆复合溶胶、La₂O₃细粉和磁铁矿粉组成。这种含轻量莫来石耐火材料以高成本的铝锆复合溶胶、La₂O₃细粉为主要原料，使制品具有一定的红外辐射功能从而达到降低导热系数的目的，但是这种耐火材料轻量化程度较低，并且上述原料的引入同时也显著提高了耐火材料的制备成本。

CN112811927A和CN107311680A分别公开了两种轻量化刚玉-莫来石浇注料及其制备方法，所述材料以纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷为骨料，以实现轻量化目的。但是具有纳米孔的陶瓷骨料制备成本较高，并且气孔率并未出现明显提升，对于浇注料整体导热性能的影响较为有限。

针对现有水泥窑篦冷机用莫来石碳化硅挂砖所存在的成本高、密度高、质量大、导热系数高、抗碱侵蚀性能不足等缺陷，因此如何在成本可控的前提下，制备轻量化且具有优异抗碱侵蚀性能的莫来石碳化硅挂砖，保证篦冷机部位耐材的服役性能，成为了亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种水泥窑篦冷机用轻量挂砖及其制备方法。本发明制备的轻量挂砖热震稳定性及抗碱侵蚀性能优异，密度小、导热系数低、成本低、制备工艺简便，可大幅提高篦冷机用耐火材料使用寿命并增强该部位结构的完整性与稳定性，应用前景良好。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。