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高强漂珠保温砖

添加时间:2018年3月10日  浏览次数:

       目前国内各种工业窑炉设备中,如何选用优质隔热保温耐火材料,大幅度降低能源消耗,提高窑炉设备的热效率,在能源紧张的情况下是一项极其重要的施措。众所周知,耐火材料的导热系数、气孔率和体积密度直接影响窑炉设备的节能效果。因此,一种具有材质轻、强度高、导热率低的材料来制造高强度隔热保温耐火材料,是一个极待解决的问题。燃煤发电厂粉煤灰中分选出来的漂珠具有上述优点,是生产高强漂珠保温砖的理想原料。

       漂珠的基本特性

       常温特性

       空心漂珠是呈中空、质轻、强度高的玻璃球体,因比重轻,浮于水而,俗称漂珠。多数为灰白色微粒,外表浑圆。其主要化学成分如表1。

       从表中可以看出漂珠相当于Al2O3含量偏低的一般耐火原料组份,处于SiO2—Al2O3系二元平衡相图中粘土质制品范围 内。因此它的物理化学性质及在高温下的基本特性,与粘土质耐火制品大致相同。

       空心漂珠的粒径一般为20~400um,其中多数大于80um。容重0.34~0.36g/cm3。壁厚1~2um,其中多为5~18um。并有少量复合球粒及实心珠粒。

       高温性能

       耐火度:漂珠耐火度随Al2O3含量的高低有所波动,一般为1600~1650℃,我们使用的漂珠耐火度为1630℃。

       析晶及变形温度:试验表明,漂珠析晶温度为1100℃,球体变形温度为1200℃。当温度升至1250℃时漂珠体变形 较严重,1280℃时约有50%球体被破坏,1300~1320℃大部被破坏。故漂珠制成的轻质砖烧成温度以1180~1250℃为宜。但随着其Al2O3含量提高,烧成温度可以提高到1300~1320℃。

       试制工艺

       原料的确定:我们采用茅村发电厂粉煤灰中分选出来的漂珠为主要原料,其化学成分见表2。

漂珠及软质粘土的化学成分

       结合剂及其它添加剂:空心漂珠属于无塑性材料,比表面积大,因此选择结合剂必须能与漂珠颗粒表面具有吸附及亲合作用,以便形成一层粘附薄膜,在烧成温度范围内形成陶瓷型结合,从而提高制品的强度。

       根据上述原则,我们选用具有高可塑性、分散性,烧结温度低于1250℃的优质粘土作结合剂。其化学成分见表2。

       再选用具有胶结作用的无机盐,如磷酸盐、硫酸盐或其复合盐作添加剂。为调整和稳定制品的体积和密度,还可加入适量的锯木屑。

       配方的选择:以漂珠为主要原料,加入不同量软质粘土,并用高铝矾土来调节制品的含量,再加入少量锯木屑及 其它添加剂,通过试验寻求体积密度分别为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9及l.Og/cm3的各种配方。经试验筛选出6个较理想的配方。 试制的样品呈淡黄或深黄色,表面致密,没有裂纹,强度较高。试样主要技术指标列于表3。

       泥料混合、成型及干燥:将泥料加水混合成胛料,手工捣打成标准型砖,投入干燥坑或隧道干燥器内干燥,由于成型水份较高,干燥时温度不宜过高,干燥速度不宜过快,我们取80~100℃,时间24小时,残余水份控制在1~2%。

       烧成试验:漂珠质制品的烧成制度要求严格,其最高烧成温度的允许波动范围较窄。为防止砖坯在烧成过程中变形,砖坯不宜排列过高。我们将试制的样品在电炉和隧道窑中于1150~1350℃内烧成,保温1~3小时。

       从烧成试验中可见,配方和试验条件相同,由于烧成温度不同,其体积密度、常温耐压强度和烧成线变化都不一样。一般随温度升高三者变大。当温度高于规定值30℃以上时,有的砖样收缩率高达17%。这说明烧成温度和允许波动范围的控制是关键。

       另一个十分重要的环节就是升温和冷却速度要适当控制。其烧成与冷却时的热工制度应与一般粘土高铝砖基本相同,否则会造成裂纹。

       生产工艺

       我们在试验基础上选取五个较理想的配方,并取其中的杪配方进行批量生产。

       漂珠经干燥使其水份<15%,加入结合剂和添加剂后机械拌料混合,手工捣打成型(机械成型亦可)。所配泥料可在比较大的压缩比范围内成型,因此,必须控制坯体的单重和尺寸,否则制品的体积密度和常温耐压强度等性能将有较大的波动。

       成型时泥料中的空气易于排出,不易产生弹性后效而层裂。但体积密度≤0.6g/cm3的砖坯容易产生重皮及层裂现象。砖坯脱模比较方便。

       砖坯烘干至残余水份< 2%后在隧道窑中烧成。采用架子砖搭笼,使其不见明火(半隔焰式),防止制品表面受急热使漂珠颗粒暴裂而出现网状裂纹或龟裂。烧成温度为1180~1320℃,总的烧成时间为70~74小时。

       成品性能和使用

       理化性能见表4。

       制品物理性能检验如表4。

       显微结构:在1180~1200℃烧成的制品,漂珠颗粒保持完整的球状,没有明显的变形和破裂。

       NG-0.5与NG—0.6制品大致相同,都为多孔结构,由500um以内直径的空心球被胶结相胶结而成。胶结相主要由少量粘土 颗粒及细粉构成,部分胶结相与少量珠粒结合在一起形成复合球粒,少部分球粒为实心胶结相构成。空心球内包裹有少量不透明矿物,分散型的胶结相较少,粒径间存在着少量空穴。X光衍射鉴定结果表明:制品的矿物组成以莫来石为主,其次为微粒状石英等。

       产品的使用效果:我厂的漂珠轻质耐火保温砖经一些厂家使用后,节能效果显著。如徐州钢铁厂6#高炉大修时,用于高炉热风总管和热风围管保温层,较大修前散热损失减少22%。永城铝厂等几个厂家反映,新型漂珠轻质砖(LG—1.0)强度高、外形尺寸规整、质量可靠、保温性能好,称为节能之佳品。

       结论

       以漂珠为主要原料,加入适量的结合剂及添加剂制成的隔热保温耐火材料,具有导热系数低、强度高的特点,制品的常温耐压强度是同容重的一般轻质保温砖的数倍,导热系数也低1/3~1/4。制品除用于各种工业加热炉以及中高温管道的隔热保绲层外,还可用于加热炉作内衬,其节能效果显著。

       高强漂珠轻质砖的制造工艺比较简单,一般生产耐火材料的工艺设备均可采用。经济效果比较好,易于推广。故它是一种很有发展前途的新型保温隔热耐火材料。

关键词:保温砖      
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