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    高強漂珠保溫磚

    添加時間:2018年3月10日  瀏覽次數:

           目前國內各種工業窯爐設備中,如何選用優質隔熱保溫耐火材料,大幅度降低能源消耗,提高窯爐設備的熱效率,在能源緊張的情況下是一項極其重要的施措。眾所周知,耐火材料的導熱系數、氣孔率和體積密度直接影響窯爐設備的節能效果。因此,一種具有材質輕、強度高、導熱率低的材料來制造高強度隔熱保溫耐火材料,是一個極待解決的問題。燃煤發電廠粉煤灰中分選出來的漂珠具有上述優點,是生產高強漂珠保溫磚的理想原料。

           漂珠的基本特性

           常溫特性

           空心漂珠是呈中空、質輕、強度高的玻璃球體,因比重輕,浮于水而,俗稱漂珠。多數為灰白色微粒,外表渾圓。其主要化學成分如表1。

           從表中可以看出漂珠相當于Al2O3含量偏低的一般耐火原料組份,處于SiO2—Al2O3系二元平衡相圖中粘土質制品范圍 內。因此它的物理化學性質及在高溫下的基本特性,與粘土質耐火制品大致相同。

           空心漂珠的粒徑一般為20~400um,其中多數大于80um。容重0.34~0.36g/cm3。壁厚1~2um,其中多為5~18um。并有少量復合球粒及實心珠粒。

           高溫性能

           耐火度:漂珠耐火度隨Al2O3含量的高低有所波動,一般為1600~1650℃,我們使用的漂珠耐火度為1630℃。

           析晶及變形溫度:試驗表明,漂珠析晶溫度為1100℃,球體變形溫度為1200℃。當溫度升至1250℃時漂珠體變形 較嚴重,1280℃時約有50%球體被破壞,1300~1320℃大部被破壞。故漂珠制成的輕質磚燒成溫度以1180~1250℃為宜。但隨著其Al2O3含量提高,燒成溫度可以提高到1300~1320℃。

           試制工藝

           原料的確定:我們采用茅村發電廠粉煤灰中分選出來的漂珠為主要原料,其化學成分見表2。

    漂珠及軟質粘土的化學成分

           結合劑及其它添加劑:空心漂珠屬于無塑性材料,比表面積大,因此選擇結合劑必須能與漂珠顆粒表面具有吸附及親合作用,以便形成一層粘附薄膜,在燒成溫度范圍內形成陶瓷型結合,從而提高制品的強度。

           根據上述原則,我們選用具有高可塑性、分散性,燒結溫度低于1250℃的優質粘土作結合劑。其化學成分見表2。

           再選用具有膠結作用的無機鹽,如磷酸鹽、硫酸鹽或其復合鹽作添加劑。為調整和穩定制品的體積和密度,還可加入適量的鋸木屑。

           配方的選擇:以漂珠為主要原料,加入不同量軟質粘土,并用高鋁礬土來調節制品的含量,再加入少量鋸木屑及 其它添加劑,通過試驗尋求體積密度分別為0.5、0.6、0.7、0.8、0.9及l.Og/cm3的各種配方。經試驗篩選出6個較理想的配方。 試制的樣品呈淡黃或深黃色,表面致密,沒有裂紋,強度較高。試樣主要技術指標列于表3。

           泥料混合、成型及干燥:將泥料加水混合成胛料,手工搗打成標準型磚,投入干燥坑或隧道干燥器內干燥,由于成型水份較高,干燥時溫度不宜過高,干燥速度不宜過快,我們取80~100℃,時間24小時,殘余水份控制在1~2%。

           燒成試驗:漂珠質制品的燒成制度要求嚴格,其最高燒成溫度的允許波動范圍較窄。為防止磚坯在燒成過程中變形,磚坯不宜排列過高。我們將試制的樣品在電爐和隧道窯中于1150~1350℃內燒成,保溫1~3小時。

           從燒成試驗中可見,配方和試驗條件相同,由于燒成溫度不同,其體積密度、常溫耐壓強度和燒成線變化都不一樣。一般隨溫度升高三者變大。當溫度高于規定值30℃以上時,有的磚樣收縮率高達17%。這說明燒成溫度和允許波動范圍的控制是關鍵。

           另一個十分重要的環節就是升溫和冷卻速度要適當控制。其燒成與冷卻時的熱工制度應與一般粘土高鋁磚基本相同,否則會造成裂紋。

           生產工藝

           我們在試驗基礎上選取五個較理想的配方,并取其中的杪配方進行批量生產。

           漂珠經干燥使其水份<15%,加入結合劑和添加劑后機械拌料混合,手工搗打成型(機械成型亦可)。所配泥料可在比較大的壓縮比范圍內成型,因此,必須控制坯體的單重和尺寸,否則制品的體積密度和常溫耐壓強度等性能將有較大的波動。

           成型時泥料中的空氣易于排出,不易產生彈性后效而層裂。但體積密度≤0.6g/cm3的磚坯容易產生重皮及層裂現象。磚坯脫模比較方便。

           磚坯烘干至殘余水份< 2%后在隧道窯中燒成。采用架子磚搭籠,使其不見明火(半隔焰式),防止制品表面受急熱使漂珠顆粒暴裂而出現網狀裂紋或龜裂。燒成溫度為1180~1320℃,總的燒成時間為70~74小時。

           成品性能和使用

           理化性能見表4。

           制品物理性能檢驗如表4。

           顯微結構:在1180~1200℃燒成的制品,漂珠顆粒保持完整的球狀,沒有明顯的變形和破裂。

           NG-0.5與NG—0.6制品大致相同,都為多孔結構,由500um以內直徑的空心球被膠結相膠結而成。膠結相主要由少量粘土 顆粒及細粉構成,部分膠結相與少量珠粒結合在一起形成復合球粒,少部分球粒為實心膠結相構成?招那騼劝猩倭坎煌该鞯V物,分散型的膠結相較少,粒徑間存在著少量空穴。X光衍射鑒定結果表明:制品的礦物組成以莫來石為主,其次為微粒狀石英等。

           產品的使用效果:我廠的漂珠輕質耐火保溫磚經一些廠家使用后,節能效果顯著。如徐州鋼鐵廠6#高爐大修時,用于高爐熱風總管和熱風圍管保溫層,較大修前散熱損失減少22%。永城鋁廠等幾個廠家反映,新型漂珠輕質磚(LG—1.0)強度高、外形尺寸規整、質量可靠、保溫性能好,稱為節能之佳品。

           結論

           以漂珠為主要原料,加入適量的結合劑及添加劑制成的隔熱保溫耐火材料,具有導熱系數低、強度高的特點,制品的常溫耐壓強度是同容重的一般輕質保溫磚的數倍,導熱系數也低1/3~1/4。制品除用于各種工業加熱爐以及中高溫管道的隔熱保緄層外,還可用于加熱爐作內襯,其節能效果顯著。

           高強漂珠輕質磚的制造工藝比較簡單,一般生產耐火材料的工藝設備均可采用。經濟效果比較好,易于推廣。故它是一種很有發展前途的新型保溫隔熱耐火材料。

    關鍵詞:保溫磚      
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