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水泥窑用硅莫砖的生产工艺过程

硅莫砖是高铝矾土熟料与碳化硅为主要原料制成的Al2O3-SiO2-SiC系耐火材料,其荷重软化温度、抗热震性、耐磨性和抗侵蚀性等性能指标都优于高铝砖,甚至好于尖晶石砖。目前国内水泥回转窑除烧成带之外其他部位几乎都用硅莫砖。河南耐火材料厂简单叙述了硅莫砖的生产工艺过程。
1、原料的选择
先后采用山西阳泉、贵州遵义、河南宝丰等地高铝矾土作原料,添加白刚玉、亚白刚玉、棕刚玉、硅线石、红柱石、黏土粉(广西白泥、苏州土)、硅微粉、蜡石粉、金属Si粉和Al粉、生高铝矾土粉等各种原料,理化指标见表1。
通过实验得出,各种原料对制砖工艺及制品的理化指标均有不同的影响,如阳泉高铝矾土熟料,由于其杂质少,烧结致密制品的各项指标都比较好;贵州遵义矾土熟料由于含TiO2等杂质相对较多,虽然制品致密度较高,但荷重软化温度低;河南宝丰矾土由于没有烧结,制品各项指标均不合格。加入刚玉粉对提高制品荷重软化温度效果明显,而白刚玉优于亚白刚玉。加红柱石、硅线石对提高制品荷重软化温度及热震稳定性效果好。加入硅微粉、膨润土、黏土粉、蜡石粉可改善砖坯的成型性能,易烧结,提高制品的强度。因此根据制品的技术指标要求,选择合适的高铝矾土熟料作骨料,采用必要的添加物,合理配料生产合格产品。
2、工艺参数
2.1碳化硅加入量对制品性能的影响
,随着碳化硅加入量增加,制品的密度和强度提高,碳化硅加入量15%〜20%时,各项指标比较好。碳化硅细粉超过20%时,制品的强度变化不大,抗热震性有下降的趋势。碳化硅颗粒过粗,对制品性能的影响不太显著,因此应该以颗粒和细粉同时加入较好。
2.2泥料的颗粒级配
硅莫砖的致密程度非常重要,致密度高的制品能抑制SiC的氧化,提高硅莫砖的综合技术性能。泥料的颗粒级配对制品的密度有直接影响。为了获得高致密度制品,按Dinger-Funk公式计算,求出各种粒度的体积百分数。再根据原料密度得出粒度组成的百分比,通过实验做适当调整,得出生产需要的颗粒级配。
Dinger-Funk 公式:
CPFT/100 = Dn-Dsn/D1n-Dsn
式中:CPFT是某粒度累计体积百分数/%;D1是最大颗粒尺寸/mm;Ds是最小颗粒尺寸/mm;D是任意中间颗粒尺寸/mm;n是粒度分布细数。
当D1= 5mm 时,D分别取 3mm、1mm、0.5mm、0.088mm 、010mm,Ds=0.0005mm,n取0.37。
各种原料的密度按表2的数值计算出粒度组成。在实际生产中既要颗粒紧密堆积,又要考虑成型砖坯的外观及制品的烧结性。大颗粒在堆积中起到骨架作用占主体,如果细粉太少,颗粒移动不好,成型困难;如果细粉的细度不够,制品难以烧结,增加结构气孔;如果细粉量太多,成型产生层裂,基层中气孔量增大,制品体积密度下降。因此,在上述公式计算基础上,实际生产采用以下颗粒级配:1)3〜5mm:18%~19% ; 2)1-3mm:29%~30% ;3)0.5-1mm: 13%〜14%;4)0.088〜0.5mm: 21%〜22%;5)0.010-0.088mm:13%~14% ; 6)≤0.010mm:5%〜6%。
2.3泥料结合剂试验
同一种配方,相同的生产工艺(1390℃烧成),泥料的结合剂不同,制品的主要物理指标不同,如表3所列。
磷酸结合制品不但结构致密,强度高,而且荷重软化温度高,耐磨性好。
2.4泥料的混炼
泥料在强制式混合机中混炼,先后进行加料顺序试验和混炼时间试验。首先将原料干混,然后加结合剂(液体),再混炼15min。也进行了骨料-结合剂(液体)-细粉湿混的试验。从泥料的成型情况来看前者较好。对于加入磷酸及复合结合剂的泥料,进行2次混炼,即第1次混炼加入60%的液体结合剂,困料12~24h后再进行第2次混炼,加入其余40%结合剂。从成型来看与1次混炼15min且加抑制剂不困料没有多大差别。
2.5干燥与烧成
砖坯在100℃左右的温度下干燥24h,装窑烧 成。烧成温度分别为1330℃、1350℃、1390℃、 1420℃、1440℃、1450℃、1500℃,1 390〜1440℃烧成的制品各项指标较好。烧成温度与泥料用结合剂有关,磷酸及磷酸盐复合剂的制品烧成温度范围较宽,在比较低的温度下,制品的各项性能指标令人满意。而黏土、甲基纤维、纸浆废液等结合剂的制品烧成温度要偏高些,以1430〜1450℃烧成制品各项指标较好。
2.6制砖工艺
选用阳泉及遵义矾土熟料作骨料,同时选择SiC≥90%的碳化硅颗粒及细粉,适当添加刚玉或红柱石、金属Si粉和Al粉以及结合剂配料,采用6级颗粒级配,在强制式混合机上混合15min,采用400t 及630t压砖机成型,冲压6〜8次,砖坯干燥后在隧道窑中1430〜1440℃烧成后保温8〜10h。


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