高强度耐磨耐火砖 本发明涉及一种循环流化床锅炉、沸腾炉及其它工业窑炉用耐磨耐火制品。
近二十年来，随着循环流化床锅炉、沸腾炉等工业窑炉的推广应用，对耐火材料的耐磨性能提出了非常苛刻的要求。以前传统的耐火材料，如粘土砖、普通高铝砖等，已无法满足循环流化床锅炉、沸腾炉的需要。如一般粘土砖在循环流化床磨损严重部位使用寿命仅为3～6个月左右。近几年来国内外不少厂家进行了耐磨耐火材料的开发与生产。其产品耐磨性能比普通耐火砖的耐磨性能有了很大的提高，常温耐磨量一般在5～10cm3之间，通过使用可以看出使用寿命大约在1～2年之间。如申请号为94111485.6号专利中耐磨耐火砖的耐压强度为76～96.3Mpa、常温耐磨量为7.8～10cm3。近几年来耐磨耐火材料质量虽然比以前普通耐火材料有了很大提高，但性能还不够理想，仍然影响循环流化床的正常运行。有些厂家也有使用高级耐火材料的如氮化硅结合碳化硅砖，虽然耐磨性能很好(常温耐磨量在1.8cm3左右)，但其价格相当昂贵。
本发明的目的在于提供一种价格比较便宜且耐磨性能良好的耐磨耐火砖，以适应循环流化床锅炉的迅速推广与大型化的需要，延长耐火衬里的使用寿命。
本发明所述的高强度耐磨耐火砖，由高温耐火料按下列重量级配配料制备：
粒径d为12mm＜d≤1mm的骨料 30～70％
粒径d为1mm＜d≤0.1mm的小颗粒料 5～30％
粒径d为d＜0.1mm的细粉 25～50％
其中：
骨料为高铝矾土、碳化硅、刚玉三种中的一种或两种、三种的组合。
小颗粒料为碳化硅、刚玉、高铝矾土、锆英石中的一种或几种的组合。
细粉为刚玉、碳化硅、高铝矾土、二氧化硅、三氧化二铝中的两种或两种以上地组合。
在制备时，配料中还需要有0.5～15％重量的成型结合剂，结合剂为结合粘土、耐火水泥、磷酸、磷酸铝中的一种或几种的组合。为了改善成型性能，通常在制备成型时外加0.1～3％重量的成型添加剂，添加剂为草酸、三聚磷酸钠、腐植酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种的组合。
在本发明中：
骨料部分采用高铝矾土、碳化硅、刚玉硬度比较大的耐火原料，主要起骨架作用，是材料的主体。小颗粒部分填充骨料大颗粒之间的空隙，使材料更加致密。细粉部分主要是填充细小的空隙使材料更为密实，并将骨料包裹起来。高温下粉料部分首先发生烧结，使粉料、骨料牢牢的结合在一起。产生很大的强度，大大提高材料的耐磨性能，使材料在高速气流夹带固体颗粒的剧烈冲刷下而不磨损。结合剂部分在常温和高温时将材料中的骨料和粉料结合到一起产生强度。外加剂部分的主要作用是改善材料的成型性能，增加材料的强度。
本发明耐磨耐火砖的制备生产工艺同常规方法基本一样，没有特别的要求，简单易行，容易实施。依次经配料、搅拌、成型(振动浇注或机压)、烘干、热处理(200～500℃)或高温烧成(1000～1350℃)，最后冷却而制得。
本发明耐磨耐火砖成本与普通耐磨材料相当或稍有增加，但性能有很大提高。经检测其耐压强度达到120～250Mpa、常温耐磨量为1.9～4.5cm3。在循环流化床锅炉中磨损最严重的部位做工业性实验结果发现三个月后实验材料的表面没有发现任何冲刷磨损痕迹，估计使用寿命可达四年以上。本发明耐磨耐火砖其强度、耐磨性能比普通耐磨材料有了很大的提高，非常适合于循环流化床锅炉、沸腾炉等窑炉中冲刷磨损严重的部位使用。
下面结合实施例对本发明作更详细的说明。
实验用耐火料为：
骨料粒径d为12mm＜d≤1mm，小颗粒粒径d为1mm＜d≤0.1mm，细粉粒径d为d＜0.1mm。实施例1高铝矾土骨料36％，刚玉骨料10％，碳化硅骨料5％，高铝矾土小颗粒10％，碳化硅小颗粒5％，高铝矾土细粉20％，三氧化二铝细粉5％，二氧化硅细粉4％，高铝水泥5％，三聚磷酸钠外加0.1％，六偏磷酸钠外加0.1％。烧成温度1150～1250℃。浇注成型实施例2碳化硅骨料20％，高铝矾土骨料10％，刚玉骨料10％，高铝矾土小颗粒15％，锆英石砂5％，高铝矾土细粉22％，碳化硅细粉5％，二氧化硅细粉3％，高铝水泥10％，腐植酸钠外加0.2％，六偏磷酸钠外加0.15％。烧成温度1300～1350℃。浇注成型实施例3刚玉骨料45％，高铝矾土小颗粒10％，碳化硅小颗粒10％，锆英石砂2％，高铝矾土细粉26％，二氧化硅细粉3％，高铝水泥4％，腐植酸钠外加0.3％，三聚磷酸钠外加0.02％。烧成温度1250～1300℃。浇注成型实施例4碳化硅骨料25％，刚玉骨料24％，高铝矾土小颗粒7％，锆英石砂5％，高铝矾土细粉25％，碳化硅细粉5％，二氧化硅细粉3％，磷酸铝4％，草酸2％，热处理温度450～500℃。机压成型实施例5碳化硅骨料25％，高铝矾土骨料10％，刚玉骨料15％，碳化硅小颗粒10％，锆英石砂5％，高铝矾土细粉22％，二氧化硅细粉5％，高铝水泥8％，三聚磷酸钠外加0.15％。烧成温度1000～1100℃。浇注成型
实验结果与其它厂家耐磨砖的性能指标对照表：性能指标实施例1实施例2实施例3宜兴某厂专利美国PPC公司耐磨砖日本SiC复合砖氮化硅结合碳化硅砖常温耐压强度 MPa 130 198 208 96.3 34.5～62.1 59～64 150～200体积密度 g/cm3 2.65 2.7 3.1 2.46 2.18～2.24 2.4～2.6 2.5～2.61000度重烧线变化率％ -0.02 -0.03 -0.03 -0.02 -0.03常温耐磨量 cm3 4.4 2.8 2.0 10 12 2.3