阅读说明：本技术 一种水泥回转窑用硅莫砖及其制备方法 (A kind of cement rotary kiln siliceous mullite brick and preparation method thereof ) 是由 袁林 王旭圆 李炜 李祥 李泉侑 王强 赵屹 宋瑞峰 孟凌霄 于 2019-09-04 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种水泥回转窑用硅莫砖及其制备方法,浇注料由矾土、白刚玉、氧氮化硅、α-Al<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>、金属硅粉、抗氧化剂、添加剂和结合剂原料制成,本发明在实用时,接缝处砌装更加严密,相互之间连接牢靠,受力一体,承重能力强,内有空腔,自重小,保证实用寿命；水泥回转窑过渡带砖两侧第一耐温层和第二耐温层耐热材料,利用氧氮化硅具有很好的热震稳定性和水泥料和盐的侵蚀性能的特点,同时利用熔融的SiO<Sub>2</Sub>和硅酸盐以及熔融的A1和Cu等非铁金属对氧氮化硅陶瓷不浸润的原理,该砖制得的水泥回转窑过渡带砖不挂窑皮；在第一耐温层和第二耐温层中间采用带有隔热空腔的隔热层,隔热能力强,导热系数小,避免窑筒体温度偏高,能耗小,降低水泥窑成本。(The present invention relates to a kind of cement rotary kiln siliceous mullite bricks and preparation method thereof, and castable is by alumina, white fused alumina, silicon oxynitride, α-Al 2 O 3 , metallic silicon power, antioxidant, additive and bonding agent raw material be made, for the present invention when practical, seam crossing builds that dress is tighter, and it is firm to connect between each other, and stress one, load-bearing capacity is strong, inside there is cavity, is self-possessed small, guarantees physical life；The first heat-resistant layer of cement rotary kiln transition belt brick two sides and the second heat-resistant layer heat proof material have the characteristics that the erosion performance of good thermal shock resistance and cement material and salt using silicon oxynitride, while utilizing the SiO of melting 2 With the nonferrous metal such as silicate and the A1 and Cu of melting to the nonwettable principle of silicon oxynitride ceramics, cement rotary kiln transition belt brick made from the brick does not hang kliner coating；Using the thermal insulation layer with insulated cavity among the first heat-resistant layer and the second heat-resistant layer, heat-insulating capability is strong, and thermal coefficient is small, avoids kiln cylinder body temperature drift, and energy consumption is small, reduces cement kiln cost.)

一种水泥回转窑用硅莫砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种水泥回转窑用硅莫砖及其制备方法。

背景技术

早期，水泥窑过渡带工作衬曾使用过磷酸盐砖、抗剥落耐磨砖直到目前的硅莫砖。目前的硅莫砖主要以高铝矾土熟料、优质碳化硅为原料、糖浆为结合剂，热震性能不稳定，烧成后氧化层较深。水泥窑过渡带副窑皮频繁脱落，温度变化大，化学侵蚀严重，耐火砖极易炸裂剥落及受烧蚀损坏。

因此硅莫砖的热震稳定性极为重要。随着水泥回转窑技术进步，向大型化、高风高压化方向发展，窑速加快，料流量加大，温度上升，导致目前出水泥回转窑用硅莫砖使用寿命受到严重影响。

现有的水泥回转窑用硅莫砖稳定性差，在后期使用时，自重大，容易造成窑体承重能力不足，影响实用寿命；且热稳定性差，耐水泥料和盐侵蚀性能的能力不足；水泥回转窑过渡带砖易挂窑皮，窑皮频繁脱落引起温度变化造成的砖的损坏，降低水泥窑寿命。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种水泥回转窑用硅莫砖及其制备方法，使用该硅莫砖制得的回转窑过渡带耐火衬料热震稳定性好、磨损速率较低，抗剥落性能好。能明显提高水泥窑生产能力，使水泥回转窑的使用寿命更长。

本发明为解决上述技术问题，所提供的技术方案是：一种水泥回转窑用硅莫砖，主要包括隔热层、第一耐温层和第二耐温层，所述隔热层中部开设有上下贯穿的空腔，所述空腔前后两端侧壁开设有等距排列的榫头槽；所述第一耐温层前侧壁向前延伸设置有等距排列的第一榫头，第一榫头经由榫头槽与隔热层滑接，所述第一耐温层前侧壁与隔热层后侧壁紧密接触，所述第一耐温层右端下部向右延伸设置有第一卡座，第一卡座上部开设有第一卡槽，所述第一耐温层左端下部向下延伸设置有第一卡头；所述第二耐温层后侧壁向后延伸设置有等距排列的第二榫头，第二榫头经由榫头槽与隔热层滑接，所述第二耐温层后侧壁与隔热层前侧壁紧密接触，所述第二耐温层右端下部向右延伸设置有第二卡座，第二卡座上部开设有第二卡槽，所述第二耐温层左端下部向下延伸设置有第二卡头，所述隔热层、第一耐温层和第二耐温层卡接构成主体，主体上下两端固定安装有顶石棉层和底石棉层。

作为本发明进一步的方案：所述水泥回转窑用硅莫砖由下述重量百分比的原料制成：由下述重量百分比的原料制成：矾土45～65％、白刚玉粉5-10％、α-Al₂O₃微粉2～10％、氧氮化硅5～20％、抗氧化剂1～3％、添加剂1～10％和结合剂2～6％；

作为本发明再进一步的方案：所述的添加剂为红柱石。

作为本发明再进一步的方案：所述的抗氧化剂为金属硅粉。

作为本发明再进一步的方案：所述的结合剂为纸浆废液。

作为本发明再进一步的方案：所述矾土的Al₂O₃含量≥88％，矾土包括5～3mm、3～1mm、 1～0mm三种颗粒级配，5～3mm的矾土占原料总重量的15～20％，3～1mm的矾土占原料总重量的20～25％，1～0mm的矾土占原料总重量的15～20％。

作为本发明再进一步的方案：所述白刚玉的Al₂O₃含量≥99％，粒度为200目。

一种水泥回转窑用硅莫砖的制备方法，包括以下步骤：

a、取矾土、白刚玉、氧氮化硅、α-Al₂O₃微粉、金属硅粉、抗氧化剂、添加剂和结合剂，备用；

b、将矾土磨成细粉，分级成5～3mm、3～1mm和1～0mm三种不同粒度的颗粒原料，备用；将白刚玉磨成200目细粉，备用；将氧氮化硅磨成320目的细粉，备用；

c、按重量百分比取：5～3mm的矾土15～20％、3～1mm的矾土20～25％、1～0mm的矾土 15～20％、200目的白刚玉5～15％、氧氮化硅5～20％、α-Al₂O₃微粉2～10％、抗氧化剂1～ 3％、添加剂1～10％，将上述原料加入搅拌机，搅拌3～5min后得到干混料，然后加入干混料重量百分比3～5％的结合剂，然后搅拌10min，得到第一耐温层和第二耐温层预压料。

d、按重量百分比取：5～3mm的矾土20～25％、3～1mm的矾土25～30％、1～0mm的矾土 20～25％、200目的白刚玉10～20％、添加剂1～10％，将上述原料加入搅拌机，搅拌3～5min 后得到干混料，然后加入干混料重量百分比3～5％的结合剂，然后搅拌10min，得到隔热层预压料。

e、将得到第一耐温层和第二耐温层预压料和隔热层预压料分别通过专用模具压成预置形状，之后将第一耐温层和第二耐温层和隔热层卡接在一起，再通过结合剂在上下两端贴附顶石棉层和底石棉层，再进行预压成型，得到硅莫砖半成品。

f、将半成品经1400℃烧成后得到硅莫砖成品。

有益效果

本发明在实用时，接缝处砌装更加严密，相互之间连接牢靠，受力一体，承重能力强，内有空腔，自重小，保证实用寿命；水泥回转窑过渡带砖两侧第一耐温层和第二耐温层耐热材料，利用氧氮化硅具有很好的热震稳定性和水泥料和盐的侵蚀性能的特点，同时利用熔融的SiO₂和硅酸盐以及熔融的A1和Cu等非铁金属对氧氮化硅陶瓷不浸润的原理，该砖制得的水泥回转窑过渡带砖不挂窑皮；在第一耐温层和第二耐温层中间采用带有隔热空腔的隔热层，隔热能力强，导热系数小，避免窑筒体温度偏高，能耗小，降低水泥窑成本。

附图说明

图1为一种水泥回转窑用硅莫砖及其制备方法的主视图。

图2为一种水泥回转窑用硅莫砖及其制备方法俯视角度的结构示意图。

图3为一种水泥回转窑用硅莫砖及其制备方法右视角度的结构示意图。

图4为一种水泥回转窑用硅莫砖及其制备方法左视角度的结构示意图。

图中：隔热层1、第一榫头2、第一耐温层3、第二耐温层4、空腔5、第二榫头6、顶石棉层7、第二卡槽8、第二卡座9、第一卡座10、第一卡槽11、底石棉层12、第二卡头13、第一卡头14。

具体实施方式

请参阅图1～4，本发明实施例中，一种水泥回转窑用硅莫砖，主要包括隔热层1、第一耐温层3和第二耐温层4，所述隔热层1中部开设有上下贯穿的空腔5，所述空腔5前后两端侧壁开设有等距排列的榫头槽；所述第一耐温层3前侧壁向前延伸设置有等距排列的第一榫头2，第一榫头2经由榫头槽与隔热层1滑接，所述第一耐温层3前侧壁与隔热层1后侧壁紧密接触，所述第一耐温层3右端下部向右延伸设置有第一卡座10，第一卡座 10上部开设有第一卡槽11，所述第一耐温层3左端下部向下延伸设置有第一卡头14；所述第二耐温层4后侧壁向后延伸设置有等距排列的第二榫头6，第二榫头6经由榫头槽与隔热层1滑接，所述第二耐温层4后侧壁与隔热层1前侧壁紧密接触，所述第二耐温层4 右端下部向右延伸设置有第二卡座9，第二卡座9上部开设有第二卡槽8，所述第二耐温层4左端下部向下延伸设置有第二卡头13，所述隔热层1、第一耐温层3和第二耐温层4 卡接构成主体，主体上下两端固定安装有顶石棉层7和底石棉层12。

所述水泥回转窑用硅莫砖由下述重量百分比的原料制成：由下述重量百分比的原料制成：矾土45～65％、白刚玉粉5-10％、α-Al₂O₃微粉2～10％、氧氮化硅5～20％、抗氧化剂1～ 3％、添加剂1～10％和结合剂2～6％；

所述的添加剂为红柱石。

所述的抗氧化剂为金属硅粉。

所述的结合剂为纸浆废液。

所述矾土的Al₂O₃含量≥88％，矾土包括5～3mm、3～1mm、1～0mm三种颗粒级配，5～3mm 的矾土占原料总重量的15～20％，3～1mm的矾土占原料总重量的20～25％，1～0mm的矾土占原料总重量的15～20％，所述白刚玉的Al₂O₃含量≥99％，粒度为200目。

一种水泥回转窑用硅莫砖的制备方法，包括以下步骤：

取矾土、白刚玉、氧氮化硅、α-Al₂O₃微粉、金属硅粉、抗氧化剂、添加剂和结合剂，备用；

将矾土磨成细粉，分级成5～3mm、3～1mm和1～0mm三种不同粒度的颗粒原料，备用；将白刚玉磨成200目细粉，备用；将氧氮化硅磨成320目的细粉，备用；

按重量百分比取：5～3mm的矾土15～20％、3～1mm的矾土20～25％、1～0mm的矾土15～ 20％、200目的白刚玉5～15％、氧氮化硅5～20％、α-Al₂O₃微粉2～10％、抗氧化剂1～3％、添加剂1～10％，将上述原料加入搅拌机，搅拌3～5min后得到干混料，然后加入干混料重量百分比3～5％的结合剂，然后搅拌10min，得到第一耐温层3和第二耐温层4预压料。

按重量百分比取：5～3mm的矾土20～25％、3～1mm的矾土25～30％、1～0mm的矾土20～ 25％、200目的白刚玉10～20％、添加剂1～10％，将上述原料加入搅拌机，搅拌3～5min后得到干混料，然后加入干混料重量百分比3～5％的结合剂，然后搅拌10min，得到隔热层1 预压料。

将得到第一耐温层3和第二耐温层4预压料和隔热层1预压料分别通过专用模具压成预置形状，之后将第一耐温层3和第二耐温层4和隔热层1卡接在一起，再通过结合剂在上下两端贴附顶石棉层7和底石棉层12，再进行预压成型，得到硅莫砖半成品。

将半成品经1400℃烧成后得到硅莫砖成品。

实施例1

一种水泥回转窑用硅莫砖的制备方法，包括以下步骤：

取矾土、白刚玉、氧氮化硅、α-Al₂O₃微粉、金属硅粉、抗氧化剂、添加剂和结合剂，备用；

所述矾土的Al₂O₃含量≥88％；所述白刚玉的Al₂O₃含量≥99％；氧氮化硅：Si₂N₂O≥88％，金属硅粉，Si≥90％

将矾土磨成细粉，分级成5～3mm、3～1mm和1～0mm三种不同粒度的颗粒原料，备用；将白刚玉磨成200目细粉，备用；将氧氮化硅磨成320目的细粉，备用；

按重量百分比取：5～3mm的矾土15％、3～1mm的矾土25％、1～0mm的矾土20％、200目的白刚玉10％、氧氮化硅15％、α-Al₂O₃微粉4％、抗氧化剂2％、添加剂9％，将上述原料加入搅拌机，搅拌3～5min后得到干混料，然后加入干混料重量百分比3～5％的结合剂，然后搅拌10min，得到第一耐温层3和第二耐温层4预压料。

按重量百分比取：5～3mm的矾土20％、3～1mm的矾土30％、1～0mm的矾土20％、200目的白刚玉20％、添加剂9％，将上述原料加入搅拌机，搅拌3～5min后得到干混料，然后加入干混料重量百分比3～5％的结合剂，然后搅拌10min，得到隔热层1预压料。

将得到第一耐温层3和第二耐温层4预压料和隔热层1预压料分别通过专用模具压成预置形状，之后将第一耐温层3和第二耐温层4和隔热层1卡接在一起，再通过结合剂在上下两端贴附顶石棉层7和底石棉层12，再进行预压成型，得到硅莫砖半成品。

将半成品经1400℃烧成后得到硅莫砖成品。

实施例2

一种水泥回转窑用硅莫砖的制备方法，包括以下步骤：

取矾土、白刚玉、氧氮化硅、α-Al₂O₃微粉、金属硅粉、抗氧化剂、添加剂和结合剂，备用；

所述矾土的Al₂O₃含量≥88％；所述白刚玉的Al₂O₃含量≥99％；氧氮化硅：Si₂N₂O≥90％，金属硅粉，Si≥88％

将矾土磨成细粉，分级成5～3mm、3～1mm和1～0mm三种不同粒度的颗粒原料，备用；将白刚玉磨成200目细粉，备用；将氧氮化硅磨成320目的细粉，备用；

按重量百分比取：5～3mm的矾土20％、3～1mm的矾土25％、1～0mm的矾土15％、200目的白刚玉8％、氧氮化硅16％、α-Al₂O₃微粉5％、抗氧化剂3％、添加剂8％，将上述原料加入搅拌机，搅拌3～5min后得到干混料，然后加入干混料重量百分比3～5％的结合剂，然后搅拌10min，得到第一耐温层3和第二耐温层4预压料。

按重量百分比取：5～3mm的矾土25％、3～1mm的矾土25％、1～0mm的矾土25％、200目的白刚玉15％、添加剂9％，将上述原料加入搅拌机，搅拌3～5min后得到干混料，然后加入干混料重量百分比3～5％的结合剂，然后搅拌10min，得到隔热层1预压料。

将得到第一耐温层3和第二耐温层4预压料和隔热层1预压料分别通过专用模具压成预置形状，之后将第一耐温层3和第二耐温层4和隔热层1卡接在一起，再通过结合剂在上下两端贴附顶石棉层7和底石棉层12，再进行预压成型，得到硅莫砖半成品。

将半成品经1400℃烧成后得到硅莫砖成品。

实施例3

一种水泥回转窑用硅莫砖的制备方法，包括以下步骤：

取矾土、白刚玉、氧氮化硅、α-Al₂O₃微粉、金属硅粉、抗氧化剂、添加剂和结合剂，备用；

所述矾土的Al₂O₃含量≥88％；所述白刚玉的Al₂O₃含量≥99％；氧氮化硅：Si₂N₂O≥90％，金属硅粉，Si≥88％

将矾土磨成细粉，分级成5～3mm、3～1mm和1～0mm三种不同粒度的颗粒原料，备用；将白刚玉磨成200目细粉，备用；将氧氮化硅磨成320目的细粉，备用；

按重量百分比取：5～3mm的矾土18％、3～1mm的矾土23％、1～0mm的矾土20％、200目的白刚玉12％、氧氮化硅12％、α-Al₂O₃微粉6％、抗氧化剂2％、添加剂7％，将上述原料加入搅拌机，搅拌3～5min后得到干混料，然后加入干混料重量百分比3～5％的结合剂，然后搅拌10min，得到第一耐温层3和第二耐温层4预压料。

按重量百分比取：5～3mm的矾土15％、3～1mm的矾土15％、1～0mm的矾土40％、200目的白刚玉20％、添加剂9％，将上述原料加入搅拌机，搅拌3～5min后得到干混料，然后加入干混料重量百分比3～5％的结合剂，然后搅拌10min，得到隔热层1预压料。

将得到第一耐温层3和第二耐温层4预压料和隔热层1预压料分别通过专用模具压成预置形状，之后将第一耐温层3和第二耐温层4和隔热层1卡接在一起，再通过结合剂在上下两端贴附顶石棉层7和底石棉层12，再进行预压成型，得到硅莫砖半成品。

将半成品经1400℃烧成后得到硅莫砖成品。

该硅莫砖的理化指标如下表所示：

将该砖的使用效果与出铁沟目前用Al₂O₃-SiC-C质砖的使用效果进行对比，结果如下表所示：

水泥回转窑过渡带用Al₂O₃-Si₂N₂O质砖在实验室试验过程中，熔损均匀，且无背部氧化现象，氧化失重率小，表现出良好的抗熔渣侵蚀性能和抗氧化性能。从该砖的试验使用效果看，水泥回转窑过渡带用Al₂O₃-Si₂N₂O质砖在水泥回转窑过渡带工作衬的使用可以有效的提高水泥回转窑过渡带使用寿命，降低耐材吨水泥消耗，

在实用时，通过卡头和卡槽配合卡接，接缝处砌装更加严密，相互之间连接牢靠，受力一体，承重能力强，内有空腔5，自重小，保证实用寿命；水泥回转窑过渡带砖两侧第一耐温层3和第二耐温层4耐热材料，利用氧氮化硅(Si₂N₂O)具有很好的热震稳定性和水泥料和盐的侵蚀性能的特点，同时利用熔融的SiO₂和硅酸盐以及熔融的A1和Cu等非铁金属对氧氮化硅陶瓷不浸润的原理，该砖制得的水泥回转窑过渡带砖不挂窑皮；在第一耐温层3和第二耐温层4中间采用带有隔热空腔的隔热层1，隔热能力强，导热系数小，避免窑筒体温度偏高，能耗小，降低水泥窑成本。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。