一种水煤浆气化炉用高纯氧化铝空心球砖及其制备工艺

摘要

本发明公开了一种水煤浆气化炉用高纯氧化铝空心球砖，它包括如下重量百分比的组分：3～2mm氧化铝空心球8％～17％，2～1mm氧化铝空心球23％～40％，1～0.2mm氧化铝空心球18％～25％，电熔刚玉粉7％～13％，α-Al2O3微粉20％～25％；额外添加如下重量百分比的组分：碳酸钙0.8％～1.3％，黄糊精或木质素磺酸钙水溶液8-12％，ρ-Al2O3微粉0.5％。本发明还公开了上述氧化铝空心球砖的制备方法。本发明的氧化铝空心球砖在基质中形成CA6结合相，彻底改变传统氧化铝空心球砖中引入SiO2形成莫来石结合相，既增加SiO2含量，又降低使用温度的工艺方法。

权利要求

1.一种水煤浆气化炉用高纯氧化铝空心球砖，其特征在于，它包括如下重量百分比的组分：以上组分重量百分比之和为100％，额外添加如下重量百分比的组分，添加量的计算基准为上组分重量之和：碳酸钙 0.8％～1.3％黄糊精水溶液或木质素磺酸钙水溶液 8～12％

ρ-Al2O3微粉 0.5％；

所述的水煤浆气化炉用高纯氧化铝空心球砖按照如下步骤制备得到：(1)预混细粉：按配方量称量325目电熔刚玉粉、α-Al2O3微粉、碳酸钙、ρ-Al2O3微粉加入预混机中搅拌直至混合均匀；

(2)骨料混合：将配方量3～2mm、2～1mm、1～0.2mm氧化铝空心球，倒入混料机中，干混3～5分钟，然后加入2/3配方量的黄糊精或木质素磺酸钙水溶液，混炼5～8分钟，使氧化铝空心球颗粒表面充分湿润，再加入步骤(1)得到的预混细粉搅拌3～5分钟，最后再加入剩余的1/3配方量的黄糊精或木质素磺酸钙水溶液，充分搅拌10-20分钟出料；

(3)成型：采用液压振动成型；

(4)烘干：在70-140℃下干燥24-48h；

(5)烧成：在1700-1750℃下保温3-5h。

2.根据权利要求1所述的水煤浆气化炉用高纯氧化铝空心球砖，其特征在于，所述的黄糊精水溶液或木质素磺酸钙水溶液，溶质浓度为30wt％。

3.根据权利要求1所述的水煤浆气化炉用高纯氧化铝空心球砖，其特征在于，步骤(4)中，所述的烘干在干燥窑内进行。

4.根据权利要求1所述的水煤浆气化炉用高纯氧化铝空心球砖，其特征在于，步骤(5)中，所述的烧成在高温梭式窑中进行。

说明书

一种水煤浆气化炉用高纯氧化铝空心球砖及其制备工艺

技术领域

[0001] 本发明属于耐火材料，具体涉及一种水煤浆气化炉用高纯氧化铝空心球砖及其制备工艺。

背景技术

[0002] 高纯氧化铝空心球砖因具有氧化铝含量高、体积密度小、高温强度大、使用温度高、导热系数小、节约能源等优点被广泛应用于石化行业高温窑炉，它既可用作隔热保温材料，也可用于高温工作衬里材料。

[0003] 氧化铝空心球砖的主晶相是刚玉相，如纯度太高，没有液相生成将导致其烧结非常困难，因此传统的氧化铝空心球砖生产是在配料中适当引入一定量二氧化硅(加入硅微粉或者粘土)，通过烧成过程中二氧化硅与氧化铝反应在基质中生成莫来石相，形成莫来石结合而获得烧结，并产生强度，但是该方法直接导致硅含量增加，同时氧化铝空心球砖的使用温度也会下降。

[0004] 水煤浆气化炉用保温衬里氧化铝空心球砖一般要求氧化铝含量98％以上，更严格的要求达到99％以上，二氧化硅含量控制非常严格，一般为小于等于0.3％。由于水煤浆气化炉对氧化铝空心球砖的苛刻要求，通过直接或者间接方式引入二氧化硅促进烧结形成莫来石结合的方法不可行。因此寻找一种能够替代二氧化硅，促进氧化铝空心球砖高温烧结，同时不影响其性能的生产工艺至关重要。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种能够满足水煤浆气化炉使用要求的氧化铝空心球砖。

[0006] 本发明还要解决的技术问题是提供上述氧化铝空心球砖的制备方法。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

[0008] 一种水煤浆气化炉用高纯氧化铝空心球砖，它包括如下重量百分比的组分：

[0009]

[0010]

[0011] 以上组分重量百分比之和为100％，额外添加如下重量百分比的组分，添加量的计算基准为上组分重量之和：

[0012] 碳酸钙 0.8％～1.3％

[0013] 黄糊精水溶液或木质素磺酸钙水溶液 8～12％

[0014] ρ-Al2O3微粉 0.5％。

[0015] 本发明优选的配方是，包括如下重量百分比的组分：

[0016]

[0017] 以上组分重量百分比之和为100％，优选额外添加如下重量百分比的组分，添加量的计算基准为上组分重量之和：

[0018] 碳酸钙 0.8％～1.2％

[0019] 黄糊精水溶液或木质素磺酸钙水溶液 8～9％

[0020] ρ-Al2O3微粉 0.5％。

[0021] 其中，所述的电熔刚玉粉粒径为325目。

[0022] 其中，所述的α-Al2O3微粉粒径为1000目。

[0023] 其中，所述的ρ-Al2O3微粉比表面积为200m2/g。

[0024] 其中，黄糊精或木质素磺酸钙水溶液浓度为30wt％。

[0025] 制备上述水煤浆气化炉用高纯氧化铝空心球砖的方法，它包括如下步骤：

[0026] (1)预混细粉：按配方量称量325目电熔刚玉粉、α-Al2O3微粉、碳酸钙、ρ-Al2O3微粉加入预混机中搅拌直至混合均匀；

[0027] (2)骨料混合：将配方量3～2mm、2～1mm、1～0.2mm氧化铝空心球，倒入混料机中，干混3～5分钟，然后加入2/3配方量的黄糊精或木质素磺酸钙水溶液，混炼5～8分钟，使氧化铝空心球颗粒表面充分湿润，再加入步骤(1)得到的预混细粉搅拌3～5分钟，最后再加入剩余的1/3配方量的黄糊精或木质素磺酸钙水溶液，充分搅拌10-20分钟出料；

[0028] (3)成型：采用液压振动成型；

[0029] (4)烘干：在70-140℃下干燥24-48h；

[0030] (5)烧成：在1700-1750℃下保温3-5h。

[0031] 步骤(4)中，所述的烘干在干燥窑内进行。

[0032] 步骤(5)中，所述的烧成在高温梭式窑中进行。

[0033] 本发明所使用的原料：

[0034] (1)高纯氧化铝空心球为Al2O3含量≥99％，SiO2含量≤0.18％，粒径大小包含3-2mm，2-1mm，1-0.2mm三种；

[0035] (2)电熔刚玉粉Al2O3含量≥99％，SiO2含量≤0.18％，粒径大小为325目；

[0036] (3)α-Al2O3微粉Al2O3含量≥99％，SiO2含量≤0.18％，引入微粉，提高反应活性，促进烧结，缓解烧结困难问题；

[0037] (4)碳酸钙可以是轻质碳酸钙、纳米碳酸钙粉、普通碳酸钙微粉中的一种。通过引入碳酸钙，一方面可利用其在700℃左右开始分解生成活性CaO和CO2，在氧化铝空心球砖内形成大量气孔，增加砖的显气孔率；另一方面利用碳酸钙分解后生成的活性CaO在1300℃以后与Al2O3反应，在基质中逐渐生成CA、CA2、CA6，当温度升高到1500℃以后主要形成CA6结合相，随着温度继续升高，CA6晶体不断长大，砖体趋于烧结。该方法可提高砖的强度，同时也可规避专门引入SiO2形成莫来石结合相的传统方法，降低SiO2含量；

[0038] (5)掺入ρ-Al2O3，利用其活性大、热稳定性差、处于介稳状态等特性，提高烧结过程中反应活性，促进烧结，缓解烧结困难问题；

[0039] 有益效果：本发明与现有技术相比具有如下优势：

[0040] (1)采用多级配料，添加ρ-Al2O3促进烧结反应活性，缓解烧结困难的问题；

[0041] (2)化学成分纯度高，杂质含量很少，尤其是Si含量低；

[0042] (3)规避了专门引入SiO2形成莫来石结合相的传统方法，有效降低SiO2含量，通过引入碳酸钙在基质中形成CA6结合相，可有效减少或避免材料使用过程中硅迁移的发生，同时还可提高材料的使用温度；

[0043] (4)体积密度小、气孔率高、导热系数低，可有效减少热量散失，节能环保；

[0044] (5)强度较高，可满足窑炉砌筑和使用要求，保证水煤浆气化炉正常运转。

具体实施方式

[0045] 根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

[0046] 实施例1：

[0047] 一种水煤浆气化炉用高纯氧化铝空心球砖，它包括如下重量百分比的组分：

[0048]

[0049] 以上组分重量百分比之和为100％，额外添加如下重量百分比的组分，添加量的计算基准为上组分重量之和：

[0050] 碳酸钙 1％

[0051] 黄糊精水溶液 8％

[0052] ρ-Al2O3微粉 0.5％。

[0053] 制备方法：

[0054] 按配方量称量325目电熔刚玉粉、α-Al2O3微粉、碳酸钙、ρ-Al2O3微粉加入中速预混机中搅拌15分钟至混合均匀，制得预混细粉。

[0055] 将配方量3～2mm、2～1mm、1～0.2mm氧化铝空心球，倒入混料机中，干混3分钟，然后加入2/3配方量的黄糊精水溶液，混炼7分钟，使氧化铝空心球颗粒表面充分湿润，再加入预混细粉搅拌3分钟，最后再加入剩余的1/3配方量的黄糊精水溶液，充分搅拌18分钟出料。经液压振动成型，110℃烘干48h，梭式窑1730℃保温3h高温烧成。

[0056] 实施例2：

[0057] 一种水煤浆气化炉用高纯氧化铝空心球砖，它包括如下重量百分比的组分：

[0058]

[0059]

[0060] 以上组分重量百分比之和为100％，额外添加如下重量百分比的组分，添加量的计算基准为上组分重量之和：

[0061] 碳酸钙 0.8％

[0062] 木质素磺酸钙水溶液 8.5％

[0063] ρ-Al2O3微粉 0.5％。

[0064] 制备方法：

[0065] 按配方量称量325目电熔刚玉粉、α-Al2O3微粉、碳酸钙、ρ-Al2O3微粉加入中速预混机中搅拌15分钟至混合均匀制得预混细粉。

[0066] 将配方量3～2mm、2～1mm、1～0.2mm氧化铝空心球，倒入混料机中，干混4分钟，然后加入2/3配方量的木质素磺酸钙水溶液，混炼6分钟，使氧化铝空心球颗粒表面充分湿润，再加入预混细粉搅拌4分钟，最后再加入剩余的1/3配方量的木质素磺酸钙水溶液，充分搅拌20分钟出料。经液压振动成型，110℃烘干48h，梭式窑1700℃保温4h高温烧成。

[0067] 实施例3：

[0068] 一种水煤浆气化炉用高纯氧化铝空心球砖，它包括如下重量百分比的组分：

[0069]

[0070] 以上组分重量百分比之和为100％，额外添加如下重量百分比的组分，添加量的计算基准为上组分重量之和：

[0071] 碳酸钙 1.2％

[0072] 木质素磺酸钙水溶液 9％

[0073] ρ-Al2O3微粉 0.5％。