專利名稱：一種莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火材料和陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種火電廠用莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)火電廠普遍使用了濕法煙氣脫硫技術(shù)，該方法運(yùn)行中進(jìn)入煙囪內(nèi)的煙氣濕度很大、含強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)(氯化物、氟化物和硫酸、亞硫酸等)，極容易在煙囪的內(nèi)壁結(jié)霧形成腐蝕性很強(qiáng)的酸液，對(duì)煙道及煙囪筒體或墻體產(chǎn)生腐蝕，導(dǎo)致煙囪裂縫、傾斜，成為濕法脫硫裝置安全運(yùn)行的障礙。
針對(duì)煙氣的腐蝕，電廠煙囪較多采用的內(nèi)襯材料有復(fù)合鈦合金、耐酸磚和泡沫玻璃。鈦及鈦合金具有良好的耐腐蝕性能，但耐硫酸、鹽酸等還原性介質(zhì)腐蝕能力不強(qiáng)，為提高耐腐性能，還需在鈦合金中加鉬，這樣給熔煉、加工帶來(lái)很大的困難，其主要缺點(diǎn)還在于施工難度極大，造價(jià)很高；耐酸磚，則以耐酸膠泥砌筑內(nèi)筒，價(jià)格較低，有的直接采用紅磚或粘土磚，導(dǎo)致收縮率和吸水率太高，容易造成漏氣和積灰；泡沫玻璃，主要粘貼在鋼煙囪內(nèi)壁，保溫性能好，但施工要求高，且容易脫落。其它材質(zhì)還有玻璃鋼材料和混凝土澆注料等。
目前可用于煙囪內(nèi)襯材料的相關(guān)申請(qǐng)專利有高性能無(wú)機(jī)復(fù)合材料及其用途，公開(kāi)號(hào)CN1089547A；免燒輕質(zhì)耐酸磚，公開(kāi)號(hào)CN 1566013A；耐硫酸露點(diǎn)腐蝕的稀土合金鋼，公開(kāi)號(hào)CN1386886A；輕質(zhì)高強(qiáng)煙囪防腐內(nèi)襯混凝土澆注料，公開(kāi)號(hào)CN 1204022A；煙囪用輕質(zhì)隔熱耐酸砌塊及其生產(chǎn)方法，公開(kāi)號(hào)CN 1094701A；水調(diào)和型無(wú)機(jī)耐酸膠凝材料，公開(kāi)號(hào)CN 1067641A；多功能輕質(zhì)高強(qiáng)不燒磚，公開(kāi)號(hào)CN 1463941A；防水型耐酸耐熱輕質(zhì)隔熱澆注料及其制造方法，公開(kāi)號(hào)CN1537821A。
這些發(fā)明雖然對(duì)于煙囪的內(nèi)防腐有一定的作用，但造價(jià)仍偏高，制作相對(duì)較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，利用粉煤灰為主要原料，采用傳統(tǒng)陶瓷工業(yè)的生產(chǎn)工藝，制備一種火電廠用莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚。
本發(fā)明是通過(guò)這樣的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它是以高鋁粉煤灰為主要原料，同鋁礬土、鉀長(zhǎng)石等粉狀原料，按照設(shè)計(jì)的Al/Si比(Al2O3/SiO2摩爾比)，進(jìn)行配料、濕法球磨、干燥、造粒、成型、烘干、燒結(jié)而成。
具體步驟如下1.設(shè)計(jì)Al/Si比確定粉煤灰和鋁礬土的配料量，Al/Si比在1.62～0.82之間；2.按組成配料、混料，配料的重量百分組成粉煤灰36～80％，鋁礬土19～60％，鉀長(zhǎng)石1～40％；3.球磨、干燥將混合料于球磨機(jī)進(jìn)行濕法球磨，球磨至粉體d(0.5)＜10μm，干燥得粉體；4.造粒、制坯在粉料中加入3～6％(外加)濃度為5％的聚乙烯醇水溶液，用造粒機(jī)造粒，制成具有一定假顆粒，級(jí)配、流動(dòng)性良好的團(tuán)粒(20～80目)，在鐵質(zhì)或鋼質(zhì)模中用壓力機(jī)壓制成形，成型壓力為90～100MPa，壓制好試樣修坯；5.烘干、燒制于105℃條件下將磚坯烘干，干坯體置于工業(yè)電爐或窯中燒結(jié)，以5℃/min升溫速率升至800℃后，以12℃/min的速率繼續(xù)升溫，至燒制溫度，燒制溫度在1400～1600℃之間，保溫3～5小時(shí)，自然冷卻。
關(guān)鍵技術(shù)說(shuō)明本發(fā)明一種粉煤灰制備莫來(lái)石質(zhì)莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚，所采用粉煤灰為高鋁粉煤灰，化學(xué)成分中含有較高的Al2O3和SiO2(表1為北京石景山電廠粉煤灰的化學(xué)組成)，粉煤灰的中位徑d(0.5)＝8.6μm，主要由玻璃微珠和莫來(lái)石微晶組成，玻璃微珠的直徑在0.5～15μm之間，莫來(lái)石雛晶尺寸在1～3μm之間，且鑲嵌分布在玻璃微珠上，見(jiàn)圖1。
莫來(lái)石的形成機(jī)理形成莫來(lái)石的化學(xué)反應(yīng)式，要生成莫來(lái)石，在燒制前期必須有晶核的形成，為使不小于臨界半徑的晶核形成，必須較大幅度提高體系的自由能。粉煤灰中含有的莫來(lái)石雛晶，可作為晶種，提供了晶核形成所要求的條件。在煅燒時(shí)，粉煤灰中的玻璃態(tài)物質(zhì)和鉀長(zhǎng)石首先形成部分熔融玻璃相。一方面，粉煤灰中原有莫來(lái)石雛晶按比例吸收周圍玻璃熔體中SiO2和Al2O3，逐漸生長(zhǎng)形成莫來(lái)石微晶；另一方面，熔融相中SiO2和Al2O3達(dá)到一定濃度后，開(kāi)始分相，在雜質(zhì)點(diǎn)成核，特別是在高熔點(diǎn)Al2O3周圍析出莫來(lái)石相，進(jìn)一步生長(zhǎng)形成莫來(lái)石微晶。煅燒溫度較低時(shí)，液相粘度大，原子遷移克服勢(shì)壘困難，莫來(lái)石晶體的生長(zhǎng)速率降低，少量的晶核異常發(fā)育而長(zhǎng)得相對(duì)粗大，絕大多數(shù)晶體尺寸較小且發(fā)育不完全。煅燒溫度較高時(shí)，液相粘度小，原子遷移克服勢(shì)壘容易，晶體生長(zhǎng)速率顯著增大，穩(wěn)定晶核均能發(fā)育長(zhǎng)大形成形態(tài)規(guī)整的晶體。鉀長(zhǎng)石熔點(diǎn)較低，在較低溫度條件下形成玻璃相，起到助熔作用，降低體系的液相黏度，有助于莫來(lái)石微晶快速生長(zhǎng)。
與現(xiàn)有煙囪內(nèi)襯材料相比較，本發(fā)明莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚具有莫來(lái)石含量高、抗酸堿腐蝕性好、機(jī)械強(qiáng)度高和熱穩(wěn)定性優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，也可廣泛應(yīng)用于其它各種煙囪內(nèi)襯材料，比如化工廠酸解煙囪、冶煉廠制酸煙囪等，還可以應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯下下側(cè)過(guò)渡帶、分解帶和冷卻機(jī)。我國(guó)燃煤電廠排放的粉煤灰逐年增加，造成極大的環(huán)境壓力。粉煤灰富含Al2O3和SiO2，主要物相為玻璃相和莫來(lái)石。莫來(lái)石具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明利用粉煤灰的化學(xué)成分和物相組成優(yōu)勢(shì)，制備莫來(lái)石質(zhì)莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚，就地利用粉煤灰資源，發(fā)揮莫來(lái)石高強(qiáng)度、抗腐蝕、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明方法是以火電廠排放的粉煤灰直接作為主要原料，無(wú)須進(jìn)一步處理，采用傳統(tǒng)陶瓷工業(yè)的生產(chǎn)工藝，制備一種火電廠用莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚，具有莫來(lái)石含量高、抗酸堿腐蝕性好、機(jī)械強(qiáng)度高和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明制備的莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚，莫來(lái)石含量高(＞85％)，抗壓強(qiáng)度在300～500MPa之間，抗折強(qiáng)度＞60MPa，體積密度在2.8～3.0g/cm3之間，顯氣孔率＜1％，耐酸堿性均＞99％，重?zé)湛s率＜1％，熱震穩(wěn)定性(1100℃-水冷)＞20次。本發(fā)明制備的莫來(lái)石質(zhì)莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，原料來(lái)源廣泛，特別是對(duì)于粉煤灰的就地資源化、減量化具有重要意義。


圖1本發(fā)明的粉煤灰的XRD圖。
圖2本發(fā)明的粉煤灰的SEM圖。
圖3本發(fā)明不同條件下制備的莫來(lái)石質(zhì)莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚的XRD圖。
圖4本發(fā)明莫來(lái)石質(zhì)莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚中莫來(lái)石晶體的SEM圖(30％氫氟酸腐蝕)圖5本發(fā)明不同條件下制備的莫來(lái)石質(zhì)莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚抗折強(qiáng)度變化規(guī)律圖6本發(fā)明不同條件下制備的莫來(lái)石質(zhì)莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚的重?zé)€收縮率變化規(guī)律圖7本發(fā)明不同條件下制備的莫來(lái)石質(zhì)莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚的熱震穩(wěn)定性變化規(guī)律具體實(shí)施方式
采用北京石景山電廠排放的粉煤灰(細(xì)灰)，首鋼耐火材料廠的鋁礬土粉料，粉煤灰和鋁礬土按照設(shè)計(jì)的Si/Al比進(jìn)行配料，再按比例添加鉀長(zhǎng)石粉料，經(jīng)濕法球磨、干燥、造粒、成型、烘干、燒制而得制品。
實(shí)施例1設(shè)計(jì)Al/Si＝1.50；具體配料加入量(重量百分?jǐn)?shù))粉煤灰65.24份，鋁礬土34.76份，鉀長(zhǎng)石1.50份；燒制溫度為1550℃，保溫時(shí)間4小時(shí)。
實(shí)施例2設(shè)計(jì)Al/Si＝0.90；具體配料加入量(重量百分?jǐn)?shù))粉煤灰70.10份，鋁礬土29.90份，鉀長(zhǎng)石2.00份；燒制溫度為1450℃，保溫時(shí)間3小時(shí)。
實(shí)施例結(jié)果對(duì)本發(fā)明利用粉煤灰制備莫來(lái)石質(zhì)莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚，運(yùn)用粉晶X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚主要晶相為莫來(lái)石，如圖3；大量的莫來(lái)石微晶呈四方柱狀，排列致密，微晶長(zhǎng)度在5～15μm之間，見(jiàn)圖4。隨著燒結(jié)溫度升高，莫來(lái)石晶體逐漸由針狀變成柱狀，輪廓從模糊變得清晰，莫來(lái)石含量逐漸增多，柱狀晶長(zhǎng)度也由幾微米發(fā)育到十幾微米，晶粒的尺寸逐漸趨向均一。本發(fā)明莫來(lái)石質(zhì)莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚的基本理化性能見(jiàn)表2。
表1 粉煤灰化學(xué)分析(WB％)

表2 莫來(lái)石質(zhì)莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚的理化性能

權(quán)利要求
1.一種莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚，其特征在于采用制備原料組成的重量百分比為粉煤灰 36-80％鋁礬土 19-60％鉀長(zhǎng)石 1-4％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚，其特征在于其中粉煤灰和鋁礬土的配料是通過(guò)設(shè)計(jì)Al/Si比來(lái)計(jì)算的，Al/Si比控制在1.62-0.82之間。
3.權(quán)利要求1的莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚的制造方法，其特征在于包括如下步驟A、按設(shè)計(jì)的Al/Si比計(jì)算粉煤灰和鋁礬土的配比，進(jìn)行配料；B、將配料混勻，于球磨機(jī)進(jìn)行濕法球磨，至顆粒粒度d(0.5)＜10μm，干燥得粉料；C、在粉料中加入聚乙烯醇水溶液，用造粒機(jī)造粒，粒子粒徑在20-80目之間；D、把上述粒子放入鐵質(zhì)或鋼質(zhì)模中用壓力機(jī)壓制成形，成為磚坯，成型壓力為90-100MPa；E、將烘干后的磚坯于工業(yè)電爐或窯中燒結(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚，其特征在于，莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚的燒制溫度在1400-1600℃之間，保溫時(shí)間為3-5小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明屬于耐火材料和陶瓷材料，涉及一種火電廠用高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚及其制造方法。本發(fā)明高強(qiáng)防腐煙囪內(nèi)襯磚是以火電廠排放的粉煤灰直接作為主要原料，無(wú)須進(jìn)一步處理，和鋁礬土、鉀長(zhǎng)石混合，經(jīng)濕法球磨、干燥、造粒、成型、烘干、燒制而成。具有抗酸堿腐蝕性好、機(jī)械強(qiáng)度高和熱穩(wěn)定性優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。所得制品莫來(lái)石含量高(＞85％)，抗壓強(qiáng)度在300～500MPa之間，抗折強(qiáng)度＞60Mpa，體積密度在2.8～3.0g/cm
文檔編號(hào)C04B14/04GK1844014SQ20061007668
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2006年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月29日
發(fā)明者李金洪, 馬鴻文 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)