本发明涉及耐火材料制备技术领域。具体涉及一种干熄焦炉冷却室用砖及其制备方法。
背景技术：
铬浸出渣是湿法制备铬酸盐过程中产生的工业固体废弃物，以铬铁矿为主要原料，经过氧化焙烧，铬酸钠的浸出，铬酸钠制取氢氧化铬，此过程产生大量的浸出渣，一般又称为铬渣，国家已经颁布了铬渣处理规范(gb/t31852-2015)，并将其纳入了《危险固体废弃物名录》。
粉煤灰是火电、热电企业燃烧煤粉时，自锅炉中排出的工业固体废弃物，具有火山灰特性，主要由al2o3、sio2、fe2o3、cao和mgo等成分组成。
干熄焦是相对湿熄焦而言的，是利用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法，实现此工艺所用的设备为干熄焦炉，干熄焦具有节能、环保并改善焦炭质量的特点。干熄焦炉冷却室承受焦炭磨损最大，温度变化频繁，所以需要耐火材料具有良好的强度和热震稳定性能。
技术实现要素：
本发明提供了一种节能环保、成本低廉和工艺简单的以铬浸出渣为主料的干熄焦炉冷却室用砖及其制备方法，用该方法制备的干熄焦炉冷却室用砖具有比重小、强度大、热震稳定性优异和体积稳定性好的特点。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种干熄焦炉冷却室用砖，所述干熄焦炉冷却室用砖是以铬浸出渣为主料。
其组成原料及重量份数如下：
骨料：石英砂颗粒10～15份、铬浸出渣颗粒50～55份；
基质料：铬浸出渣细粉13～18份、粉煤灰细粉5～8份、粘土微粉10～15份、氧化钇微粉1～4份。
所述石英砂颗粒的粒度为1～6mm；石英砂颗粒中sio2含量≥98wt％。
所述铬浸出渣为冶炼铬铁合金所产生的炉渣，铬浸出渣的主要化学成分是sio24wt％～30wt％、al2o35wt％～10wt％、cao26wt％～44wt％、mgo8wt％～36wt％、fe2o32wt％～11wt％。
所述铬浸出渣颗粒的粒度为0.1～6mm。
所述铬浸出渣细粉的粒度为0.064～0.088mm。
所述粉煤灰细粉的粒径为10～20μm；粉煤灰细粉中的sio2含量≥30wt％。
所述粘土微粉的粒度为10～20μm；粘土微粉的al2o3含量≥30wt％。
所述氧化钇微粉的粒度为10～20μm；氧化钇微粉的y2o3含量≥99wt％。
一种干熄焦炉冷却室用砖的制备方法，按骨料和基质料的配比，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入骨料中，混合均匀；然后外加占基质料与骨料重量之和的4wt％～8wt％的硅溶胶，搅拌均匀，在150～180mpa下机压成型，干燥，1400～1500℃烧结8～12小时，制得以铬浸出渣为主料的干熄焦炉冷却室用砖。所述硅溶胶的sio2含量为25wt％～30wt％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明采用湿法制备铬酸盐过程产生的工业固体废弃物为原料，制得以铬浸出渣为主料的干熄焦炉冷却室用砖，显著降低了干熄焦炉冷却室用砖的开发成本；
2)本发明无需特殊的制备设备和处理技术，节省劳动力资源，工艺流程简单；
3)本发明利用干熄焦炉冷却室用砖组分间的蒸发-凝聚反应形成莫来石晶须，晶须相互穿插形成气孔，降低了干熄焦炉冷却室用砖的比重，并提高了干熄焦炉冷却室用砖的热震稳定性及结合强度；
4)本发明通过添加粉煤灰、石英和粘土等，利用组分间的相互反应以及干熄焦炉内的还原性气氛，可有效降低铬浸出渣中六价铬的含量；
本发明制备的以铬浸出渣为主料的干熄焦炉冷却室用砖经测定：体积密度为2.91～2.96g/cm3；耐压强度为65～70mpa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为94～98％；1300℃×3h烧后热膨胀率为0.36～0.51％。
因此，本发明有效利用了固体废弃物，具有节能环保、成本低廉和工艺简单的特点；所制备的干熄焦炉冷却室用砖比重小、强度大、热震稳定性优异和体积稳定性好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，现将本具体实施方式所涉及的骨料和基质料统一描述如下，实施例中不再赘述：
石英砂颗粒的粒度为1～6mm；石英砂颗粒的主要化学成分是：sio2含量≥98wt％。
铬浸出渣为冶炼铬铁合金所产生的炉渣，铬浸出渣的主要化学成分是：sio2为4wt％～30wt％、al2o3为5wt％～10wt％、cao为26wt％～44wt％、mgo为8wt％～36wt％、fe2o3为2wt％～11wt％。。
铬浸出渣颗粒的粒度为0.1～6mm。
铬浸出渣细粉的粒度为0.064～0.088mm。
粉煤灰细粉的粒径为10～20μm；粉煤灰细粉中的sio2含量≥30wt％。
粘土微粉的粒度为10～20μm；粘土微粉的al2o3含量≥30wt％。
氧化钇微粉的粒度为10～20μm；氧化钇微粉的y2o3含量≥99wt％。
硅溶胶的sio2含量为25wt％～30wt％。
实施例1：
一种干熄焦炉冷却室用砖及其制备方法。本实施例的制备方法是：
以10～12份的石英砂颗粒和50～52份的铬浸出渣颗粒为骨料，以16～18份的铬浸出渣细粉、6～8份的粉煤灰细粉、13～15份的粘土微粉和2～4份的氧化钇微粉为基质料；按骨料和基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入骨料中，混合均匀；然后外加占基质料与骨料重量之和4～5wt％的硅溶胶，搅拌均匀，150～180mpa下机压成型，干燥，1400～1500℃烧结8～12小时，制得以铬浸出渣为主料的干熄焦炉冷却室用砖。
本实施例制备的干熄焦炉冷却室用砖经测定：体积密度为2.91～2.93g/cm3；耐压强度为65～67mpa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为94～95％；1300℃×3h烧后热膨胀率为0.36～0.42％。
实施例2
一种干熄焦炉冷却室用砖及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以11～13份的石英砂颗粒和51～53份的铬浸出渣颗粒为骨料，以15～17份的铬浸出渣细粉、6～8份的粉煤灰细粉、12～14份的粘土微粉和2～4份的氧化钇微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述基质料与所述骨料之和5～6wt％的硅溶胶，搅拌均匀，150～180mpa下机压成型，干燥，1400～1500℃烧结8～12小时，制得以铬浸出渣为主料的干熄焦炉冷却室用砖。
本实施例制备的干熄焦炉冷却室用砖经测定：体积密度为2.92～2.94g/cm3；耐压强度为66～68mpa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为95～96％；1300℃×3h烧后热膨胀率为0.39～0.45％。
实施例3
一种干熄焦炉冷却室用砖及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以12～14份的石英砂颗粒和52～54份的铬浸出渣颗粒为骨料，以14～16份的铬浸出渣细粉、5～7份的粉煤灰细粉、11～13份的粘土微粉和1～3份的氧化钇微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述基质料与所述骨料之和6～7wt％的硅溶胶，搅拌均匀，150～180mpa下机压成型，干燥，1400～1500℃烧结8～12小时，制得以铬浸出渣为主料的干熄焦炉冷却室用砖。
本实施例制备的干熄焦炉冷却室用砖经测定：体积密度为2.93～2.95g/cm3；耐压强度为67～69mpa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为96～97％；1300℃×3h烧后热膨胀率为0.42～0.48％。
实施例4
一种干熄焦炉冷却室用砖及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以13～15份的石英砂颗粒和53～55份的铬浸出渣颗粒为骨料，以13～15份的铬浸出渣细粉、5～7份的粉煤灰细粉、10～12份的粘土微粉和1～3份的氧化钇微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述基质料与所述骨料之和7～8wt％的硅溶胶，搅拌均匀，150～180mpa下机压成型，干燥，1400～1500℃烧结8～12小时，制得以铬浸出渣为主料的干熄焦炉冷却室用砖。
本实施例制备的干熄焦炉冷却室用砖经测定：体积密度为2.94～2.96g/cm3；耐压强度为68～70mpa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为97～98％；1300℃×3h烧后热膨胀率为0.45～0.51％。
1.一种干熄焦炉冷却室用砖，其特征在于，所述干熄焦炉冷却室用砖是以铬浸出渣为主料。
2.根据权利要求1所述的一种干熄焦炉冷却室用砖，其特征在于，其组成原料及重量份数如下：
骨料：石英砂颗粒10～15份、铬浸出渣颗粒50～55份；
基质料：铬浸出渣细粉13～18份、粉煤灰细粉5～8份、粘土微粉10～15份、氧化钇微粉1～4份。
3.根据权利要求2所述的一种干熄焦炉冷却室用砖，其特征在于，所述石英砂颗粒的粒度为1～6mm；石英砂颗粒中sio2含量≥98wt％。
4.根据权利要求1或2所述的一种干熄焦炉冷却室用砖，其特征在于，所述铬浸出渣为冶炼铬铁合金所产生的炉渣，铬浸出渣的主要化学成分是sio24wt％～30wt％、al2o35wt％～10wt％、cao26wt％～44wt％、mgo8wt％～36wt％、fe2o32wt％～11wt％。
5.根据权利要求2所述的一种干熄焦炉冷却室用砖，其特征在于，所述铬浸出渣颗粒的粒度为0.1～6mm。
6.根据权利要求2所述的一种干熄焦炉冷却室用砖，其特征在于，所述铬浸出渣细粉的粒度为0.064～0.088mm。
7.根据权利要求2所述的一种干熄焦炉冷却室用砖，其特征在于，所述粉煤灰细粉的粒径为10～20μm；粉煤灰细粉中的sio2含量≥30wt％。
8.根据权利要求2所述的一种干熄焦炉冷却室用砖，其特征在于，所述粘土微粉的粒度为10～20μm；粘土微粉的al2o3含量≥30wt％。
9.根据权利要求2所述的一种干熄焦炉冷却室用砖，其特征在于，所述氧化钇微粉的粒度为10～20μm；氧化钇微粉的y2o3含量≥99wt％。
10.一种如权利要求2-9其中任意一项所述的干熄焦炉冷却室用砖的制备方法，其特征在于，按骨料和基质料的配比，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入骨料中，混合均匀；然后外加占基质料与骨料重量之和的4wt％～8wt％的硅溶胶，搅拌均匀，在150～180mpa下机压成型，干燥，1400～1500℃烧结8～12小时。
11.根据权利要求10所述的一种干熄焦炉冷却室用砖的制备方法，其特征在于，所述硅溶胶的sio2含量为25wt％～30wt％。
技术总结