CN103011860A

CN103011860A - 一种免烧耐火砖及其制备方法

Info

Publication number: CN103011860A
Application number: CN2012105436200A
Authority: CN
Inventors: 郝建璋; 张金阳; 路强; 刘珂含
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明公开了一种免烧耐火砖，按重量百分比计，所述免烧耐火砖包括90～95％的钒铁渣、5～10％的SiO₂微粉以及额外配加的磷酸盐，其中，钒铁渣与SiO₂微粉的总质量为100份，磷酸盐的质量为钒铁渣与SiO₂微粉的总质量的0～1％。本发明还公开了一种制备上述免烧耐火砖的方法，所述方法包括以下步骤：A、将钒铁渣、SiO₂微粉以及磷酸盐按照预定配比进行配料；B、在配好的原料中加水并混匀，再压制成型得到砖坯；C、将砖坯在18～25℃的温度、85～95％的湿度条件下养护5～9天之后干燥则获得所述免烧耐火砖。本发明提供了一种钒铁渣综合利用的新途径，解决了钒铁渣堆放和污染的问题，有效地利用了废渣资源，节能环保。

Description

一种免烧耐火砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶金领域中的耐火材料，更具体地讲，涉及一种免烧耐火砖及其制备方法。

背景技术

钒铁渣是生成钒铁合金时产生的冶金废渣，分铝热法和硅热法两种，其中铝热法最普遍，渣的产生量最大，仅攀枝花地区就超过5万吨，其主要成分为铝酸钙相、尖晶石相、刚玉相等。目前的处理方式是部分卖给周围小厂提取其中的残钒，部分返回作为炉衬的打结材料使用，存在严重的钒铁渣堆放和污染问题，既不利于环保也不利于资源的重复利用。

现有技术中也存在利用钒铁渣制备耐火火泥或耐火浇注料的技术，但其涉及的是不定型耐火材料产品的开发利用，并未涉及利用钒铁渣作为主要原料生产免烧耐火砖。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。

本发明的目的在于提供一种钒铁渣综合利用的新途径，以解决钒铁渣堆放和污染的问题；同时提供一种免烧耐火砖及其制备方法，以有效利用废渣资源，节能环保。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种免烧耐火砖，按重量百分比计，所述免烧耐火砖包括90～95％的钒铁渣、5～10％的SiO₂微粉以及额外配加的磷酸盐，其中，钒铁渣与SiO₂微粉的总质量为100份，磷酸盐的质量为钒铁渣与SiO₂微粉的总质量的0～1％。

根据本发明的免烧耐火砖的一个实施例，所述90～95％的钒铁渣包括45～55％的钒铁渣粗颗粒、15～25％的钒铁渣中颗粒及15～25％的钒铁渣细粉，其中，所述钒铁渣粗颗粒的粒度为1～5mm，所述钒铁渣中颗粒的粒度为0.1～1mm，所述钒铁渣细粉的粒度＜0.045mm。

根据本发明的免烧耐火砖的一个实施例，所述SiO₂微粉的粒度＜0.8mm，其中，SiO₂的含量以重量百分比计在95％以上。

根据本发明的免烧耐火砖的一个实施例，所述磷酸盐为六偏磷酸钠、多聚磷酸钠或三聚磷酸钠。

本发明的另一方面提供了一种制备上述免烧耐火砖的方法，所述方法包括以下步骤：A、将钒铁渣、SiO₂微粉以及磷酸盐按照预定配比进行配料；B、在配好的原料中加水并混匀，再压制成型得到砖坯；C、将砖坯在18～25℃的温度、85～95％的湿度条件下养护5～9天之后干燥则获得所述免烧耐火砖。

根据本发明的制备免烧耐火砖的方法的一个实施例，所述方法还包括在配料之前将钒铁渣经破碎、粉磨和分级处理获得钒铁渣粗颗粒、钒铁渣中颗粒和钒铁渣细粉的步骤，其中，所述钒铁渣粗颗粒的粒度为1～5mm，所述钒铁渣中颗粒的粒度为0.1～1mm，所述钒铁渣细粉的粒度＜0.045mm。

根据本发明的制备免烧耐火砖的方法的一个实施例，在所述加水混匀的步骤中，以重量百分比计，加水量控制为4～5.5％。本发明提供了一种钒铁渣综合利用的新途径，解决了钒铁渣堆放和污染的问题，有效地利用了废渣资源，节能环保。

具体实施方式

在下文中，将结合具体实施例来详细说明本发明。若无特别说明，本发明所述的百分比均为重量百分比。

本发明的主要思路是利用钒铁渣搭配SiO₂微粉作为耐火砖的结合剂，添加磷酸盐提高物料的混匀和分散性能，再通过压制成型和加湿养护，使砖坯中的结合剂尽量水化并产生强度，然后干燥而成，本发明的免烧耐火砖在使用过程中可以达到烧结的目的。

按重量百分比计，根据本发明示例性实施例的免烧耐火砖包括90～95％的钒铁渣、5～10％的SiO₂微粉以及额外配加的磷酸盐，其中，钒铁渣与SiO₂微粉的总质量为100份，磷酸盐的质量为钒铁渣与SiO₂微粉的总质量的0～1％。一般而言，钒铁渣的主要成分为氧化铝60～75％、氧化镁10～25％、氧化钙8～10％，钒铁渣是作为耐火砖的主要成分；而二氧化硅微粉主要起补充结合剂的作用；磷酸盐主要起到改善结合剂的水化性能和分散剂的作用。本发明的免烧耐火砖中各组分的配比为经验使用的较佳配比。

通常，不同粒级的原料搭配使用可以得到高致密性的产品，进而提高产品的强度性能和使用耐久性。优选地，上述90～95％的钒铁渣包括45～55％的钒铁渣粗颗粒、15～25％的钒铁渣中颗粒及15～25％的钒铁渣细粉，其中，所述钒铁渣粗颗粒的粒度为1～5mm，所述钒铁渣中颗粒的粒度为0.1～1mm，所述钒铁渣细粉的粒度＜0.045mm。其中，钒铁渣粗颗粒和中颗粒主要起耐火砖骨料的作用，而钒铁渣细粉主要起微粉和结合剂的作用。

本发明的免烧耐火砖中的SiO₂微粉是作为耐火砖的结合剂使用，为了发挥其最大的水化活性，并且改善混合料的流动性、提高产品的致密性，必须采用微粉状，而且成本也较低。在本发明的一个实施例中，SiO₂微粉的粒度＜0.8mm，其中，SiO₂的含量以重量百分比计在95％以上。

本发明的免烧耐火砖中的磷酸盐的作用是提高物料的混匀和分散性能。一般来说，添加磷酸盐的目的是改善胶凝材料的胶凝性能，而磷酸盐本身具有胶凝性能，并且可以起到分散剂的作用。在本发明的一个实施例中，磷酸盐可以为六偏磷酸钠、多聚磷酸钠或三聚磷酸钠等。

根据本发明的制备上述免烧耐火砖的方法，所述方法包括以下步骤：

A、将钒铁渣、SiO₂微粉以及磷酸盐按照预定配比进行配料。

B、在配好的原料中加水并混匀，再压制成型得到砖坯。优选地，以重量百分比计，加水量控制为4～5.5％，控制加水量是为了尽量提供砖坯水化所需要的水分并使混合料具有一定的粘性，便于压砖机将其压制成型。

C、将砖坯在18～25℃的温度、85～95％的湿度条件下养护5～9天之后干燥则获得所述免烧耐火砖。优选地，将砖坯在20℃的温度、90％的湿度条件下养护7天后干燥即可，将砖坯在上述特定条件下养护的目的是提高砖坯的强度，使砖坯内部的胶凝材料最大可能地发生水化反应，以提高产品的性能。

在本发明的一个实施例中，上述方法还包括在配料之前将钒铁渣经破碎、粉磨和分级处理获得钒铁渣粗颗粒、钒铁渣中颗粒和钒铁渣细粉的步骤。其中，钒铁渣粗颗粒的粒度为1～5mm，钒铁渣中颗粒的粒度为0.1～1mm，钒铁渣细粉的粒度＜0.045mm。然后再将不同粒度的钒铁渣粗颗粒、钒铁渣中颗粒和钒铁渣细粉与SiO₂微粉以及磷酸盐按照上述的预定配比进行配料。根据本发明的免烧耐火砖的施工方式可以与普通耐火砖相同，即采用砌筑施工工艺，采用钒铁渣耐火泥或高铝质耐火泥作为粘结剂搭配使用，其在使用过程中可以达到烧结的目的。

为了更好地理解本发明，下面结合具体示例进一步说明本发明。

按照上述制备方法配制了对应于表1中所示的四个示例的四组免烧耐火砖，并将四组免烧耐火砖与现场使用的免烧耐火砖进行性能对比。结果表明，四个实施例的免烧耐火砖的性能指标都达到了标准GB/T2988-2004高铝砖LZ-55标准要求。

表1示例1至4的配比及性能对比表

综上所述，本发明的免烧耐火砖的各项性能指标达到标准GB/T2988-2004高铝砖LZ-55标准要求，生产过程中能耗低、生产成本低，可以代替粘土砖、高铝砖等现有产品使用，市场推广途径广阔。更重要的是该产品使冶金废渣资源得到综合利用，变废为宝，具有较好的环境效益和社会效益。

本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明保护范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims

1.一种免烧耐火砖，其特征在于，按重量百分比计，所述免烧耐火砖包括90～95％的钒铁渣、5～10％的SiO₂微粉以及额外配加的磷酸盐，其中，钒铁渣与SiO₂微粉的总质量为100份，磷酸盐的质量为钒铁渣与SiO₂微粉的总质量的0～1％。

2.根据权利要求1所述的免烧耐火砖，其特征在于，所述90～95％的钒铁渣包括45～55％的钒铁渣粗颗粒、15～25％的钒铁渣中颗粒及15～25％的钒铁渣细粉，其中，所述钒铁渣粗颗粒的粒度为1～5mm，所述钒铁渣中颗粒的粒度为0.1～1mm，所述钒铁渣细粉的粒度＜0.045mm。

3.根据权利要求1所述的免烧耐火砖，其特征在于，所述SiO₂微粉的粒度＜0.8mm，其中，SiO₂的含量以重量百分比计在95％以上。

4.根据权利要求1所述的免烧耐火砖，其特征在于，所述磷酸盐为六偏磷酸钠、多聚磷酸钠或三聚磷酸钠。

5.一种制备如权利要求1至4中任一项所述免烧耐火砖的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A、将钒铁渣、SiO₂微粉以及磷酸盐按照预定配比进行配料；

B、在配好的原料中加水并混匀，再压制成型得到砖坯；

C、将砖坯在18～25℃的温度、85～95％的湿度条件下养护5～9天之后干燥则获得所述免烧耐火砖。

6.根据权利要求5所述的制备免烧耐火砖的方法，其特征在于，所述方法还包括在配料之前将钒铁渣经破碎、粉磨和分级处理获得钒铁渣粗颗粒、钒铁渣中颗粒和钒铁渣细粉的步骤，其中，所述钒铁渣粗颗粒的粒度为1～5mm，所述钒铁渣中颗粒的粒度为0.1～1mm，所述钒铁渣细粉的粒度＜0.045mm。

7.根据权利要求5所述的制备免烧耐火砖的方法，其特征在于，在所述加水混匀的步骤中，以重量百分比计，加水量控制为4～5.5％。