一种焚烧炉用耐腐蚀砖及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料领域，特别是涉及一种焚烧炉用耐腐蚀砖及其制备方法。

技术背景

利用焚烧炉将垃圾进行焚烧处理是净化生态环境的一种重要途径事业，能有效缓解垃圾污染。焚烧炉是利用煤、燃油、燃气等燃料的燃烧，将要处理的物体进行高温焚烧碳化，以达到消毒的目的的一种无害化处理设备，常用于医疗及生活废品、动物无害化处理。在焚烧炉的工作过程中，平均温度通常超过850摄氏度，且在实际运行过程中，可以达到并维持在1000摄氏度以上。因此，在焚烧炉内部需要使用耐火材料对焚烧炉进行保护，耐火材料可以在炉膛中起到无缝砌筑的效果。

耐火砖是一种定形耐火材料，目前已有多种类型，但在实际工作中发现，现有的耐火砖随着窑炉使用时间的延长，常常腐蚀现象严重，因此常需要对焚烧炉进行长时间持续运作后产生的损伤进行修补，不仅降低工作效率，又会增加生产成本。因此，亟需一种发明新的焚烧炉用耐腐蚀砖，既保持耐火砖的优良性能，又能够耐酸碱，以保持焚烧炉的长期稳定工作。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种焚烧炉用耐腐蚀砖，包括耐火骨料、填充细粉和粘合剂；

其中，所述耐火骨料包括铝矾土、刚玉和石灰岩；所述填充细粉包括石墨粉和红土粉；所述粘合剂为酚醛树脂。

在其中一些实施例中，所述耐火骨料、填充细粉和粘合剂的重量份数比为60－70：25－40：10－20。

在其中一些实施例中，所述铝矾土、刚玉和石灰岩的重量份数比为40－45：15－20：5；所述石墨粉和红土粉的重量份数比为15－20：5－20。

在其中一些实施例中，所述铝矾土的粒径为3－8mm。

在其中一些实施例中，所述石灰岩的粒径为2－5mm。

在其中一些实施例中，所述石墨粉的粒径≤0.088mm。

在其中一些实施例中，所述红土粉的粒径为≤0.088mm。

在其中一些实施例中，所述红土粉为碳酸盐岩红土粉。

在其中一些实施例中，所述粘合剂为生物炭改性酚醛树脂。

在其中一些实施例中，所述生物炭改性酚醛树脂的制备方法为：将生物炭粉与酚醛树脂混合后加热制备得到所述生物炭改性酚醛树脂。

在其中一些实施例中，所述生物炭粉为秸秆生物炭粉和/或玉米生物炭粉。

在其中一些实施例中，所述生物炭粉为秸秆生物炭粉和玉米生物炭粉时，所述秸秆生物炭粉和玉米生物炭粉的重量份数比为1：1。

在其中一些实施例中，所述生物炭粉与酚醛树脂混合后加热的温度为30－45℃。

在其中一些实施例中，所述生物炭粉与酚醛树脂混合后在30－45℃下加热20－50min。

在其中一些实施例中，所述焚烧炉用耐腐蚀砖还包括防腐涂层；所述防腐涂料涂覆于所述耐火砖。

在其中一些实施例中，所述防腐涂料包括：粉煤灰、矿粉、酚醛树脂和水。

在其中一些实施例中，所述粉煤灰、矿粉、酚醛树脂和水的重量份数比为5－10：3－5：40－50：10－15。

在其中一些实施例中，所述粉煤灰中的硅铝铁含量≥70％。

在其中一些实施例中，所述矿粉为超细矿粉。

在其中一些实施例在，所述防腐涂料的制备方法包括：将粉煤灰、矿粉、酚醛树脂和水进行混合，超声10－30min后制备得到所述防腐涂料。

本发明还提供一种任一所述的焚烧炉用耐腐蚀砖的制备方法，包括：将所述耐火骨料、所述填充细粉和水在30－50℃保持20－60min后，将所述粘合剂混入，在200－400℃保温120－240min，获得所述焚烧炉用耐腐蚀砖。

在其中一些实施例中，所述制备方法还包括在所述焚烧炉用耐腐蚀砖浸泡于防腐涂料。

本发明还提供任一所述的焚烧炉用耐腐蚀砖或任一所述的制备方法制备的焚烧炉用耐腐蚀砖在制造和/或修补焚烧炉中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明制备的焚烧炉用耐腐蚀砖耐压强度大、重烧线变化小、气孔率小、体积密度大、耐火度大。同时，本发明制备的焚烧炉用耐腐蚀砖体积具有良好的耐酸碱性能，能够用于焚烧炉中不同部位以及不同工况条件。因此，本发明制备的焚烧炉用耐腐蚀砖解决了现有耐火砖寿命较短的问题。

本发明制备的焚烧炉用耐腐蚀砖可以根据施工部位的不同施工，不仅耐火性强，且耐酸碱腐蚀能力强，提高了耐火砖的使用寿命，降低了生产成本。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需说明，本发明使用的原料均为市售可得。

实施例1

一种焚烧炉用耐腐蚀砖，包括耐火骨料、填充细粉和粘合剂；其中，所述耐火骨料包括铝矾土、刚玉和石灰岩；所述填充细粉包括石墨粉和碳酸盐岩红土粉；所述粘合剂为生物炭改性酚醛树脂。所述耐火骨料、填充细粉和粘合剂的重量份数比为70：40：20。其中，所述铝矾土、刚玉和石灰岩的重量份数比为45：20：5；所述石墨粉和碳酸盐岩红土粉的重量份数比为20：20。其中，所述铝矾土的粒径为3mm；所述石灰岩的粒径为2mm；所述石墨粉的粒径≤0.088mm；所述红土粉的粒径为≤0.088mm。其中，所述粉煤灰中的硅铝铁含量≥70％；所述矿粉为超细矿粉。

防腐涂料的组成成分包括：粉煤灰、矿粉、酚醛树脂和水；所述粉煤灰、矿粉、酚醛树脂和水的重量份数比为10：5：50：15。将所述防腐涂料的原料进行混合，超声30min后制备得到所述防腐涂料。

粘合剂生物炭改性酚醛树脂的制备方法为：玉米生物炭和酚醛树脂的重量份数比为6：25；将玉米生物炭粉与酚醛树脂混合后在80℃保温60min，制备得到所述生物炭改性酚醛树脂。

焚烧炉用耐腐蚀砖的制备方法包括：将所述耐火骨料、所述填充细粉和水在50℃保持60min后，将所述粘合剂混入，在400℃保温240min，再通过练泥机、模具挤出，切割获得耐火砖。所述耐火砖浸泡在防腐涂料中，在400℃保温8h，获得所述焚烧炉用耐腐蚀砖。

实施例2

一种焚烧炉用耐腐蚀砖，包括耐火骨料、填充细粉和粘合剂；其中，所述耐火骨料包括铝矾土、刚玉和石灰岩；所述填充细粉包括石墨粉和碳酸盐岩红土粉；所述粘合剂为生物炭改性酚醛树脂。所述耐火骨料、填充细粉和粘合剂的重量份数比为60：25：10。其中，所述铝矾土、刚玉和石灰岩的重量份数比为40：15：5；所述石墨粉和碳酸盐岩红土粉的重量份数比为15：5。其中，所述铝矾土的粒径为8mm；所述石灰岩的粒径为5mm；所述石墨粉的粒径≤0.088mm；所述红土粉的粒径为≤0.088mm。其中，所述粉煤灰中的硅铝铁含量≥70％；所述矿粉为超细矿粉。

防腐涂料的组成成分包括：粉煤灰、矿粉、酚醛树脂和水；所述粉煤灰、矿粉、酚醛树脂和水的重量份数比为5：3：40：10。将所述防腐涂料的原料进行混合，超声10min后制备得到所述防腐涂料。

粘合剂生物炭改性酚醛树脂的制备方法为：秸秆生物炭和酚醛树脂的重量份数比为2：15；将秸秆生物炭粉与酚醛树脂混合后在45℃保温30min，制备得到所述生物炭改性酚醛树脂。

焚烧炉用耐腐蚀砖的制备方法包括：将所述耐火骨料、所述填充细粉和水在30℃保持20min后，将所述粘合剂混入，在200℃保温120min，再通过练泥机、模具挤出，切割获得耐火砖。所述耐火砖浸泡在防腐涂料中，在200℃保温4h，获得所述焚烧炉用耐腐蚀砖。

实施例3

一种焚烧炉用耐腐蚀砖，包括耐火骨料、填充细粉和粘合剂；其中，所述耐火骨料包括铝矾土、刚玉和石灰岩；所述填充细粉包括石墨粉和碳酸盐岩红土粉；所述粘合剂为生物炭改性酚醛树脂。所述耐火骨料、填充细粉和粘合剂的重量份数比为65：30：15。其中，所述铝矾土、刚玉和石灰岩的重量份数比为43：17：5；所述石墨粉和碳酸盐岩红土粉的重量份数比为18：13。其中，所述铝矾土的粒径为8mm；所述石灰岩的粒径为4mm；所述石墨粉的粒径≤0.088mm；所述红土粉的粒径为≤0.088mm。其中，所述粉煤灰中的硅铝铁含量≥70％；所述矿粉为超细矿粉。

防腐涂料的组成成分包括：粉煤灰、矿粉、酚醛树脂和水；所述粉煤灰、矿粉、酚醛树脂和水的重量份数比为7：4：45：12。将所述防腐涂料的原料进行混合，超声20min后制备得到所述防腐涂料。

粘合剂生物炭改性酚醛树脂的制备方法为：秸秆生物炭和酚醛树脂的重量份数比为4：20；将秸秆生物炭粉与酚醛树脂混合后在60℃保温45min，制备得到所述生物炭改性酚醛树脂。

焚烧炉用耐腐蚀砖的制备方法包括：将所述耐火骨料、所述填充细粉和水在40℃保持50min后，将所述粘合剂混入，在300℃保温190min，再通过练泥机、模具挤出，切割获得耐火砖。所述耐火砖浸泡在防腐涂料中，在300℃保温6h，获得所述焚烧炉用耐腐蚀砖。

实施例4

一种焚烧炉用耐腐蚀砖，包括耐火骨料、填充细粉和粘合剂；其中，所述耐火骨料包括铝矾土、刚玉和石灰岩；所述填充细粉包括石墨粉和碳酸盐岩红土粉；所述粘合剂为生物炭改性酚醛树脂。所述耐火骨料、填充细粉和粘合剂的重量份数比为60：40：20。其中，所述铝矾土、刚玉和石灰岩的重量份数比为40：20：5；所述石墨粉和碳酸盐岩红土粉的重量份数比为15：20。其中，所述铝矾土的粒径为5mm；所述石灰岩的粒径为3mm；所述石墨粉的粒径≤0.088mm；所述红土粉的粒径为≤0.088mm。其中，所述粉煤灰中的硅铝铁含量≥70％；所述矿粉为超细矿粉。

防腐涂料的组成成分包括：粉煤灰、矿粉、酚醛树脂和水；所述粉煤灰、矿粉、酚醛树脂和水的重量份数比为10：3：50：15。将所述防腐涂料的原料进行混合，超声20min后制备得到所述防腐涂料。

粘合剂生物炭改性酚醛树脂的制备方法为：玉米生物炭和酚醛树脂的重量份数比为2：15；将玉米生物炭粉与酚醛树脂混合后在80℃保温50min，制备得到所述生物炭改性酚醛树脂。

焚烧炉用耐腐蚀砖的制备方法包括：将所述耐火骨料、所述填充细粉和水在35℃保持35min后，将所述粘合剂混入，在280℃保温160min，再通过练泥机、模具挤出，切割获得耐火砖。所述耐火砖浸泡在防腐涂料中，在200℃保温8h，获得所述焚烧炉用耐腐蚀砖。

实施例5

一种焚烧炉用耐腐蚀砖，包括耐火骨料、填充细粉和粘合剂；其中，所述耐火骨料包括铝矾土、刚玉和石灰岩；所述填充细粉包括石墨粉和碳酸盐岩红土粉；所述粘合剂为生物炭改性酚醛树脂。所述耐火骨料、填充细粉和粘合剂的重量份数比为60：40：20。其中，所述铝矾土、刚玉和石灰岩的重量份数比为40：20：5；所述石墨粉和碳酸盐岩红土粉的重量份数比为18：5。其中，所述铝矾土的粒径为3mm；所述石灰岩的粒径为2mm；所述石墨粉的粒径≤0.088mm；所述红土粉的粒径为≤0.088mm。其中，所述粉煤灰中的硅铝铁含量≥70％；所述矿粉为超细矿粉。

防腐涂料的组成成分包括：粉煤灰、矿粉、酚醛树脂和水；所述粉煤灰、矿粉、酚醛树脂和水的重量份数比为8：5：43：14。将所述防腐涂料的原料进行混合，超声25min后制备得到所述防腐涂料。

粘合剂生物炭改性酚醛树脂的制备方法为：重量份数比为1：1的秸秆生物炭粉和玉米生物炭粉同酚醛树脂的重量份数比为5：25；将秸秆生物炭粉和玉米生物炭粉，与酚醛树脂混合后在80℃保温30min，制备得到所述生物炭改性酚醛树脂。

焚烧炉用耐腐蚀砖的制备方法包括：将所述耐火骨料、所述填充细粉和水在30℃保持40min后，将所述粘合剂混入，在200℃保温240min，再通过练泥机、模具挤出，切割获得耐火砖。所述耐火砖浸泡在防腐涂料中，在200℃保温8h，获得所述焚烧炉用耐腐蚀砖。

实施例6

一种焚烧炉用耐腐蚀砖，包括耐火骨料、填充细粉和粘合剂；其中，所述耐火骨料包括铝矾土、刚玉和石灰岩；所述填充细粉包括石墨粉和碳酸盐岩红土粉；所述粘合剂为生物炭改性酚醛树脂。所述耐火骨料、填充细粉和粘合剂的重量份数比为60：29：17。其中，所述铝矾土、刚玉和石灰岩的重量份数比为40：16：5；所述石墨粉和碳酸盐岩红土粉的重量份数比为19：10。其中，所述铝矾土的粒径为8mm；所述石灰岩的粒径为5mm；所述石墨粉的粒径≤0.088mm；所述红土粉的粒径为≤0.088mm。其中，所述粉煤灰中的硅铝铁含量≥70％；所述矿粉为超细矿粉。

防腐涂料的组成成分包括：粉煤灰、矿粉、酚醛树脂和水；所述粉煤灰、矿粉、酚醛树脂和水的重量份数比为10：3：50：10。将所述防腐涂料的原料进行混合，超声30min后制备得到所述防腐涂料。

粘合剂生物炭改性酚醛树脂的制备方法为：将重量份数比为1：1的秸秆生物炭粉和玉米生物炭粉同酚醛树脂的重量份数比为2：25；将秸秆生物炭粉和玉米生物炭粉，与酚醛树脂混合后在80℃保温30min，制备得到所述生物炭改性酚醛树脂。

焚烧炉用耐腐蚀砖的制备方法包括：将所述耐火骨料、所述填充细粉和水在40℃保持20min后，将所述粘合剂混入，在350℃保温140min，再通过练泥机、模具挤出，切割获得耐火砖。所述耐火砖外浸泡在防腐涂料中，在200℃保温6h，获得所述焚烧炉用耐腐蚀砖。

对比例1

焚烧炉用耐腐蚀砖的原料组成和制备方法同实施例2，唯一不同之处在于，粘合剂使用普通酚醛树脂。

对比例2

焚烧炉用耐腐蚀砖的原料组成和制备方法同实施例2，唯一不同之处在于，在粘合剂生物炭改性酚醛树脂的制备中，将秸秆生物炭替换为花生壳生物炭。

对比例3

焚烧炉用耐腐蚀砖的原料组成和制备方法同实施例2，唯一不同之处在于，在粘合剂生物炭改性酚醛树脂的制备中，将秸秆生物炭替换为核桃壳生物炭。

对比例4

焚烧炉用耐腐蚀砖的原料组成和制备方法同实施例2，唯一不同之处在于，粉煤灰中的硅铝铁含量为50－60％。

对比例5

焚烧炉用耐腐蚀砖的原料组成和制备方法同实施例2，唯一不同之处在于，耐火砖不进行防腐涂料的浸泡。

试验例1

对实施例1-6和对比例1-5制备的焚烧炉用耐腐蚀砖进行性能测试，测试项与测试方法见表1，测试结果见表2。

表1

表2

由上述结果可知，本发明实施例1-6制备的焚烧炉用耐腐蚀砖耐压强度大、重烧线变化小、气孔率小、体积密度大、耐火度大；因此，本发明制备的焚烧炉用耐腐蚀砖具备良好的耐火性能。本发明对比例1、4-5制备的焚烧炉用耐腐蚀砖各性能均劣于实施例1-6制备的焚烧炉用耐腐蚀砖；对比例2-3制备的焚烧炉用耐腐蚀砖的性能略差于实施例1-6制备的焚烧炉用耐腐蚀砖的性能，但也优于对比例1、4-5制备的焚烧炉用耐腐蚀砖。

试验例2

对实施例1-6和对比例1-5制备的焚烧炉用耐腐蚀砖的耐碱性进行检测，具体方法为：60mm×60mm×20mm的焚烧炉用耐腐蚀砖在饱和的Ca(OH)

对实施例1-6制备的焚烧炉用耐腐蚀砖的耐酸度进行检测，具体方法为：60mm×60mm×20mm的焚烧炉用耐腐蚀砖在5％HCl溶液中浸泡前及浸泡168h后进行耐酸度检测，实施例1-6制备的焚烧炉用耐腐蚀砖的耐酸度均≥99.8％。对比例2-3制备的焚烧炉用耐腐蚀砖的耐酸度≥99.8％；对比例1、4-5制备的焚烧炉用耐腐蚀砖的耐酸度均小于99.8％，且对比例5制备的焚烧炉用耐腐蚀砖的耐酸度最小。

综上，本发明制备的焚烧炉用耐腐蚀砖耐压强度大、重烧线变化小、气孔率小、体积密度大、耐火度大，即具备良好的耐火性能。同时，本发明制备的焚烧炉用耐腐蚀砖体积具有优良的耐酸碱性能。本发明制备的焚烧炉用耐腐蚀气孔率小、体积密度大，能够有效阻止腐蚀物对焚烧炉用耐腐蚀表面的侵蚀，也降低了腐蚀物对焚烧炉用耐腐蚀内部的侵蚀速度。因此，本发明制备的焚烧炉用耐腐蚀砖能够用于焚烧炉中不同部位以及不同工况条件。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。