一种蓄热砖及其制造方法[0002]随着经济的发展，能源紧张和环境问题已经成为全球共同关注的焦点问题，节能与环保也越来越引起人们的重施。蓄热技术是解决能源危机、实现工业节能的重要手段之一。通过蓄热燃烧技术可以回收高炉、热风炉、焦炉等产生的高温烟气余热，使用蓄热室回收烟气余热后炉子的热效率明显提高，且能够减少污染物的排放；通过在暖气设备里安装蓄热材料可以起到吸热快、蓄热时间长、放热慢的作用，从而达到节约能源的目的；通过在用电谷底时期用蓄热材料进行蓄能，在用电高峰时期放热供暖，可以减缓电网运行的压力。[0003]在工业烤箱领域，市面上现有的工业烤箱种类有烧柴或烧煤烤箱、电加热烤箱、蒸汽烘干烤箱等，电加热烤箱和蒸汽烘干烤箱虽然更加先进和智能化，使用更便捷，但由于其一次性投入大，运行成本高，所以烧柴烤箱还占据着较大的市场空间。烧柴烧煤烤箱是通过燃料在炉窑中燃烧产生热量，经传热介质将热量传送到烤箱内，达到烤制材料的目的，要提高烧柴或烧煤炉的热利用效率，可以在炉窑中使用蓄热材料。传统的烧柴炉的炉温为600~800°C,可以使用成本比较低廉的粘土砖做蓄热材料,粘土砖虽然成本低,但坚固性差，容易开裂，使用寿命较短，保温性也较差，而且从1993年开始，国家已明文规定禁止生产粘土实心砖，限制生产粘土空心砖。所以，对给工业烤箱供热的烧柴炉所用蓄热材料进行改进，从而提高热利用效率，减少烟气排放，也是缓解节能问题的一个有效手段。
[0004]本发明针对上述问题，提供一种保温效果好，蓄热能力高，耐热震性好，原料成本低且使用寿命较长的一种蓄热砖及其制作方法；此外，本发明的蓄热砖还可以有效回收烟气所带的热量，提高窑炉的热利用效率，能吸收燃烧产生的烟气、灰尘，减少污染物的排放。[0005]本发明的目的通过以下的技术方案来实现:[0006]一种蓄热砖，其制作原料按重量百分比由以下组分组成:高铝土 20~35%，氮化硅20~35%，石油焦15~28%，碳化硼7~15%，粘土 10~15%，以及占上述原料总重量I~3%的水。[0007]优选地，其制作原料按重量百分比由以下组分组成:
[0008]高铝土 25~30%，氮化硅25~30%，石油焦20~25%，碳化硼10~13%，粘土 10~12%，以及占上述原料总重量2~3%的水。
[0009]优选地，高铝土的粒度为O~1mm，氮化硅的粒度为2~6mm，石油焦的粒度为O~Imm,碳化硼的粒度为3~IOmm,粘土的粒度为O~3mm。
[0010]本发明的一种蓄热砖的制造方法按如下步骤进行:
[0011] (I)准备粒度为O~Imm的高招土,粒度为2~6mm的氮化娃,粒度为O~Imm的石油焦，粒度为3~IOmm的碳化硼,粒度为O~3mm的粘土 ；
[0012](2)按重量百分比称取原料，将高铝土、石焦油、氮化硅和碳化硼混合均匀成预混料；将粘土和水混匀后加入上述预混料中，搅拌均匀后成混合物料；
[0013](3)将混合物料在85~IlOT的压力下压制3~10分钟成型为砖坯；
[0014](4)将压制成型后的砖坯晾干。
[0015] 优选地，混合物料的压制办法是在100T压力下压制3~10分钟。
[0016]优选地，所述砖坯的形状为方形，且为带有圆孔的蜂窝砖，所述圆孔的孔径优选为5 ~8mm ο
[0017]本发明所使用的原料中，高铝土在我国储量丰富，是冶金工业和其他工业广泛使用的耐火材料，耐火温度在1700°C以上，其主要成分是氧化铝，优质高铝土中氧化铝的含量通常在60%以上，高铝土中含有的氧化铝具有高比热容的特点，因此蓄热能力好。
[0018]氮化硅的热膨胀系数低，为2.35Χ10_6/Κ，约为氧化铝的1/3，同时具有高强度，因此其抗热震性十分优良，能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000°c以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂，因此氮化硅的加入可以防止蓄热砖受热脆裂、破碎和变形。
[0019]碳化硼具有熔点高(2450°C )，热稳定性好，密度小(2.52g/cm3),硬度高等特点，用作蓄热砖的骨料，起定型作用，使蓄热砖有较好的耐压强度，且其还具有容易制造，价格也相对较低的优点。
[0020]石油焦中的针状焦具有耐高温，热膨胀系数低(CTE1 X 10_6/°C )，抗热震性好的特点，因而用在制作蓄热砖，可以提高蓄热砖的抗热震性能。
[0021]粘土用水润湿后具有粘结性和可塑性，将其与上述原料混合均匀，使粘土充分分散在上述原料中，可起到粘结剂的作用。
[0022]蓄热砖的作用机理:窑炉内的燃料燃烧时，蓄热砖被加热，热量被转移到蓄热砖内，随后蓄热砖加热窑炉里的助燃空气，热量由蓄热砖传给助燃空气，并参加燃烧，取代部分燃料燃烧，达到节能降耗的目的。与此同时，蓄热砖还与高温烟气进行热量交换并吸附烟气里携带的灰份、粉尘，降低烟气的排出温度和减少污染物的排放。
[0023]本发明生产的蓄热砖由于蓄热能力好，还能在窑炉停烧后的一段时间内继续供给符合要求的热能。本发明的蓄热砖与普通粘土蓄热砖在窑炉中部温度达到600°C后停烧情况下，窑炉中部的温度随时间的变化情况如表1所示:
[0024]表1窑炉停烧后中部温度随时间变化情况
[0025]
(min)
510 15 20 A 30 35 4U炉中部贿________
本发明蓄热砖 Wy 573 546 515 498 468 436 400 普通粘土蓄热砖 590 503 424 351 297 248 182 150
[0026]从上表可以看出，使用普通粘土蓄热砖的窑炉中部温度在停烧40分钟后，温度下降到150°C，完全不能满足供热的需求，而本发明的蓄热砖在停烧40分钟后，还能保持较高的温度，可以持续给供热设备供热，蓄热保温效果相比粘土蓄热砖有明显提高。[0027]本发明的有益效果是:采用了比热容高、耐高温、热稳定性好、抗热震性好，强度高的原料，制得的蓄热砖具有蓄热能力好、耐高温、热稳定性好、抗热震能力强、耐压强度大、使用寿命长的优点。

[0028]下面结合实施例对本发明作进一步详述:
[0029]实施例1
[0030]准备粒度为O~Imm的高招土、粒度为2~6mm的氮化娃,粒度为O~Imm的石油焦，粒度为3~IOmm的碳化硼,粒度为O~3mm的粘土 ；
[0031]称取30kg高招土、20kg石焦油、30kg的氮化娃、IOkg的碳化硼、IOkg粘土和Ikg的水；将高铝土、石焦油、氮化硅、碳化硼混合均匀成预混料，将粘土和水混匀后加入上述预混料中，搅拌均匀后成混合物料；
[0032]将混合物料物料在100T的压力下压制8分钟成型为砖坯；
[0033]将压制成型后的砖 坯晾干得到成品。
[0034]实施例2
[0035]准备粒度为O~Imm的高招土、粒度为2~6mm的氮化娃,粒度为O~Imm的石油焦，粒度为3~IOmm的碳化硼,粒度为O~3mm的粘土 ；
[0036]按重量百分比称取25kg高招土、25kg石焦油、25kg的氮化娃、13kg的碳化硼、12kg粘土和3kg的水；将闻招土、石焦油、氣化娃、碳化砸混合均匀成预混料，将粘土和水混匀后加入上述预混料中，搅拌均匀后成混合物料；
[0037]将混合物料物料在IlOT的压力下压制3分钟成型为砖坯；
[0038]将压制成型后的砖坯晾干得到成品。
[0039]实施例3
[0040]准备粒度为O~Imm的高铝土、氮化硅2~6mm、粒度为O~Imm的石油焦、粒度为3~IOmm的碳化硼、粒度为O~3mm的粘土 ；
[0041]按重量百分比称取35kg高招土、28kg石焦油、20kg的氮化娃、7kg碳化硼、IOkg粘土和2kg的水；将高铝土、石焦油、氮化硅、碳化硼混合均匀成预混料，将粘土和水混匀后加入上述预混料中，搅拌均匀后成混合物料；
[0042]将混合物料物料在90T的压力下压制10分钟成型为砖坯；
[0043]将压制成型后的砖坯晾干得到成品。
[0044]实施例4
[0045]准备粒度为O~Imm的高招土、氮化娃2~6mm、粒度为O~Imm的石油焦、粒度为3~IOmm的碳化硼、粒度为O~3mm的粘土 ；
[0046]按重量百分比称取20kg高招土、35kg石焦油、15kg氮化娃、15kg碳化硼、15kg粘土和2kg的水，将高铝土、石焦油、氮化硅、碳化硼混合均匀成预混料，将粘土和水混匀后加入上述预混料中，搅拌均匀后成混合物料；
[0047]将混合物料物料在85T的压力下压制10分钟成型为砖坯；
[0048]将压制成型后的砖坯晾干得到成品。
[0049]本发明组分配伍合理，成品率高，成品率达99%以上，而且有效提高了蓄热室用砖的蓄热能力，增加保温效果，提高机械强度，增强其了抗疲劳能力，提高抗热震性能，延长使用寿命，并经具体测试取得了满意的效果。本发明实施例1~4制得的成品相关工艺参数如下表:
[0050]表2实施例1~4制得的成品相关工艺参数
[0051]