一种焚烧回转窑中多孔陶瓷体窑皮及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料的改性技术领域，特别涉及一种焚烧回转窑中多孔陶瓷体窑皮及其制备方法。
背景技术
焚烧回砖窑焚烧对象为各种工业危废，窑砖容易因为物理磨损和窑内温度变化引起的热胀冷缩等因素导致窑砖破损。随着窑砖破损的积累，回转窑隔热保温性能逐渐降低，容易引起安全隐患，必须停车检修更换窑砖。
而大型焚烧回转窑的启停车及窑砖更换耗时耗力，大型焚烧回转窑停运或者启动过程非常漫长，经常需要2～3天时间才能达到正常运行，所以大型焚烧回转窑实际运行中应尽量避免启停，以减少热胀冷缩、保证焚烧的经济性。
为了保护窑砖，避免频繁地停车检修，大型焚烧回转窑内壁上会制备生成窑皮实现对窑砖的保护，窑皮的化学成份多为无机盐类，是无法继续被焚烧的惰性物质，窑皮的性能会直接决定窑砖的使用寿命。
发明内容
本发明提供了一种焚烧回转窑中多孔陶瓷体窑皮及其制备方法，按组分，窑皮包括玻璃、碳酸盐和石墨粉，
其中，玻璃与碳酸盐的用量重量比为1：0.3～0.8，
玻璃与石墨粉的用量重量比为1：0.05～0.15，
碳酸盐为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钙、碳酸氢钙中的一种或几种的组合，
本发明还提供了一种上述焚烧回转窑中多孔陶瓷体窑皮的制备方法：运行焚烧回转窑使其中的废玻璃熔融充分，向熔融的废玻璃中加入碳酸盐，反应一段时间后，向焚烧回转窑中加入石墨粉后降温一定幅度，继续反应一段时间至粘稠状玻璃凝固成多孔陶瓷体窑皮附在焚烧回转窑内壁上，
这一类制备方法也被称之为“挂窑皮”，在焚烧回转窑开启阶段进行挂窑皮操作，此时窑内相对较为干净，所以基本不会有残渣混入窑皮中，“挂窑皮”操作完成后，保持窑内温度在800～900℃并直接投入工业危废进行焚烧；此外，工业上大型焚烧回转窑有排渣功能，能够及时将大部分炉渣排出，所以，完成挂窑皮的焚烧回转窑后续使用时，也基本不会出现炉渣滞留在窑内并渗入窑皮的情况，
其中，加入废玻璃时，同时加入废玻璃重量5～30％的生石灰、二氧化硅、硼砂、三氧化二铝中的一种或几种的组合，以降低废玻璃熔点，
废玻璃于焚烧回转窑中的熔融温度为1100～1400℃。
废玻璃熔融后形成液态粘稠物，液态粘稠物随着窑体转动在窑内壁挂起一层窑皮，此时再加入碳酸盐，碳酸盐进入粘稠的玻璃体物料中，并在高温下分解出二氧化碳使窑皮内部产生气泡孔，待大部分气泡孔生成后，加入石墨粉，加入石墨粉后的“降温一定幅度”可以使熔融的玻璃基体发生一定程度的凝固，再加上石墨粉在熔融玻璃体内溶解性较差和密度较小的原因，所加入的石墨粉大部分会停留附着在窑皮和气泡表面，
陶瓷窑皮内的气泡孔结构能增加隔热效果，减少回转窑运行时的综合能耗；石墨粉聚集在陶瓷窑皮靠近表面处，能够起到润滑作用，在回转窑运行过程中有效减小物料和窑皮之间的摩擦，减少窑皮的磨损，有利于窑皮使用寿命；此外，石墨材料有一定的吸附作用，能够吸附一定量的工业危废焚烧而生成的腐蚀性气体物质，减少窑皮受到的化学腐蚀，
石墨和以玻璃为主要成份的窑皮陶瓷体在材质上完全不一样，如果过早加入石墨粉的话，那时窑皮还未凝固，石墨粉更容易渗入到窑皮内部，导致窑皮表层石墨量的减少，石墨粉质地软，过多的石墨粉进入陶瓷体内部还可能会在陶瓷体内部形成缺陷，使得形成的陶瓷体酥松，降低陶瓷体强度，所以本申请先使碳酸盐分解成孔充分(成孔阶段需要保证玻璃基体为稳定的熔融态，否则基体太硬会影响发泡成孔效果)，再加入石墨粉后便开始降温促进玻璃基体凝固，从而进一步使加入的石墨粉大部分只能留在窑皮表面附近，无法深入窑皮内部，这样既能够最大化石墨粉的润滑效果，也能够减少石墨粉对陶瓷体强度的影响。
附图说明
图1为本申请实施例1所制备的多孔陶瓷体窑皮的气泡孔结构示意图(回转窑停机冷却后，将窑砖上剩余的窑皮切开并用水冲洗后拍摄得到)。
具体实施方式
实施例1
向焚烧回转窑的焚烧室内加入废玻璃100重量份、硼砂8重量份，焚烧回转窑运行时，焚烧室内的加热温度为1100～1200℃(焚烧回转窑属于大型工业装置，窑内容腔的体积大，各个位置会有温度不均匀，因此实际操作过程中，只能给出一个大致的温度范围，下同)、微负压状态下运行15分钟至废玻璃充分转化为熔融状态，此时，向熔融态的玻璃中加入40重量份的碳酸钠并将焚烧回转窑继续保持前述的运行状态40分钟后，再向熔融态的玻璃中加入12重量份的石墨粉，并将焚烧室内的温度调整为800～900℃、微负压状态不变，该状态下运行100分钟后，在焚烧回转窑内壁上形成了稳定的多孔陶瓷体窑皮，窑皮厚度为18～20cm；
焚烧室内保持上述温度，不停机向其中加入工业危废进行焚烧操作，焚烧操作为连续进行不停机，焚烧期间，有规律地进行排渣并及时补加入新的工业危废。焚烧期间，对焚烧回转窑外壁上的温度进行检测、记载(红外温度计对焚烧回转窑外壁进行多点测量，由每次测得的最高温度和最低温度构成当次所测到的温度范围，下同)，记录首次测得180℃及以上时的时间节点(天数)，因为根据行业内经验，当焚烧回转窑外壁温度达到180℃及以上时，回转窑内的窑皮已大量失效、破损，相应导致窑皮的隔热性能明显下降，需要对焚烧回转窑重新进行挂窑皮操作：
焚烧时的初始温度(第一天)为86～102℃；首次测得外壁温度有大于160℃的情况时的时间节点为第48天，具体温度范围为139～162℃；首次测得外壁温度有大于180℃的情况时的时间节点为第53天，具体温度范围为157～183℃，按照经验，此时回转窑内的窑皮已大量失效、破损，需要对焚烧回转窑重新进行挂窑皮操作。
对比实施例1
未加入石墨粉，其余操作如实施例1：
向焚烧回转窑的焚烧室内加入废玻璃100重量份、硼砂8重量份，焚烧回转窑运行时，焚烧室内的加热温度为1100～1200℃、微负压状态下运行15分钟至废玻璃充分转化为熔融状态，此时，向熔融态的玻璃中加入40重量份的碳酸钠并将焚烧回转窑继续保持前述的运行状态40分钟后，再将焚烧室内的温度调整为800～900℃、微负压状态不变，该状态下运行100分钟后，在焚烧回转窑内壁上形成了稳定的多孔陶瓷体窑皮，窑皮厚度为18～20cm；
焚烧室内保持上述温度，不停机向其中加入工业危废进行焚烧操作，焚烧操作为连续进行不停机，焚烧期间，有规律地进行排渣并及时补加入新的工业危废。其中，工业危废的种类、批次以及焚烧时的操作参数均同实施例1，焚烧期间，对焚烧回转窑外壁上的温度进行检测、记载，测温操作同实施例1：
焚烧时的初始温度(第一天)为81～98℃；首次测得外壁温度有大于160℃的情况时的时间节点为第19天，具体温度范围为135～163℃；首次测得外壁温度有大于180℃的情况时的时间节点为第24天，具体温度范围为156～180℃，按照经验，此时回转窑内的窑皮已大量失效、破损，需要对焚烧回转窑重新进行挂窑皮操作。
对比实施例2
碳酸盐和石墨粉为同步加入，其余操作如实施例1：
向焚烧回转窑的焚烧室内加入废玻璃100重量份、硼砂8重量份，焚烧回转窑运行时，焚烧室内的加热温度为1100～1200℃、微负压状态下运行15分钟至废玻璃充分转化为熔融状态，此时，向熔融态的玻璃中同时加入40重量份的碳酸钠、12重量份的石墨粉，并将焚烧回转窑继续保持前述的运行状态40分钟后，将焚烧室内的温度调整为800～900℃、微负压状态不变，该状态下运行100分钟后，在焚烧回转窑内壁上形成了稳定的多孔陶瓷体窑皮，窑皮厚度为18～21cm；
焚烧室内保持上述温度，不停机向其中加入工业危废进行焚烧操作，焚烧操作为连续进行不停机，焚烧期间，有规律地进行排渣并及时补加入新的工业危废。其中，工业危废的种类、批次以及焚烧时的操作参数均同实施例1，焚烧期间，对焚烧回转窑外壁上的温度进行检测、记载，测温操作同实施例1：
焚烧时的初始温度(第一天)为88～107℃；首次测得外壁温度有大于160℃的情况时的时间节点为第18天，具体温度范围为127～161℃；首次测得外壁温度有大于180℃的情况时的时间节点为第21天，具体温度范围为161～182℃，按照经验，此时回转窑内的窑皮已大量失效、破损，需要对焚烧回转窑重新进行挂窑皮操作。
对比实施例2和实施例1相比于对比实施例1(相当于空白对照)均有石墨粉加入，但在隔热持久性效果上，对比实施例2和实施例1之间却体现出明显的差异，实施例1明显更为优异，而对比实施例2甚至都不如未加入石墨粉的空白对照。
其中，一部分原因正如前文发明内容中申请人所认为的：对比实施例2中加入石墨粉后，未及时对玻璃基体进行降温，高温软化状态导致更多的石墨粉进入并分散到玻璃基体内部，而非富集在玻璃基体表层，石墨粉在玻璃基体中过于分散后，非但基本起不到润滑减磨的作用，还会降低基体强度，因此对比实施例2中生成的玻璃基体陶瓷窑皮的主体层相比于未加入石墨粉时更为不耐磨，隔热持久性也就相应更低了；
反观实施例1，申请人认为：玻璃基体表层富集大量石墨粉后，表层强度即使降低而导致易磨损，但由于此处为石墨粉相对聚集的区域，被磨损下来的石墨粉很多都是以本体形式存在，这些石墨粉基于自身良好的吸附(依附)能力，依然能够较为稳定地附着在剩余的窑皮表面，不会在排渣时被一下子全部排出回转窑(当然，时间长了会逐渐被渣料所带出)，因此，即使是掉落的石墨粉，对回转窑内翻转的物料依然有持续的润滑减磨作用，从而继续保护窑皮。而对比实施例2中石墨粉在陶瓷基体中要分散得多，因此受到磨损后，石墨粉更多是掺杂在被磨下来的陶瓷碎片中而非独立存在，加之陶瓷碎片在排渣时能轻易被排出回转窑，因此其中的石墨粉自然也就无法继续发挥润滑作用了。
实施例2
向焚烧回转窑的焚烧室内加入废玻璃100重量份、三氧化二铝12重量份，焚烧回转窑运行时，焚烧室内的加热温度为1200～1300℃、微负压状态下运行11分钟至废玻璃充分转化为熔融状态，此时，向熔融态的玻璃中加入50重量份的碳酸钙并将焚烧回转窑继续保持前述的运行状态32分钟后，再向熔融态的玻璃中加入7重量份的石墨粉，并将焚烧室内的温度调整为800～900℃、微负压状态不变，该状态下运行120分钟后，在焚烧回转窑内壁上形成了稳定的多孔陶瓷体窑皮，窑皮厚度为23～25cm；
焚烧室内保持上述温度，不停机向其中加入工业危废进行焚烧操作，焚烧操作为连续进行不停机，焚烧期间，有规律地进行排渣并及时补加入新的工业危废。焚烧期间，对焚烧回转窑外壁上的温度进行检测、记载：
焚烧时的初始温度(第一天)为79～98℃；首次测得外壁温度有大于160℃的情况时的时间节点为第37天，具体温度范围为137～162℃；首次测得外壁温度有大于180℃的情况时的时间节点为第41天，具体温度范围为163～184℃，按照经验，此时回转窑内的窑皮已大量失效、破损，需要对焚烧回转窑重新进行挂窑皮操作。
实施例3
向焚烧回转窑的焚烧室内加入废玻璃100重量份、硼砂16重量份，焚烧回转窑运行时，焚烧室内的加热温度为1100～1200℃、微负压状态下运行12分钟至废玻璃充分转化为熔融状态，此时，向熔融态的玻璃中加入55重量份的碳酸钠并将焚烧回转窑继续保持前述的运行状态45分钟后，再向熔融态的玻璃中加入15重量份的石墨粉，并将焚烧室内的温度调整为800～900℃、微负压状态不变，该状态下运行120分钟后，在焚烧回转窑内壁上形成了稳定的多孔陶瓷体窑皮，窑皮厚度为20～21cm；
焚烧室内保持上述温度，不停机向其中加入工业危废进行焚烧操作，焚烧操作为连续进行不停机，焚烧期间，有规律地进行排渣并及时补加入新的工业危废。焚烧期间，对焚烧回转窑外壁上的温度进行检测、记载：
焚烧时的初始温度(第一天)为83～101℃；首次测得外壁温度有大于160℃的情况时的时间节点为第55天，具体温度范围为141～164℃；首次测得外壁温度有大于180℃的情况时的时间节点为第60天，具体温度范围为159～181℃，按照经验，此时回转窑内的窑皮已大量失效、破损，需要对焚烧回转窑重新进行挂窑皮操作。
