高鐵磚的製作方法
2023-12-08 08:48:46 1
專利名稱:高鐵磚的製作方法
技術領域：
冶金與制陶的邊緣技術。產品用於節能、環保領域。
背景技術：
蓄熱式電暖器技術在歐美已有所發展，其要點是利用夜間低谷時段的電力，通過電熱管發熱，把熱能貯存在貯能磚中，供24小時取暖使用。是一種節能、環保技術。可為我所用。特別是用它取代煤爐、燃煤鍋爐，可緩解2008年北京奧運會環境治理的壓力。從國外取得蓄能暖器機的樣本後，得知此設備與我們實驗室中的馬福爐的原理類似。用管形發熱器發熱，以耐火磚蓄熱，供止供電後，需經十多小時熱能才釋放完畢。據我國資料報導這種貯熱「核心元件」是「高密度合金磁性材料磚」(2001.10.29北京日報)。
我們將固體物資按密度比熱熱導率列一張表。經過研究比較，認為貯能磚不是金屬物質，因為銅鐵鋼鎢鉬等金屬的比熱都較低，也不可能是現有的工業用矽磚、鉻鎂磚、高鋁磚。因為它們不僅比熱低，還因為要求這類磚耐高溫，要求其氧化物純度高，造價很昂貴。從密度、比熱和熱導率綜合判斷，判定這種貯熱磚是含氧化鐵85％-90％的高鐵磚，按我國對工業用磚的傳統稱謂，是繼焦油白雲石磚、矽磚、鉻鎂磚、高鋁磚之後的一種以蓄能為主要功能的「高鐵磚」，它的技術參數是氧化鐵含量85％以上，密度3.8-3.9，比熱0.938KJ/kg k。熱導率在200℃時3.4W/MK。在400℃時2.54W/MK。在600℃時2.1W/MK。
以三氧化二鐵為主要成份的高鐵磚和氧化鋁、氧化鎂等金屬氧化物磚一樣，是絕緣體材料，不是資料報導中所說的磁性材料。
發明內容
製造高鐵磚可以有三種方法。第一種方法是用純鐵粉壓型，在氧化氣氛中燒結。但純鐵粉每噸價格五六千元，原料過於昂貴。第二種方法是用富含85％以上的鐵礦粉、壓型、燒結。但品位在85％以上的鐵礦粉礦源稀少，價格也在每噸400元，成本太高。第三種方法是最佳方案，用熱軋鋼時脫落下來的廢品—氧化鐵皮為主要原料，它含Fe3O4接近百分之百。但它結成片狀，經碾碎粒度較粗而鬆散。為充添空隙，要添加含鐵30％-40％低品位的鐵礦石粉，和陶土(二氧化矽含量近70％，含鐵2％)，其配方是氧化鐵皮(Fe3O4)85％，鐵礦石粉10％，陶土5％，兌5％水玻璃，這一配方一是保證了鐵磚的Fe2O3含量在85％以上，同時有陶土和水玻璃的雙重粘結作用來改善氧化鐵皮的鬆散性，使造坯獲得成功。
在氧化氣氛中燒結的溫度，不能用燒制鋁、鎂、矽磚的1300℃高溫，而要用1000℃(-20℃+30℃)。這個溫度是氧化鐵相互換化的最活躍的溫度線。鞍山紅鐵礦Fe2O3因品位僅30％，不能入爐直接煉鐵，又無磁性不能進行磁選，最終用1000℃還元氣氛培燒，使Fe2O3轉化為Fe3O4而進入磁選工藝，得以利用。這就是「紅礦培燒磁選」工藝。山東蘭寶石(Al2O3結晶體)因內含Fe3O4，呈黑色不透明狀態，經1000℃氧化氣氛培燒使寶石中的Fe3O4轉化為Fe2O3，則去除掉了黑色，增加了透明度。這就是「蘭寶石改色技術」。從以上兩項科學實驗中總結出，以Fe3O4為主要原料的氧化燒結溫度必然是1000℃(-20℃+30℃)。如果超過1060度，Fe3O4將呈熔融狀態，如達到1300℃，Fe3O4則完全熔化。
經過實踐，以Fe3O4為主原料的高鐵磚，經1000℃五小時燒結，使Fe3O4磚氧化成Fe2O3燒結體磚。在箱式電爐和隧道窯中都進行了試驗，都是成功的。
工業技術上的用磚，大多以金屬氧化物構成，但都嚴格要求鐵含量成份，不得超過1-2％。而高鐵磚卻使其氧化鐵的含量高達85-90％，這一特殊的成份，使高鐵磚具有了貯能的特性。每公斤高鐵磚可貯藏熱能920千焦耳(合220大卡)，(0℃-980℃)或貯藏冷能280千焦耳(合66大卡)(20℃-負273℃)。它的這一蓄能特性，將在取暖、製冷、空調、烘烤、培燒、原油加溫遠程輸送、石油、化工和鍋爐製造等諸多領域被廣泛應用。
具體實施方式
，已將樣塊和樣品寄至德國斯梯貝爾公司進行化驗、檢測，答覆為「非常好」和「這磚是好的」。擬尋求已停產或沒有生產任務的耐火磚生產廠，進行合作，生產出口，德國的這家公司訂貨量較大，要求訂購20萬-60萬塊「高鐵磚」。
各固體物質比熱、熱導率、密度比較表
權利要求
「高鐵磚」是我國工業技術用磚的一個新的品種。其特徵是，與其它工業用磚要求「含鐵成份很低」相反，把氧化金屬鐵的成份提高到85％以上。這種高氧化鐵成份，使高鐵磚不僅可耐受1000℃的高溫，而且它本身屬於高電阻值的絕緣體。它的最突出的功能是可以大功率的蓄能，更由於其熱導率低，使人們便於控制其能量釋放速度。以它的比熱0.938KJ/kgk(千焦耳/公斤-度)計算。從0℃-980℃，每公斤高鐵磚可貯藏熱能919千焦耳(合220大卡)或從25℃負273℃每公斤高鐵磚可貯藏冷能279千焦耳(合66大卡)「高鐵磚」的蓄能物理特性，決定了它可以在取暖、製冷、空調、烘烤、培燒、原油遠程加溫輸送、石油、化工和鍋爐製造上被廣泛應用，從而節約能源和保護環境。「高鐵磚」的製造工藝，也與矽、鎂、鋁磚不同。它不是由最終氧化物直接壓制燒結成型。而是選擇了鐵的多種氧化物中的Fe3O4為主原料，在特定溫度下進一步氧化為Fe2O3，這一氧化反應過程，實質上起到了燒結造塊的作用。從而使高鐵磚結構緊密、堅實，從而使該產品具有長時間的使用壽命。故此請求按國家有關規定，在批准的被保護時間內對「高鐵磚」的發明專利予以保護。在不與發明者達成合作的情況下，禁止仿製。建議界定磚中Fe2O3含量在85％及以上者可被稱為「高鐵磚」。仿製範圍則設定為磚中含Fe2O380％及以上者，作為仿製。當否，請批示。
專利摘要
技術領域：
:冶金與制陶的邊緣技術，此產品適用於節能、環保領域。
背景技術：
:利用低谷廉價的電能儲存熱冷能技術在歐美已有所發展。經查各種固體物性能，發現Fe
文檔編號C04B35/26GKCN1473790SQ02125996
公開日2004年2月11日 申請日期2002年8月8日
發明者李國樑, 李國 申請人:李國樑, 李國 導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan