CN101423410A - 一种复合结合硅质热修补料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种复合结合硅质热修补料，属于耐火材料技术领域。修补料重量百分比为：45－55％的硅质熟料骨料，8－12％的硅质熟料粉料，20－30％的天然硅石粉，8－12％的复合结合剂，3－5％的增塑剂，1－1.5％的分散剂。硅质熟料骨料、硅质熟料粉料为废旧大碹硅砖(SiO2≥95％)、熔融石英管或熔融石英块(SiO2≥98％)，天然硅石SiO2≥96％，复合结合剂为SiO2质陶瓷结合剂+磷酸(盐)化学结合剂复合而成，增塑剂为白粘土或膨润土，分散剂为硅灰。按粒度加工而成。本发明不仅能满足窑炉热修对修补材料提出的各项条件，而且能够实现节约能源、增加窑炉寿命的目的，同时亦可用于冷修时填塞或砌筑不适于硅砖砌筑的部位。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合结合硅质热修补料，属于耐火材料领域。
背景技术
玻璃生产是一项高能耗的生产项目，因此玻璃熔窑的维修维护对企业生产具有相当重要的意义。窑体在长期高温下，火焰空间部分的耐火材料受热辐射和溢流的冲击，出现穿孔冒火，严重时会局部下沉和倒塌，给玻璃窑炉的寿命和生产带来严重后果。在窑炉运行期间，需要多次对窑体的损坏部位进行修补。因此，采用热修方式(即维修时不停窑或停窑不停火，在温度较高时对窑体进行修补)不仅节省了停窑降温、重新烧窑的时间，经济实惠，而且对窑体保持长寿和长期稳定性具有重要意义。
热修因修补温度高，工作环境恶劣，因此对热修补料的要求很高。玻璃熔窑的损坏大都发生在由硅质材料构成的碹顶部位。早期的热修补材料，大都采用磷酸铝结合的锆英砂捣打料，因其粘结力低，容易对玻璃液造成污染。后逐步被硅质热修补材料取代。现有的硅质热修补材料为废硅砖颗粒、生硅石粉、熟硅石粉，加入少量黏结剂制成。黏结剂有些为外带，施工前加水搅拌混合。还有人研发了采用熔融石英作为主原料的热修补材料，提高了纯度。由于现有热修补材料结合性差，容易掉入玻璃液中造成玻璃液的污染；天然硅石热膨胀系数高，不仅影响体积稳定性，而且不能修补密实，容易造成日后的反复修补；修补部位不能快速实现有效熔接，影响施工质量。
发明内容
本发明目的是提供一种复合结合硅质热修补料，提高热修补材料的整体使用性能。
一种复合结合硅质热修补料，其重量百分比为：45-55％的硅质熟料骨料，8-12％的硅质熟料粉料，20-30％的天然硅石粉，8-12％的复合结合剂，3-5％的增塑剂，1-1.5％的分散剂。
所述硅质熟料骨料、硅质熟料粉料为废旧大碹硅砖(SiO2≥95％)、熔融石英管或熔融石英块(SiO2≥98％)按粒度加工而成，可以是一种，也可以是两者混合物。这些原料为外形或外观有缺陷的次品，或拆窑后经严格拣选的大碹硅砖，要求表面干净无附着物，砖体未被侵蚀未变质。加工成的硅质熟料骨料粒度要求大于0.088mm且小于5mm，硅质熟料粉料200目筛余小于5％。用废旧大碹硅砖、熔融石英管或熔融石英块作主要原料，不仅实现废旧利用，节约了能源；而且提前完成了晶型转换，不会带来晶型转换引发的体积膨胀；同时，由于材质与硅砖相同或相近，容易实现与窑体的有效熔接。
所述天然硅石为五台硅石(SiO2≥96％)，要求严格拣选，必要时进行冲洗，除去表面红色胶泥和其它杂质，破碎后进行粉磨，要求200目筛余小于5％。通过控制天然硅石粉的加入量可以调节矿化反应速度，促进低温烧结，同时可以起到微膨胀的作用。
所述复合结合剂为SiO2质陶瓷结合剂+磷酸或磷酸盐化学结合剂复合而成，其质量百分比为：SiO2质陶瓷结合剂10-20％，磷酸或磷酸盐化学结合剂80-90％。本发明采用湿法球磨制备SiO2质陶瓷结合剂。原理为：利用机械磨细活化法，在机械力作用下，促使石英表面出现非晶质现象，由于液相和固相间的相互作用，在高分散的SiO2表面上产生硅烷醇基，在水中会分解为Si-O-H+，因此在悬浮液中产生氢结合；在干燥过程中脱水形成硅氧烷网状结构，从而发生聚凝反应。磷酸具有分散和减水作用，以及促进SiO2转化的矿化作用，特别是它与含水SiO2的化合作用，使得硅质热修补料高温强度及其它高温性能得到显著提高。
所述增塑剂为白粘土或膨润土，同时起助烧结和黏结作用。分散剂为硅灰。
制备如上所述复合结合硅质热修补料的技术方案为，在粒度级配合理的硅质熟料骨料、硅质熟料粉料及天然硅石粉中加入适量的增塑剂和分散剂，再加入湿法制备的SiO2质陶瓷结合剂和磷酸或磷酸盐化学结合剂构成的复合结合剂。其制备方法为：将所有材料备齐并称量好以后，先将硅质熟料骨料、硅质熟料粉料、天然硅石粉、增塑剂、分散剂按比例倒入混碾机中混合，混合均匀后加入相应数量的复合结合剂，再充分混合即可。
使用本发明生产的硅质热补料在常温下呈可塑泥料状态，塑性及黏结力强，利于热修操作；遇热立即硬化，并能与原砖砌体牢固粘结在一起，实现高温下与原砖有效“熔接”，同时，复合结合剂的使用，在高温条件下充分发挥作用，使热修补料结构强度和其它各项性能指标提高，延长窑炉的使用寿命。
使用本发明生产的硅质热修补料，各项理化性能见下表：
| 项目 | 指标 |
| 耐火度，℃ | ≥1750 |
| 荷重软化点，℃ | ≥1710 |
| 体积密度，g/cm3 | ≥1.70 |
| 线变化率，％ 1450℃×3h | ≤±0.2 |
| 耐压强度，MPa 110℃烘干1450℃烧后 | ≥30≥35 |
由上表可看出，由于本产品所用原料已经完成晶型转变，高温时不会发生体积变化，而且实现了废旧利用，节约了能源；超细SiO2质陶瓷与磷酸的复合结合剂的使用，不仅高温结合强度高，而且耐火度与优质硅砖相比提高了50℃。综上所述，本发明所述产品具有极佳的高温性能及高温稳定性，其使用对玻璃窑炉的安全、增寿具有重大意义。本产品亦可用作冷修时填塞或砌筑不适宜于硅砖砌筑的部位。
具体实施方式
实施例1
制备本发明的硅质热补料：准备并称量占原料总重47％的硅质熟料骨料(用SiO2含量为95.0％的废旧硅砖加工至要求粒度)，11％的硅质熟料粉料(SiO2含量为95.0％的废旧硅砖加工制备)；26％的天然硅石粉(SiO2含量为96.0％)，3.5％的白粘土，1.5％的硅灰(SiO2含量为92.0％)，11％的复合结合剂。其中，天然硅石粉200目通筛率为98％，硅质熟料粉料200目通筛率为99％，白粘土325目通筛率为98％。将硅质熟料骨料、硅质熟料粉料、天然硅石粉、白粘土、硅灰按比例倒入混碾机混合，充分搅拌后，将准备好的复合结合剂缓慢加入后继续搅拌，直至混合充分，装袋即可。使用前需进行二次混练，以达到施工的最佳效果。
实施例2
制备本发明的硅质热补料：准备49％的硅质耐火骨料(用SiO2含量为98.0％的熔融石英加工至要求粒度)，11％硅质熟料粉料(用SiO2含量为98.0％的熔融石英加工制备)；25％的天然硅石粉(SiO2含量为96.0％)，3.5％的膨润土，1.2％的硅灰(SiO2含量为92.0％)，10.3％的复合结合剂。其中天然硅石粉200目通筛率为98％，硅质熟料粉料200目通筛率为99％，膨润土325目通筛率为98％。将硅质熟料骨料、硅质熟料粉料、天然硅石粉、膨润土、硅灰按比例倒入混碾机混合，充分搅拌后，将准备好的复合结合剂缓慢加入后继续搅拌，直至混合充分，装袋即可。使用前需进行二次混练，以达到施工的最佳效果。
实施例3
制备本发明的硅质热补料：准备51％的硅质熟料骨料(用SiO2含量为98.0％的熔融石英加工至要求粒度)，10％的硅质熟料粉料(用SiO2含量为98.0％的熔融石英加工制备)；25％的天然硅石粉(SiO2含量为96.0％)，2.5％的膨润土，1.5％的白粘土，1.0％的硅灰(SiO2含量为92.0％)，9％的复合结合剂。其中天然硅石粉200目通筛率为98％，硅质熟料200目通筛率为99％，膨润土、白粘土325目通筛率为98％。将硅质熟料骨料、硅质熟料粉料、天然硅石粉、膨润土、白粘土、硅灰按比例倒入混碾机混合，充分搅拌后，将准备好的复合结合剂缓慢加入后继续搅拌，直至混合充分，装袋即可。使用前需进行二次混练，以达到施工的最佳效果。
实施例4
制备本发明的硅质热补料：准备53％的硅质熟料骨料(用SiO2含量为95.0％的废旧硅砖加工至要求粒度)，10％硅质熟料粉料(用SiO2含量为95.0％的废旧硅砖加工制备)；24％的天然硅石粉(SiO2含量为96.0％)，1.5％的膨润土，2.5％的白粘土，1.0％的硅灰(SiO2含量为92.0％)，8％的复合结合剂。其中天然硅石粉200目通筛率为98％，硅质熟料200目通筛率为99％，膨润土、白粘土325目通筛率为98％。将硅质熟料骨料、硅质熟料粉料、天然硅石粉、膨润土、白粘土、硅灰按比例倒入混碾机混合，充分搅拌后，将准备好的复合结合剂缓慢加入后继续搅拌，直至混合充分，装袋即可。使用前需进行二次混练，以达到施工的最佳效果。
Claims (6)
1.一种复合结合硅质热修补料，其特征是硅质热修补料的重量百分比为：45-55％的硅质熟料骨料，8-12％的硅质熟料粉料，20-30％的天然硅石粉，8-12％的复合结合剂，3-5％的增塑剂，1-1.5％的分散剂。
2.如权利要求1所述一种复合结合硅质热修补料，其特征是所述硅质熟料骨料、硅质熟料粉料为SiO2≥95％的废旧大碹硅砖或SiO2≥98％的熔融石英管或熔融石英块，或废旧大碹硅砖与熔融石英管或块的混合物，大碹硅砖要求表面干净无附着物，砖体未被侵蚀未变质；加工成的硅质熟料骨料粒度要求大于0.088mm且小于5mm，硅质熟料粉料200目筛余小于5％。
3.如权利要求1所述一种复合结合硅质热修补料，其特征是所述天然硅石为SiO2≥96％的五台硅石，要求严格拣选，进行冲洗，除去表面红色胶泥和其它杂质，破碎后进行粉磨，要求200目筛余小于5％。
4.如权利要求1所述一种复合结合硅质热修补料，其特征是所述复合结合剂为SiO2质陶瓷结合剂+磷酸或磷酸盐化学结合剂复合而成，其质量百分比为：SiO2质陶瓷结合剂10-20％，磷酸或磷酸盐化学结合剂80-90％。
5.如权利要求1所述一种复合结合硅质热修补料，其特征是所述增塑剂为白粘土或膨润土，分散剂为硅灰。
6.一种制备如权利要求1所述复合结合硅质热修补料的方法。其特征是将所有材料备齐并称量好以后，先将硅质熟料骨料、硅质熟料粉料、天然硅石粉、增塑剂、分散剂按比例倒入混碾机中混合，混合均匀后加入相应数量的复合结合剂，再充分混合即可。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANXI GAOKE REFRACTORY MATERIAL CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: TAIYUAN GAOKE REFRACTORY MATERIALS CO., LTD. Effective date: 20101022 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20101022 Address after: 030006 No. 280, Changzhi Road, hi tech Zone, Shanxi, Taiyuan Applicant after: Shanxi Gaoke Refractories Co., Ltd. Address before: 030006 No. 280, Changzhi Road, hi tech Zone, Shanxi, Taiyuan Applicant before: Taiyuan Gaoke Refractory Materials Co., Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 030100 Yangqu County, Shanxi province finance street, No., No. 5 Patentee after: Shanxi Gaoke Refractories Co., Ltd. Address before: 030006 No. 280, Changzhi Road, hi tech Zone, Shanxi, Taiyuan Patentee before: Shanxi Gaoke Refractories Co., Ltd. |