CN101602595A - 硅溶胶结合刚玉浇注料及制备耐磨预制件的方法 - Google Patents

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秦炳文
周安宏
胡波
张顺庆
张�诚
李纪伟
石凯
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Abstract

本发明涉及一种硅溶胶结合刚玉浇注料及利用该浇注料制备耐磨预制件的方法。该浇注料含粒度0.044~8mm白刚玉78~95%、三氧化二铝超细粉6~10%、硅溶胶5~10%、稳定剂0.01~0.05%%;以其制备耐磨预制件包括原料拣选、破碎、干混加硅溶胶搅拌、浇注、养护烘烤等步骤。该浇注料具有抗震性能强,热膨胀系数小,导热率低、使用寿命长等优点,其残余抗折强度保持率提高15%~20%;本发明浇注料以硅溶胶取代水泥,利用其高度分散的纳米级活性SiO2和Al2O3反应生成热震性能优异的莫来石相,不引入高温下产生低熔点相的杂质,改善了刚玉质浇注料的热震稳定性,同时还能降低其生产成本。

Description

硅溶胶结合刚玉浇注料及制备耐磨预制件的方法
技术领域
本发明涉及耐火材料领域,尤其涉及一种硅溶胶结合刚玉浇注料及利用该 浇注料制备耐磨预制件的方法。 背景技术
耐磨预制件就是用浇注料浇注成型的耐磨砖,多为铝铬质耐火材料一强度 高、耐磨性好、高温性能优异;但是抗热振稳定性比较差,只能用于温度变化 不剧烈的地方,如加热炉出钢平台砖。而刚玉质浇注料具有优良的高温性能, 在冶金、建材、石化等行业得到了广泛的应用。但现有的刚玉质浇注料常采用 铝酸钙水泥作为结合剂,并加入Si02微粉以提高其流动性,这导致在使用条件下 浇注料基质中由于生成钙长石和钙黄长石,在较低的温度下出现液相,从而影 响其高温强度和抗侵蚀性。近年来,国外报道了一些溶胶结合耐火浇注料的研 究,如Subrata Baneqee.耐火材料技术的近期发展[J].姚会甫,译.世界钢 铁,2005(5): 58〜62.而国内相关报道不多,如曾伟,王玺堂,张保国.添加
剂对硅溶胶结合刚玉浇注料流动性和常温物理性能的影响.武汉科技大学学报, 第31巻第6期,2008年12月。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种抗震性能强,热膨胀系数小,导热率 低、使用寿命长的溶胶结合刚玉浇注料。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
以硅溶胶取代水泥,利用其高度分散的纳米级活性Si02和Al203反应生成热
震性能优异的莫来石相,以此来以高其热震稳定性。
一种硅溶胶结合刚玉浇注料,所述浇注料含有如下原料成分-
4原料 粒度分布 重量百分比
白刚玉 0.044〜8, 80〜95%
三氧化二铝超细粉《5um 2〜10%
硅溶胶 2〜10%
稳定剂 0.01〜0.05% 所述浇注料含有如下原料成分-
原料 粒度分布 重量百分比
白刚玉 0.044〜8rnrn 80〜88%
三氧化二铝超细粉《5um 6〜10%
硅溶胶 5〜10%
稳定剂 0. 02〜0. 05%
所述浇注料含有如下原料成分:
原料 粒度分布 重量百分比
白刚玉 0.044〜8rnrn 87〜95%
三氧化二铝超细粉《5um 2〜7%
硅溶胶 2〜7%
稳定剂 0.01〜0.03%
在所述白刚玉原料中,粒度分布在5〜8mm、 3〜5mm、 1〜3mm、 0. 044〜lram 的白刚玉的重量比为3〜4: 3〜4: 3〜4: 3〜5。 所述硅溶胶为碱性硅溶胶。
所述稳定剂为三乙醇胺、乌洛托品、六亚甲基四胺、碳酰胺中的至少一种。 以上述硅溶胶结合刚玉浇注料制备耐磨预制件的方法如下:
(1) 精选各种所需要的原料;
(2) 将白刚玉、三氧化二铝破碎或磨碎,并根据所需要的粒度进行筛分; (3 )按上述原料配比将白刚玉、三氧化二铝超细粉置入搅拌机进行干混2〜
8分钟,将对应比例的稳定剂与硅溶胶混匀后再加入到上述干料中混合搅拌均匀;
(4) 将搅拌好的浇注料注入对应的预制件模具中,边加料边振动,使浇注 料均匀填充整个模具,加完料后再振动至无大量气泡排出时为止;
(5) 常温静置养护12〜24小时以后脱模,在150〜20(TC的温度下烘烤24〜 36小时后即成。
本发明具有积极有益的效果:
硅溶胶具有粘结力强、耐高温(1500〜1600° C)等优点,作为无水泥刚玉 浇注料的结合剂,不引入高温下产生低熔点相的杂质,改善了刚玉质浇注料的 热震稳定性,同时还能降低其生产成本。
利用本发明浇注料制备成的耐磨预制件具有抗震性能强,热膨胀系数小,导 热率低、使用寿命长等优点,其残余抗折强度保持率比普通耐磨预制件提高 15%〜20%。其性能指标详见表l。
表1本发明硅溶胶结合刚玉浇注料的主要技术性能指标
理化指标
化学成分 AL203 》94
Si02 2〜4
体积密度(g/cm3) 1600°CX3h 》3.25
重烧线变化率(%) 1600°CX3h 0〜+0. 5
冷态抗折强度(MPa,》) 1600。CX3h 20
热态抗折强度(MPa,》) 1450°CX3h 7.5
冷态耐压强度(MPa,》) 1600°CX3h 1500
具体实施方式
实施例1 一种硅溶胶结合刚玉浇注料,含有如下原料成分(以重量百分比计,下同):
粒度0. 044〜8mm的白刚玉(氧化铝含量》98%) 85%、三氧化二铝超细粉(《 5um) 5%、碱性硅溶胶(JN-30) 4.96%、六亚甲基四胺O. 02%、三乙醇胺O. 02%, 粒度分布在5〜8mm、 3〜5mm、 1〜3mm、 0. 044〜1咖的白刚玉的重量比为3: 3: 3: 5。
以上述硅溶胶结合刚玉浇注料制备耐磨预制件的方法: (1)精选各种所需要的原料;
(2 )将白刚玉、三氧化二铝破碎或磨碎,并根据所需要的粒度进行筛分(在 施工条件允许的情况下,增加大颗粒加入量,提高最大粒径,相应减少细颗粒 的加入量,能提高浇注料的耐磨性能);
(3) 按上述原料配比将白刚玉、三氧化二铝超细粉、置入搅拌机进行干混 4分钟,同时将对应比例的六亚甲基四胺、三乙醇胺与碱性硅溶胶(JN-30)混 匀后,再加入到干混后的干料中混合搅拌均匀;
(4) 将搅拌好的浇注料注入对应的预制件模具中,边加料边振动,使浇注 料均匀填充整个模具,加完料后再振动至无大量气泡排出时为止;
(5) 常温静置养护24小时以后脱模,在150〜20(TC的温度下烘烤36小时 后即成。
实施例2 —种硅溶胶结合刚玉浇注料,含有如下原料成分: 粒度0.044〜8鹏的白刚玉(氧化铝的含量》98%) 80%、三氧化二铝超细粉 (《5um) 10%、碱性硅溶胶9.99%、六亚甲基四胺0.01%,粒度分布在5〜8mm、 3〜5咖、1〜3腿、0.044〜lrnrn的白刚玉的重量比为4: 4: 4: 5。
以上述硅溶胶结合刚玉浇注料制备耐^l预制件的方法与实施例1基本相同。 实施例3 —种硅溶胶结合刚玉浇注料,含有如下原料成分: 粒度0.044〜8mm的白刚玉(氧化铝的含量》98%) 95%、三氧化二铝超细粉 (《5um) 2.95%、碱性硅溶胶(JN-30) 2%、六亚甲基四胺0.02%、三乙醇胺 0.03%,粒度分布在5〜8mm、 3〜5mm、 1〜3mm、 0.044〜lmm的白刚玉的重量比为l: 1: 1: 1。
以上述硅溶胶结合刚玉浇注料制备耐磨预制件的方法与实施例1基本相同。 实施例4 一种硅溶胶结合刚玉浇注料,含有如下原料成分:
粒度0.044〜8腿的白刚玉(氧化铝的含量>98%) 90%、三氧化二铝超细粉 (《5 u m) 6%、碱性硅溶胶3. 97%、三乙醇胺0. 3%,粒度分布在5〜8mm、 3〜5mm、 1〜3mm、 0. 044〜l咖的白刚玉的重量比为3: 3: 4: 5。
以上述硅溶胶结合刚玉浇注料制备耐磨预制件的方法与实施例1基本相同。 实施例5 —种硅溶胶结合刚玉浇注料,含有如下原料成分: 粒度0.044〜8mm的白刚玉(氧化铝的含量》98%) 81%、三氧化二铝超细粉 (《5um) 9.98%、碱性硅溶胶9%、碳酰胺0. 01%、乌洛托品0.01%,粒度分布 在5〜8mm、 3〜5咖、1〜3mm、 0. 044〜lmm的白刚玉的重量比为4: 3: 3: 5。 以上述硅溶胶结合刚玉浇注料制备耐磨预制件的方法: (1)精选各种所需要的原料;
(2 )将白刚玉、三氧化二铝破碎或磨碎,并根据所需要的粒度进行筛分(在 施工条件允许的情况下,增加大颗粒加入量,提高最大粒径,相应减少细颗粒 的加入量,能提高浇注料的耐磨性能);
(3) 按上述原料配比将白刚玉、三氧化二铝超细粉置入搅拌机进行干混5 分钟,同时将对应比例的碳酰胺、乌洛托品与碱性硅溶胶混合均匀后,再加入 干混后的干料中混合搅拌均匀;
(4) 将搅拌好的浇注料注入对应的预制件模具中,边加料边振动,使浇注 料均匀填充整个模具,加完料后再振动至无大量气泡排出时为止;
(5) 常温静置养护15小时以后脱模,在160〜20(TC的温度下烘烤30小时
后即成。
实施例6 —种硅溶胶结合刚玉浇注料,含有如下原料成分: 粒度0.044〜8mm的白刚玉(氧化铝的含量》98%) 92%、三氧化二铝超细粉 (《5um) 4.95%、碱性硅溶胶3.93%、碳酰胺0.01%、乌洛托品0.01%,粒度分布在5〜8腿、3〜5mm、 1〜3mm、 0. 044〜lmm的白刚玉的重量比为3: 4: 4: 4。 以上述硅溶胶结合刚玉浇注料制备耐磨预制件的方法与实施例5基本相同。 实施例7 —种硅溶胶结合刚玉浇注料,含有如下原料成分: 粒度0.044〜8mm的白刚玉(氧化铝的含量》98%) 88%、三氧化二铝超细粉 (《5um) 5.86%、碱性硅溶胶6%、乌洛托品0. 04%,粒度分布在5〜8mm、 3〜 5咖、1〜3mm、 0. 044〜lmm的白刚玉的重量比为4: 3: 4: 3。
以上述硅溶胶结合刚玉浇注料制备耐磨预制件的方法与实施例5基本相同。 实施例8 —种硅溶胶结合刚玉浇注料,含有如下原料成分-粒度0.044〜8咖的白刚玉(氧化铝的含量》98%) 94%、三氧化二铝超细粉 (《5wm) 2.53%、碱性硅溶胶3.42%、六亚甲基四胺0.02%、乌洛托品0. 03%, 茅立度分布在5〜8iran、 3〜5mm、 1〜3nim、 0. 044〜1腿的白刚玉的重量比为3: 3: 4: 5。
以上述硅溶胶结合刚玉浇注料制备耐磨预制件的方法与实施例1基本相同。 实施例9 一种硅溶胶结合刚玉浇注料,含有如下原料成分: 粒度0.044〜8mm的白刚玉(氧化铝的含量>98%) 94%、三氧化二铝超细粉 (《5^m) 2.97%、碱性硅溶胶3%、三乙醇胺0.03%,粒度分布在5〜8mm、 3〜 5mm、 1〜3mm、 0. 044〜1咖的白刚玉的重量比为3: 3: 4: 4。
以上述硅溶胶结合刚玉浇注料制备耐磨预制件的方法与实施例1基本相同。 实施例IO —种硅溶胶结合刚玉浇注料,含有如下原料成分: 粒度0.044〜8mm的白刚玉(氧化铝的含量》98%) 82%、三氧化二铝超细粉 (《5iim) 9%、碱性硅溶胶8.96%、碳酰胺0. 01%、三乙醇胺0.03%,粒度分布 在5〜8咖、3〜5ram、 1〜3咖、0. 044〜lrnrn的白刚玉的重量比为3: 4: 3: 5。 以上述硅溶胶结合刚玉浇注料制备耐磨预制件的方法与实施例1基本相同。 实施例11 一种硅溶胶结合刚玉浇注料,含有如下原料成分: 粒度0.044〜8咖的白刚玉(氧化铝的含量》98%) 93%、三氧化二铝超细粉 (《5um) 3.52%、碱性硅溶胶3.43%、六亚甲基四胺0.02%、碳酰胺0. 02%、
9乌洛托品0.01%,粒度分布在5〜8腿、3〜5mm、 1〜3mm、 0. 044〜lmm的白刚玉
的重量比为3: 3: 4: 4。
以上述硅溶胶结合刚玉浇注料制备耐磨预制件的方法与实施例2基本相同。 实施例12 —种硅溶胶结合刚玉浇注料,含有如下原料成分: 粒度0.044〜8mm的白刚玉(氧化铝的含量》98%) 88%、三氧化二铝超细粉 (《5lim) 6%、碱性硅溶胶5.96%、六亚甲基四胺O. 03%、乌洛托品0. 01%,粒
度分布在5〜8mm、 3〜5mm、 1〜3mm、 0. 044〜lmm的白刚玉的重量比为3: 3: 4:4。
以上述硅溶胶结合刚玉浇注料制备耐磨预制件的方法与实施例1基本相同。 实施例13 —种硅溶胶结合刚玉浇注料,含有如下原料成分:
粒度0.044〜8mm的白刚玉(氧化铝的含量》98%) 86%、三氧化二铝超细粉 (《5lim) 7.6%、碱性硅溶胶6.35%、六亚甲基四胺0.02%、碳酰胺0.01%、 乌洛托品0. 01%、三乙醇胺0. 01%,粒度分布在5〜8咖、3〜5mm、 1〜3mm、 0. 044〜
l咖的白刚玉的重量比为4: 3: 4: 3。
以上述硅溶胶结合刚玉浇注料制备耐磨预制件的方法与实施例1基本相同。
实施例14 一种硅溶胶结合刚玉浇注料,含有如下原料成分:
粒度0.044〜8mm的白刚玉(氧化铝的含量》98%) 84%、三氧化二铝超细粉 (《5nm) 6.86%、碱性硅溶胶9%、乌洛托品0. 04%,粒度分布在5〜8咖、3〜 5咖、1〜3mm、 0. 044〜lram的白刚玉的重量比为3: 4: 3: 4。
以上述硅溶胶结合刚玉浇注料制备耐磨预制件的方法与实施例1基本相同。 实施例15 —种硅溶胶结合刚玉浇注料,含有如下原料成分: 粒度0.044〜8咖的白刚玉(氧化铝的含量>98%) 87%、三氧化二铝超细粉 (《5nm) 5%、碱性硅溶胶6.97%、碳酰胺0. 01%、乌洛托品0. 01%、三乙醇胺 0.01%,粒度分布在5〜8ram、 3〜5咖、1〜3mm、 0.044〜1咖的白刚玉的重量比 为3: 3: 4: 3。

Claims (7)

1.一种硅溶胶结合刚玉浇注料,其特征在于,所述浇注料含有如下原料成分: 原料 粒度分布 重量百分比 白刚玉 0.044~8mm 80~95% 三氧化二铝超细粉 ≤5μm 2~10% 硅溶胶 2~10% 稳定剂 0.01~0.05%。
2.根据权利要求1所述的硅溶胶结合刚玉浇注料,其特征在于,所述浇注料含有如下原料成分: 原料 白刚玉粒度分布0. 044〜8rnrn三氧化二铝超细粉《5um硅溶胶稳定剂重量百分比 80〜88% 6〜10% 5〜10%0.02〜0.05% 。
3.根据权利要求2所述的硅溶胶结合刚玉浇注料,其特征在于,所述浇注料含有如下原料成分: 原料 白刚玉粒度分布0. 044〜8咖三氧化二铝超细粉《5um硅溶胶稳定剂重量百分比 87〜95% 2〜7% 2〜7%0.01〜0.03%
4.根据权利要求1〜3任意一项权利要求所述的硅溶胶结合刚玉浇注料,其特征在于,在所述白刚玉原料中,粒度分布在5〜8mm、 3〜5mm、 1〜3mm、 0. 044〜 lmm的白刚玉的重量比为3〜4: 3〜4: 3〜4: 3〜5。
5. 根据权利要求4所述的硅溶胶结合刚玉浇注料,其特征在于,所述硅溶 胶为碱性硅溶胶。
6. 根据权利要求5所述的硅溶胶结合刚玉浇注料,其特征在于,所述稳定 剂为三乙醇胺、乌洛托品、六亚甲基四胺、碳酰胺中的至少一种。
7. —种利用权利要求1所述的硅溶胶结合刚玉浇注料制备耐磨预制件的方 法如下:(1) 精选各种所需要的原料;(2) 将白刚玉、三氧化二铝破碎或磨碎,并根据所需要的粒度进行筛分;(3) 按上述原料配比将白刚玉、三氧化二铝超细粉置入搅拌机进行干混2〜 8分钟,将对应比例的稳定剂与硅溶胶混匀后再加入到上述干料中混合搅拌均 匀;(4) 将搅拌好的浇注料注入对应的预制件模具中,边加料边振动,使浇注 料均匀填充整个模具,加完料后再振动至无大量气泡排出时为止;(5) 常温静置养护12〜24小时以后脱模,在150〜20(TC的温度下烘烤24〜 36小时后即成。
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