CN101607829B - 硅复合低蠕变高铝浇注料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅复合超低蠕变高铝浇注料，该浇注料的原料中含有粒度为8～5mm的二级矾土15～25％，粒度为5～3mm的二级矾土10～20％，粒度为3～1mm的二级矾土10～20％，粒度为1～0mm的特级矾土15～25％，粒度为0.074mm的特级矾土5～15％，粒度为0.045mm的特级矾土1～10％，SiO₂微粉1～8％，水合氧化铝1～8％，Si粉1～5％和减水剂0.1～0.3％。本发明产品硅复合超低蠕变高铝浇注料具有良好的体积稳定性、抗蠕变性、强度高等优点，本发明浇注料用于各种工业窑炉，其使用寿命在原来的基础上可延长1～3年，即使用寿命可达到6～10年。

Description

硅复合低蠕变高铝浇注料

一、技术领域：

本发明涉及一种浇注料，特别是涉及一种硅复合低蠕变高铝浇注料。

二、背景技术：

不定形耐火材料是指由合理级配的粒状和粉料状与结合剂共同组成的不经成型和烧成而直接供使用的耐火材料。不定形耐火材料由于具有生产设备投资少、生产率高、无烧成过程的高燃耗和排放问题、可机械化施工、使用灵活、无砖缝、安全性高等优点，因而在世界各国得到了快速的发展，产量逐年增加，新品种和新的施工方法也不断涌现。目前，不定形耐火材料的产量在整个耐火材料中所占的比例，已成为衡量耐火材料行业技术发展水平高低的重要标志。而不定形耐火材料中用量最大、应用广泛的一类就是浇注料，按照材质划分，浇注料中又以高铝质浇注料应用最广、产量最大。高铝质浇注料是指三氧化二铝的含量不小于48％的一类耐火浇注料，该浇注料以原料来源丰富、性能优良，被广泛应用于各种高温工业窑炉，其使用寿命一般为5～7年，其损坏形式主要是剥落，剥落的原因是高铝浇注料长期在高温以及自身荷重的情况下体积变形大，产生裂纹，从而导致掉落，即材料的抗蠕变性大。但是对于高炉、热风炉等大型窑炉均使用低蠕变砖，寿命可延长至15～20年，而对于浇注料的抗蠕变性则涉及很少，对如何降低高铝浇注料的蠕变率更是很少有文献报道。因此，对如何提高高铝浇注料在各种工业窑炉的使用寿命，研究低蠕变高铝浇注料是很有必要的。

截止目前，传统降低蠕变的方法是通过添加三石(蓝晶石、硅线石、红柱石)或石英，利用这些物相自身或与Al₂O₃源反应生成莫来石的膨胀反应，来补偿耐火材料长时间在高温及载荷作用下的体积收缩。

采用添加石英降低蠕变性能的方法，其优点在于比较便宜，与三石类添加剂相比，所提供的SiO₂的活性较小，能够适当延长SiO₂与Al₂O₃源之间的莫来石化反应。其缺点在于对体系中的SiO₂源属于一次性提供，当温度达到莫来石化温度时，反应较为剧烈，使得膨胀反应难以控制，材料内部存在较大应力，甚至会导致结构破坏。一旦SiO₂源消耗尽，材料就会收缩，对稳定材料体积不具有长效性。

采用添加三石类矿物降低蠕变性能的方法，其优点在于原料来源丰富，膨胀量大小可以调整，并且可以利用二次莫来石化进一步提高抵抗收缩的能力。在定形制品中，蓝晶石、红柱石、硅线石均有应用。由于定形制品常采用机压成型，高温收缩通常较小，因此主要以硅线石和红柱石为添加物。对于浇注料而言，采用浇注成型，必须加入满足成型所需流动性的水，因此高温收缩大，宜选用膨胀量大的蓝晶石和硅线石。而蓝晶石的转变温度为1300℃～1350℃，伴随有16～18％的体积膨胀，反应剧烈且不具有长效性，因此难以控制，不能达到改善浇注料抗蠕变性的目的。硅线石的膨胀量较小，为7～8％，与蓝晶石相比更易控制。但其缺点在于反应温度较高，约为1450℃以上，对改善低于此工作温度的高铝浇注料的蠕变性效果不理想，因此也难以奏效。有研究表明，硅线石的粒度越细，其莫来石化开始温度会有所提前，但效果有限，且成本将大幅度提高，可实践性较低。此外，三石类矿物通常含有较多的K₂O、Na₂O、Fe₂O₃、TiO₂等杂质，引入过多杂质对材料的高温性能非常不利。因而，为了耐火材料行业的快速发展，迫切需要研究开发一种成本合理、可实践性的具有低蠕变性能的高铝浇注料。

三、本发明内容：

本发明要解决的技术问题是：提供一种生产成本合理、可实践性的硅复合低蠕变高铝浇注料。

本发明的技术方案是：

本发明提供一种硅复合低蠕变高铝浇注料，所述浇注料含有以下原料组分：

根据上述的硅复合低蠕变高铝浇注料，所述浇注料含有如下原料组分：

根据上述的硅复合低蠕变高铝浇注料，所述浇注料含有如下原料组分：

根据上述的硅复合低蠕变高铝浇注料，所述浇注料含有如下原料组分：

根据上述任一项所述的硅复合低蠕变高铝浇注料，其中所述减水剂为三聚磷酸钠或六偏磷酸钠。

根据上述任一项所述的硅复合低蠕变高铝浇注料，原料中所述二级矾土中Al₂O₃含量≥65％，SiO₂含量≥10％，Fe₂O₃含量≤2％；所述特级矾土中Al₂O₃含量≥85％，SiO₂含量为7.48％，Fe₂O₃含量≤2％；所述SiO₂微粉中SiO₂含量≥92％，Fe₂O₃含量≤0.2％；所述水合氧化铝中Al₂O₃含量≥85％，Fe₂O₃含量≤0.2％；所述Si粉中Si含量≥95％。

本发明硅复合低蠕变高铝浇注料的生产方法与普通浇注料的生产方法相同。

本发明的积极有益效果：

1、本发明采用添加Si粉的方法来达到降低高铝浇注料的蠕变性能，该方法具有以下几点优点：

(1)、在添加Si的体系中，SiO₂的来源属于间接提供，膨胀反应将由Si氧化和莫来石化两个反应进行控制，因此可控制性更强。可在长时间内达到保证耐火材料微膨胀的要求，从而保证了耐火材料在更长的服役期内均具有优良的抗蠕变性。

(2)、Si在高温下氧化时首先反应生成SiO气体，SiO气体将沿气孔向外扩散，当扩散至材料表面氧分压较高的区域，SiO被氧化成SiO₂并沉积在材料表面，氧化生成的SiO₂又与基质中的Al₂O₃发生反应，形成莫来石，伴随一定的体积膨胀，从而在材料表面形成一层致密层，对提高材料的高温性能较为有利。

(3)、Si在800℃左右即开始氧化，生成的SiO₂具有高活性，可与Al₂O₃在中温就开始反应生成莫来石，产生微膨胀，可保证浇注料在整个中高温范围内均具有良好的体积稳定性。

2、本发明所用Si粉更适宜选用较粗粒度的产品，对于成本控制比较有利。

3、本发明产品硅复合低蠕变高铝浇注料具有良好的体积稳定性、抗蠕变性、强度高等优点，本发明产品的理化指标如下：

110℃×24h：体积密度≥2.40g/cm³

            抗折强度≥8Mpa

            耐压强度≥20Mpa

1350℃×3h：抗折强度≥15Mpa

            耐压强度≥100Mpa

            永久线变化率0～0.6％

4、本发明产品硅复合低蠕变高铝浇注料具有较低的蠕变率，其蠕变指标为1350℃×50h，＜0.2％。将本发明浇注料用于各种工业窑炉，其使用寿命在原来的基础上可延长1～3年，即使用寿命可达到6～10年。

四、具体实施方式：

以下实施例仅为了进一步说明本发明，并不限制本发明的内容。

本发明采用的原料二级矾土中Al₂O₃含量≥65％，SiO₂含量≥10％，Fe₂O₃含量≤2％；原料特级矾土中Al₂O₃含量≥85％，SiO₂含量为7.48％，Fe₂O₃含量≤2％；原料SiO₂微粉中SiO₂含量≥92％，Fe₂O₃含量≤0.2％；原料水合氧化铝中Al₂O₃含量≥85％，Fe₂O₃含量≤0.2％；原料Si粉中Si含量≥95％。

实施例1～6：一种硅复合低蠕变高铝浇注料，其原料组成见表一。

表一：实施例1～6的原料组成表

单位：重量百分含量(％)

实施例7～12：一种硅复合低蠕变高铝浇注料，其原料组成见表二。

表二实施例7～12的原料组成表

单位：重量百分含量(％)

实施例13～18：一种硅复合低蠕变高铝浇注料，其原料组成见表三。

表三实施例13～18的原料组成表

单位：重量百分含量(％)

实施例1～18：配制而成的硅复合低蠕变高铝浇注料产品的性能指标如下：

110℃×24h：体积密度≥2.40g/cm³

            抗折强度≥8Mpa

            耐压强度≥20Mpa

1350℃×3h：抗折强度≥15Mpa

            耐压强度≥100Mpa

            永久线变化率0～0.6％

实施例1～18配制而成的硅复合低蠕变高铝浇注料产品的蠕变指标：

1350℃×50h，＜0.2％。

Claims (6)

1.一种硅复合低蠕变高铝浇注料，其特征在于，所述浇注料含有以下原料组分：

。

2.根据权利要求1所述的硅复合低蠕变高铝浇注料，其特征在于，所述浇注料含有如下原料组分：

。

3.根据权利要求1所述的硅复合低蠕变高铝浇注料，其特征在于，所述浇 注料含有如下原料组分：

。

4.根据权利要求1所述的硅复合低蠕变高铝浇注料，其特征在于，所述浇注料含有如下原料组分：

。

5.根据权利要求1～4任一项所述的硅复合低蠕变高铝浇注料，其特征在于：所述减水剂为三聚磷酸钠或六偏磷酸钠。

6.根据权利要求1～4任一项所述的硅复合低蠕变高铝浇注料，其特征在 于：所述二级矾土中Al₂O₃含量≥65％，SiO₂含量≥10％，Fe₂O₃含量≤2％；所述特级矾土中Al₂O₃含量≥85％，SiO₂含量为7.48％，Fe₂O₃含量≤2％；所述SiO₂微粉中SiO₂含量≥92％，Fe₂O₃含量≤0.2％；所述水合氧化铝中Al₂O₃含量≥85％，Fe₂O₃含量≤0.2％；所述Si粉中Si含量≥95％。