CN101665366B - 一种复合耐磨、抗热震浇注料 - Google Patents
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Abstract
一种采用刚玉、红柱石、莫来石和碳化硅复合制得的复合耐磨、抗热震耐火浇注料,其配方为:5-3mm刚玉 30-40%、3-1mm红柱石+莫来石 15-25%、1-0.088mm 红柱石+莫来石10-20%、<0.088mm碳化硅5-20%、<0.020mm α氧化铝 3-8%、硅灰 2-7%、纯铝酸钙水泥 3-8%、外加减水剂 0.05-0.4%、外加水 4-6%。本发明具有良好的耐磨损、抗热震、耐侵蚀、耐高温、低导热和体积稳定性,适合用于水泥行业的回转窑窑口、喷煤咀,电力行业循环流化床等苛刻部位作为耐火材料使用。
Description
技术领域
本发明为一种采用刚玉、红柱石、莫来石和碳化硅复合制得的耐火浇注料,具有良好的耐磨损、抗热震、耐侵蚀、耐高温、低导热和体积稳定性,适合用于水泥行业的回转窑窑口、喷煤嘴,电力行业循环流化床等苛刻部位作为耐火材料使用。
背景技术
大型新型干法水泥窑中火焰温度高达2000℃,熟料煅烧温度超过1450℃,入窑二次风温接近1200℃。新型干法窑的转速为3-4r.p.m,远远高于传统窑的1-2r.p.m。此外,新型干法窑具有复杂的收尘系统,吸附有挥发性物质的窑内粉尘很难逸出窑外。所以,新型干法窑内碱等挥发性组分含量很高,耐火材料受到强烈的侵蚀。
水泥回转窑的出料口简称窑口。此处,高达1400~1300℃的熟料泄出窑体,二次风进入窑体。窑口材料经受冷热变化速率为4次/min;窑口旋转的线速度可达75M/min。因此,窑口耐火材料受到更为苛刻的高温、热震、冲刷和磨损作用。
新型干法水泥窑插入窑内的煤粉燃烧器的烧咀简称为喷煤咀。目前,煤粉燃烧器已由单风道发展到三~四风道,烧两种以上燃料的还具有五条风道。由于燃烧器强烈的混合作用,煤粉喷出烧咀后与助燃空气充分混合、迅速燃烧。因此,烧咀受强烈的高温、热震,以及二次风携带粉尘的侵蚀和冲刷的作用。
最早,新型干法窑采用高铝质低水泥浇注料,刚玉质低水泥浇注料或高强度刚玉质耐火浇注料作窑口、喷煤咀的衬料,使用寿命不高。以5000t/d回转窑为例,预热器、分解炉、三次风管、篦冷机的耐火材料寿命均可达到10个月甚至一年以上,而窑口寿命一般为6~8个月,喷煤管寿命只有3~4个月。每次停窑更换窑口需要5天左右,少产水泥超过3万T,价值近千万元。所以,需要开发一种适用于窑口。喷煤咀的新型耐火材料。
经过多年努力,各耐火材料厂家先后开发了刚玉-莫来石、刚玉-红柱石、刚玉-碳化硅、莫来石-碳化硅、红柱石-碳化硅等低水泥浇注料,延长了水泥窑窑口、喷煤咀的寿命。但是,这些材料的寿命仍然不能满足客户的要求。特别,在一些使用条件苛刻的窑炉,衬料同时受到高温、侵蚀、热震、冲刷等的作用,将喷煤咀的使用寿命延长到1年简直是不可想象的。
发明内容
本发明的目的在于:研究一种复合耐磨、抗热震浇注料,使其具有良好的耐磨损、抗热震、耐侵蚀、耐高温、低导热和体积稳定性,适合用于水泥行业的回转窑窑口、喷煤咀,以及电力行业循环流化床等苛刻部位作为耐火材料使用。
本发明认为,不能采用一种耐火原料制造出性能符合要求的耐火浇注料:
●刚玉具有良好的耐高温、耐磨损性能。但是,刚玉的抗热震性和耐碱蚀性能不佳。所以,不能主要使用刚玉制造出性能完全符合要求的材料。
●碳化硅具有良好的抗热震、耐磨损性能。但是,碳化硅容易氧化,导热系数又高。所以,不能主要使用碳化硅制造出性能完全符合要求的材料。
●红柱石的转化温度低,转化产生膨胀小,具有适量的微膨胀性能,转化产生的莫来石相和高硅氧玻璃相有利于提高抗热震性。但是,红柱石的耐磨性不佳,抗碱侵蚀性能欠佳。所以,不能主要使用红柱石制造出性能完全符合要求的材料。
●莫来石具有良好的耐高温、抗热震性能。但是,莫来石不具有微膨胀性能,耐磨性不佳,抗碱性能欠佳。所以,也不能主要使用莫来石制造出性能完全符合使用要求的材料。
本发明发现,现有浇注料都是二元复合耐火浇注料,如刚玉-莫来石、刚玉-红柱石、刚玉-碳化硅、莫来石-碳化硅、红柱石-碳化硅浇注料。但是,在刚玉-莫来石(红柱石)-碳化硅系中,不可能仅仅使用两种原料配制出性能完全符合要求的产品,获得满意的使用效果,见表1:
表1 原料性能比较表
刚玉 | 碳化硅 | 红柱石 | 莫来石 | |
耐高温 | 5 | 4 | 4 | 4 |
微膨胀 | 2 | 3 | 5 | 2 |
抗热震 | 2 | 5 | 5 | 5 |
耐磨损 | 5 | 5 | 3 | 3 |
耐碱蚀 | 2 | 5 | 3 | 3 |
抗氧化 | 5 | 3 | 5 | 5 |
低导热 | 3 | 2 | 5 | 4 |
表中,5-优,4-良,3-中,2-差。
由表1可知:
●刚玉是唯一具有良好耐高温性,且具有优异耐磨性的物质。所以,耐火浇注料需要掺加刚玉来保证耐高温烧蚀性能。
●碳化硅是唯一和铝硅系耐火材料复合后产生耐碱性,而且具有优异耐磨性和抗热震性的物质。所以,耐火浇注料需要掺加碳化硅来保证耐碱蚀性能。
●红柱石是唯一具有微膨胀性的原料,且具有良好的热震稳定性和较低的导热系数。所以,耐火浇注料需要掺加红柱石来保证高温体积稳定性能。以免受高温作用后,浇注料出现较大收缩,表面开裂,锚固件受损和衬体垮落。
所以,至少需要采用刚玉、碳化硅、红柱石三种耐火原料,才能配制出具有优良耐磨损、抗热震、耐碱蚀、低导热和高温体积稳定性的耐火浇注料。
根据以上分析,提出下述解决方案,本发明所述的浇注料配方为:
5-3mm刚玉 30-40%
3-1mm红柱石+莫来石 15-25%
1-0.088mm红柱石+莫来石 10-20%
<0.088mm碳化硅 5-20%
<0.020mm α氧化铝 3-8%
硅灰 2-7%
纯铝酸钙水泥 3-8%
外加:
减水剂 0.05-0.4%
水 4-6%
所述红柱石+莫来石为红柱石、莫来石任意比例的混合。
所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磺化萘甲醛聚合物系高效减水剂、磺化三聚氰胺聚合物系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂任意比例的混合。
具体实施方式
实施例1:
采用的配方为:
5-3mm刚玉 30%
3-1mm红柱石+莫来石 25%
1-0.088mm红柱石+莫来石 10-20%
<0.088mm碳化硅 15%
<0.020mmα氧化铝 5%
硅灰 5%
纯铝酸钙水泥 5%
外加:
三聚磷酸钠、磺化萘甲醛聚合物减水剂各 0.1%
水 5%
经过配合,成形,经养护、干燥、热处理测得下述性能指标:110℃×24h热处理:抗折15Mpa,耐压135Mpa。1100℃×3h热处理抗折12Mpa,耐压125Mpa,线变化0.1%。1500℃×3h热处理:抗折12Mpa,耐压130Mpa,线变化+0.2%。耐碱性1级。常温耐磨性5cm3,1100℃风冷7次弹性模量保持率85%。
实施例2:
采用的配方为:
5-3mm刚玉 35%
3-1mm红柱石+莫来石 20%
1-0.088mm红柱石+莫来石 20%
<0.088mm碳化硅 10%
<0.020mmα氧化铝 4%
硅灰 5%
纯铝酸钙水泥 6%
外加:
六偏磷酸钠、磺化三聚氰胺聚合物减水剂各 0.1%
水 4.5%
经过配合,成形,经养护、干燥、热处理测得下述性能指标:110℃×24h热处理:抗折16Mpa,耐压142Mpa。1100℃×3h热处理抗折13Mpa,耐压135Mpa,线变化0.15%。1500℃×3h热处理:抗折12Mpa,耐压130Mpa,线变化+0.2%。耐碱性1级。常温耐磨性5cm3,1100℃风冷7次弹性模量保持率80%。
所配置的浇注料具有良好的性能,对于延长水泥窑窑口、喷煤管用耐火材料的使用寿命,对增大新型干法水泥窑的运转率、以及用于电力工业循环流化床等其他有高耐磨、高抗热震要求的设备都具有很大的实际意义。
Claims (1)
1.一种复合耐磨、抗热震浇注料,其特征在于,所述的浇注料配方为:
5-3mm刚玉 30-40%
3-1mm 红柱石+莫来石 15-25%
1-0.088mm 红柱石+莫来石 10-20%
<0.088mm碳化硅 5-20%
<0.020mmα氧化铝 3-8%
硅灰 2-7%
纯铝酸钙水泥 3-8%
外加减水剂 0.05-0.4%
外加水 4-6%
其中所述红柱石+莫来石为红柱石、莫来石任意比例的混合;所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磺化萘甲醛聚合物系高效减水剂、磺化三聚氰胺聚合物系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂任意比例的混合。
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