CN101747070B

CN101747070B - 耐火喷射浇注料

Info

Publication number: CN101747070B
Application number: CN200910273396A
Authority: CN
Inventors: 潘波
Original assignee: Wuhan Boze High-temperature New Material Co Ltd
Current assignee: Wuhan Boze High-temperature New Material Co Ltd
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2029-12-25
Also published as: CN101747070A

Abstract

本发明公开了一种耐火喷射浇注料，其组分按重量百分比为：矾土颗粒25～45％、矾土细粉5～20％、莫来石颗粒5～30％、莫来石细粉5～20％、刚玉细粉5～25％、铝酸钙水泥1～15％、硅微粉2～8％、α-Al₂O₃微粉2～10％、Cr₂O₃微粉1～10％、SiC粉2～10％和复合外加剂0.1～2.5％，所述复合外加剂包括减水剂、粘合剂和速凝剂。实践证明，本发明的耐火喷射浇注料具有黏附性好、回弹率小、无模具连续施工厚度大、具备施工条件时可在线维修、抗侵蚀好、制造和使用成本低的特点。

Description

耐火喷射浇注料

技术领域

本发明属于热工窑炉用耐火材料，具体地指一种耐火喷射浇注料。

背景技术

目前，国内硫酸行业的焚硫炉、沸腾炉等热工窑炉炉衬所用的耐火材料热震稳定性较差，不仅使得炉衬在烧后容易变形，热剥落严重，而且炉衬松脱后修复难度较大，修复部分与残留砌砖的结合强度较低，易导致炉衬再度松脱，存在热工窑炉大修周期短、耐火炉衬料使用成本高的问题，严重影响热工窑炉的正常周转与调配。专利号为03113433.5的中国专利介绍了一种组份重量配比为：一级矾土骨料＜5mm 65～60％，一级矾土粉料＜0.088mm 16～20％，活性氧化镁＜0.088mm 2～3％，烧结一级镁砂＜0.088mm5～6％，二氧化硅微粉5～6％，外加：多聚磷酸钠盐0.15～0.3％的耐火浇注料。该专利通过在Al₂O₃·SiO₂系耐火材料中添加活性氧化镁以及无水泥分散剂，形成的浇注料具有抗氧化特性，耐垃圾熔融物侵蚀且热稳定性较好的特点。但由于矾土骨料在高温条件下的热震性能不高，使得该浇注料高温条件下结合强度仍然偏低、容易松脱，并且，在实际使用过程中该浇注料连续施工的性能较差，附着性能和抗冲刷性能仍不能满足热工窑炉炉衬的浇注和修补的需要，特别是不能满足对炉顶大面积高厚度修补工作的需要。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种粘附性好、回弹率小、无模具连续施工厚度大、热震稳定性好、抗侵蚀性能好、造价低廉的耐火喷射浇注料。

本发明的耐火喷射浇注料各组分重量百分比为：矾土颗粒25～45％、矾土细粉5～20％、莫来石颗粒5～30％、莫来石细粉5～20％、刚玉细粉5～25％、铝酸钙水泥1～15％、硅微粉2～8％、α-Al₂O₃微粉2～10％、Cr₂O₃微粉1～10％、SiC粉2～10％和复合外加剂0.1～2.5％，其中，所述复合外加剂包括减水剂、粘合剂和速凝剂。

在上述方案中：

所述减水剂为多聚磷酸钠，所述粘合剂为耐热钢纤维、羟甲基纤维素钠中的一种或两种，所述速凝剂为偏硅酸钠、氢氧化钙中的一种或两种。

进一步的，所述矾土颗粒和矾土细粉中Al₂O₃的重量百分含量均为60～85％。

再进一步，所述矾土颗粒由粒度分别为6～3mm、3～1mm和1～0.1mm三种颗粒级配构成，上述三种颗粒级配在矾土颗粒中的重量百分比依次为25～50％、25～45％和15～35％，所述矾土细粉的粒度≤0.088mm。

更进一步，所述莫来石颗粒由粒度分别为6～3mm、3～1mm和1～0.1mm三种颗粒级配构成，上述三种颗粒级配在莫来石颗粒中的重量百分比依次为25～50％、25～45％和15～35％，所述莫来石细粉的粒度≤0.088mm，所述刚玉细粉的粒度≤0.076mm。

将上述原料按所述重量百分比称量，加入到搅拌器内搅拌均匀，即可得到所需的耐火喷射浇注料。

本发明上述各组分的选择及限定原理如下：

莫来石是一种优质的耐火材料，在高温达1800℃时仍很稳定，但是，单采用莫来石做骨料成本很高而且在高温下耐还原气氛性较差；耐火级矾土价格较低且高温化学稳定性好，但在高温下其热震性能较差。本发明采用一定比例的耐火级矾土和具有高热震性能的莫来石搭配后的组合物作骨料，既能提高耐火喷射浇注料整体抗热震性能，增大烧结温度范围，又能确保耐火喷射浇注料的强度和抗化学腐蚀性能。其中，当矾土颗粒和矾土细粉均选用含Al₂O₃的重量百分为60～85％的原材料后，由于其杂质含量低，烧结性更好、吸水率更低、性能更稳定，能显著提高耐火喷射浇注料的整体性能。

加入适量硅微粉能够填充矾土和莫来石基质间的孔隙，加入的铝酸钙水泥与水化产物生成凝胶体，可显著提高耐火喷射浇注料的抗压、抗冲击性能以及粘附性能，能提高单次喷层厚度，延长炉衬的使用寿命。

本发明耐火喷射浇注料采用具有强韧和耐久性及调和性好的刚玉，能增强喷补后耐火喷射浇注料的稳固性，从而增强耐火喷射浇注料一次施工的厚度，特别适合炉顶较大面积的修补。添加的Cr₂O₃微粉经过灼烧之后具有不溶于酸和碱的性能，从而增强本发明耐火喷射浇注料的抗酸碱腐蚀性能。

进一步的，选择粒度为0.1～6mm的矾土颗粒和莫来石颗粒，既可保证耐火喷射浇注料原材料的性能要求，又可改善浇注料的使用性能；采用粒度≤0.088mm的矾土细粉和莫来石细粉以及粒度≤0.076mm的刚玉细粉的混合配料，可提高粉料的填充密实度与力学性能，降低浇注料的气孔率，改善浇注料的抗熔渣的渗透性能。采用上述适当的骨料临界尺寸、骨料级配以及浇注料原材料配比，可以进一步改善浇注料的抗热震性能，提高浇注料的附着性能与结合强度。

为了更进一步完善耐火喷射浇注料施工性能与使用性能，本发明在上述基料中合理添加具有提高强度、改善粘结性、促进凝聚等功能的减水剂、粘合剂和速凝剂组成的复合外加剂。其中，选用多聚磷酸钠作为减水剂，能使耐火喷射浇注料的颗粒分散均匀密实，增强抗渗性和抗侵蚀性；选用耐热钢纤维和/或羟甲基纤维素钠作为粘合剂，可改善耐火喷射浇注料的粘附性，增强粘度和密实性，使耐火喷射浇注料使用时回弹率小、致密度高，但存在凝聚时间较长的不足；适当添加偏硅酸钠和/或氢氧化钙作为速凝剂则可以加快耐火喷射浇注料的凝聚速度，保障在无模具条件下可连续施工，并且可以在厚度较大的场所施工。

本发明的耐火喷射浇注料有益技术效果为：该耐火喷射浇注料具有很好的粘附性能，施工时回弹率小、无模具连续施工厚度大、具备施工条件时可在线维修，修补时能较好的与原炉衬结合，不易再松脱；还具有很好的热抗震性能、很好的抗侵蚀性能，并且，其制造和使用成本低。

实践证明，本发明的耐火喷射浇注料加水高速混合好后可快速絮凝，在炉顶大于200mm厚度处可不使用锚固件进行无模具连续施工，从而解决了现有技术中在热窑炉炉顶较厚度大面积修补工作难的问题。可广泛适用于高炉、焚硫炉、沸腾炉、造气炉和加热炉等热工窑炉炉衬整体浇注或局部快修用，其浇注或修补后的炉衬的使用寿命比市售普通浇注料的使用寿命要长30～45％。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明的耐火喷射浇注料。

实施例1：耐火喷射浇注料的原料组成及重量百分比为：矾土颗粒25％、矾土细粉5％、莫来石颗粒5％、莫来石细粉20％、刚玉细粉19％、铝酸钙水泥1％、硅微粉2％、α-Al₂O₃微粉10％、Cr₂O₃微粉1％、SiC粉10％及由多聚磷酸钠、耐热钢纤维、偏硅酸钠和氢氧化钙构成的复合外加剂共2.0％，其中，所述矾土颗粒由粒度分别为6～3mm、3～1mm和1～0.1mm三种颗粒级配构成，上述三种颗粒级配在矾土颗粒中的重量百分比依次为50％、25％和25％，所述矾土细粉的粒度≤0.088mm，所述刚玉细粉的粒度≤0.076mm。

制备工艺：将上述原料按上述重量百分比称量，加入搅拌器内搅拌均匀，按袋包装即得到所需的耐火喷射浇注料。

采用本发明耐火喷射浇注料与市售耐火喷射浇注料进行工业性对比试验，试验结果表明，单次浇注后，采用本发明耐火喷射浇注料的罐底的使用寿命比采用市售耐火喷射浇注料的罐底的使用寿命提高30％。

实施例2：耐火喷射浇注料的原料组成及重量百分比为：矾土颗粒45％、矾土细粉6％、莫来石颗粒8％、莫来石细粉5％、刚玉细粉5％、铝酸钙水泥3％、硅微粉8％、α-Al₂O₃微粉2％、Cr₂O₃微粉7.9％、SiC粉10％及由多聚磷酸钠、耐热钢纤维和氢氧化钙组成的复合外加剂共0.1％，其中，所述矾土颗粒和矾土细粉含Al₂O₃的重量百分含量均为60～75％，所述矾土颗粒由粒度分别为6～3mm、3～1mm和1～0.1mm三种颗粒级配构成，上述三种颗粒级配在矾土颗粒中的重量百分比依次为40％、45％和15％，所述矾土细粉的粒度≤0.088mm，所述刚玉细粉的粒度≤0.076mm，所述莫来石颗粒由粒度分别为6～3mm、3～1mm和1～0.1mm三种颗粒级配构成，上述三种颗粒级配在莫来石颗粒中的重量百分比依次为25％、40％和35％，所述莫来石细粉的粒度≤0.088mm。

制备工艺同实施例1。

采用本发明耐火喷射浇注料的罐底的使用寿命比采用市售耐火喷射浇注料的罐底的使用寿命提高40％。

实施例3：耐火喷射浇注料的原料组成及重量百分比为：矾土颗粒25％、矾土细粉20％、莫来石颗粒10％、莫来石细粉6％、刚玉细粉10％、铝酸钙水泥15％、硅微粉2％、α-Al₂O₃微粉3％、Cr₂O₃微粉5％、SiC粉2％以及由多聚磷酸钠、羟甲基纤维素和氢氧化钙组成的复合外加剂2％，其中，所述矾土颗粒和矾土细粉含Al₂O₃的重量百分含量均要求为75～85％，所述矾土颗粒由粒度分别为6～3mm、3～1mm和1～0.1mm三种颗粒级配构成，上述三种颗粒级配在矾土颗粒中的重量百分比依次为40％、30％和30％；所述矾土细粉的粒度≤0.088mm，所述刚玉细粉粒度≤0.076mm，所述莫来石颗粒由粒度分别为6～3mm、3～1mm和1～0.1mm三种颗粒级配构成，上述三种颗粒级配在莫来石颗粒中的重量百分比依次为50％、25％和25％，所述莫来石细粉的粒度≤0.088mm。

制备工艺同实施例1。

采用本发明耐火喷射浇注料的罐底的使用寿命比采用市售耐火喷射浇注料的罐底的使用寿命提高42％。

实施例4：耐火喷射浇注料的原料组成及重量百分比为：矾土颗粒25％、矾土细粉5％、莫来石颗粒17％、莫来石细粉5％、刚玉细粉25％、铝酸钙水泥5％、硅微粉3％、α-Al₂O₃微粉2％、Cr₂O₃微粉10％、SiC粉2％以及由多聚磷酸钠、羟甲基纤维素和偏硅酸钠组成的复合外加剂1％，其中，所述矾土颗粒由粒度分别为6～3mm、3～1mm和1～0.1mm三种颗粒级配构成，上述三种颗粒级配在矾土颗粒中的重量百分比依次为25％、40％和35％，所述矾土细粉的粒度≤0.088mm；所述刚玉细粉的粒度≤0.076mm，所述莫来石颗粒由粒度分别为6～3mm、3～1mm和1～0.1mm三种颗粒级配构成，上述三种颗粒级配在莫来石颗粒中的重量百分比依次为40％、45％和15％，所述莫来石细粉的粒度≤0.088mm。

制备工艺同实施例1。

采用本发明耐火喷射浇注料的罐底的使用寿命比采用市售耐火喷射浇注料的罐底的使用寿命提高37％。

实施例5：耐火喷射浇注料的原料组成及重量百分比为：矾土颗粒25％、矾土细粉6％、莫来石颗粒30％、莫来石细粉6％、刚玉细粉10％、铝酸钙水泥2％、硅微粉7％、α-Al₂O₃微粉5％、Cr₂O₃微粉3.5％、SiC粉3％以及由多聚磷酸钠、耐热钢纤维、羟甲基纤维素钠、偏硅酸钠组成的复合外加剂共2.5％，其中，所述矾土颗粒和矾土细粉含Al₂O₃的重量百分含量均要求为60～80％，所述矾土颗粒由粒度分别为6～3mm、3～1mm和1～0.1mm三种颗粒级配构成，上述三种颗粒级配在矾土颗粒中的重量百分比依次为50％、30％和20％，所述矾土细粉的粒度≤0.088mm，所述刚玉细粉的粒度≤0.076mm，所述莫来石颗粒由粒度分别为6～3mm、3～1mm和1～0.1mm三种颗粒级配构成，上述三种颗粒级配在莫来石颗粒中的重量百分比依次为40％、30％和30％，所述莫来石细粉的粒度≤0.088mm。

制备工艺同实施例1。

Claims

1.一种耐火喷射浇注料，其特征在于：该浇注料的组分重量百分比为：矾土颗粒25～45％、矾土细粉5～20％、莫来石颗粒5～30％、莫来石细粉5～20％、刚玉细粉5～25％、铝酸钙水泥1～15％、硅微粉2～8％、α-Al₂O₃微粉2～10％、Cr₂O₃微粉1～10％、SiC粉2～10％和复合外加剂0.1～2.5％，其中，所述复合外加剂包括减水剂、粘合剂和速凝剂；

所述矾土颗粒由粒度分别为6～3mm、3～1mm和1～0.1mm三种颗粒级配构成，上述三种颗粒级配在矾土颗粒中的重量百分比依次为25～50％、25～45％和15～35％；

所述莫来石颗粒由粒度分别为6～3mm、3～1mm和1～0.1mm三种颗粒级配构成，上述三种颗粒级配在莫来石颗粒中的重量百分比依次为25～50％、25～45％和15～35％；

所述矾土细粉的粒度≤0.088mm；

所述莫来石细粉的粒度≤0.088mm；

所述刚玉细粉的粒度≤0.076mm。

2.根据权利要求1所述的耐火喷射浇注料，其特征在于：所述减水剂为多聚磷酸钠，所述粘合剂为耐热钢纤维和羟甲基纤维素钠中的一种或两种，所述速凝剂为偏硅酸钠和氢氧化钙中的一种或两种。

3.根据权利要求1或2所述的耐火喷射浇注料，其特征在于：所述矾土颗粒和矾土细粉中Al₂O₃的重量百分含量均为60～85％。