CN102030551B - 一种含均质料的刚玉-莫来石质高强耐磨浇注料 - Google Patents

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Abstract

一种含均质料的刚玉-莫来石质高强耐磨浇注料，属于高温耐磨耐火材料领域。原料由高铝均质料、氧化铝微粉、二氧化硅微粉、纯铝酸钙水泥以及外加剂等组成，其中均质料为：Al2O3含量为70～90％，体积密度为2.9～3.5g·cm-3。特点是采用低吸水率、低气孔率以及高均匀性的人工合成均质料替代传统高吸水率、高气孔率以及均匀性差的烧结矾土熟料或者刚玉和莫来石的复合原料体系，生产出了均质的刚玉-莫来石质高强耐磨浇注料。该材料采用浇筑施工的方法，施工性能好、强度高、耐磨性好，而且现场使用效果最佳，这有利于延长炉衬的使用寿命，提高高温窑炉的利用效率。广泛应用于高炉、热风炉、循环流化床、垃圾焚烧炉、催化裂化装置等热工设备的易磨损、渗透及侵蚀部位。

Description

一种含均质料的刚玉-莫来石质高强耐磨浇注料
技术领域
本发明属于高温耐磨耐火材料领域，特别是发明了采用低吸水率、低气孔率以及高均匀性的人工合成均质料替代刚玉、莫来石原料直接复合使用的体系或者高吸水率、高气孔率以及均匀性差的烧结矾土天然原料，研制出了含高铝均的刚玉-莫来石质系高耐磨浇注料。该材料采用浇注施工的方法，可广泛应用于高炉、热风炉、循环流化床、垃圾焚烧炉、催化裂化装置等热工设备的易磨损、渗透及侵蚀部位。
技术背景
高炉、热风炉、循环流化床、垃圾焚烧炉、催化裂化装置等热工设备的易磨损、渗透及侵蚀部位，是高温设备的关键部位，直接影响高温炉衬的使用寿命和高温设备的利用效率，耐火原料中，刚玉具有高熔点、高强度和高耐磨性的特点，莫来石材料具有热震稳定性好的特性，因此，刚玉-莫来石系材料是理想的耐磨耐火浇注料之一。
传统的刚玉-莫来石系耐磨耐火浇注料骨料主要以两种形式，一种是直接采用刚玉和莫来石原料复合继配使用，一种是使用矿物相由刚玉和莫来石相组成的烧结矾土熟料天然原料，其原料配比为：刚玉-莫来石或烧结铝矾土原料(8～5mm)5～15％、(5～3mm)5～15％、(3～1mm)10％～20％、(1mm＞)10％～25％、(0.088mm＞)的细粉5～15％、氧化铝微粉2～10％、二氧化硅微粉2～6％、纯铝酸钙水泥1～8％、其余外加剂0.2～0.5％。体积密度2.8g/cm3，热传导率1.6W.m-1.K-1。但是，直接采用刚玉和莫来石原料复合继配使用时，由于刚玉和莫来石都是高温相，不易烧结，中低温时，结合强度低，耐磨性能不好。而传统的高铝矾土熟料是天然原料，随着产地的差异，原料组成不同，尤其是杂质种类和含量差异较大，而且，受传统的烧成工艺和人工拣选工艺的影响，高铝矾土熟料具有质量不够稳定，加工不够精细，均匀性差等特点，这严重影响了耐磨耐火浇注料性能指标的稳定性和损毁速率的均匀性，尤其在杂质集中或者低档烧结矾土熟料混入时，会出现高温炉衬局部磨损、渗透及侵蚀过快等问题，严重降低了耐磨材料的使用寿命和高温窑炉的利用系数。
均质类材料是对现有矾土天然原料通过均化工艺和适当高温煅烧，从而达到结构、性能和质量的稳定、均匀，避免杂质集中的现象。高铝矾土基的均质料，国外主要为美国的含氧化铝50％～70％的系列均质矾土熟料(牌号为Mulcoa)，是C.E.公司在Georgia州利用当地和附近的高铝矾土，经过湿法挤压成型，在回转窑高温煅烧制成，英国牌号为Molochite的均质料(Al2O3含量为42％～44％)是利用当地高岭土，漂洗、净化后压坯并在隧道窑烧成。在九十年代中期，美国C.E.公司在贵州建厂，利用当地资源生产高纯均质矾土熟料，Al2O3含量90％～93％(牌号为α-Star)。我国在“八·五”攻关中，根据我国矾土的铝含量和杂质特点，进行过高铝矾土均化料的研究开发工作，逐渐开发了Al2O3含量为70％～90％的均质料，体积密度为2.9～3.5g·cm-3。人工合成均质料，具有低气孔率、低吸水率、体积密度高以及高均匀性等特点。
关于均质料的应用已经逐渐展开，而采用Al2O3含量为70％～90％的均质料替代传统烧结矾土熟料或者刚玉-莫来石混合原料，开发低气孔率、低吸水率和高稳定性的耐磨耐火浇注料的报道较少。
发明内容
本发明目的是采用Al2O3含量为70％～90％的均质料替代传统烧结矾土熟料的天然原料或者刚玉-莫来石原料的混合体系，开发低气孔率、低吸水率和高稳定性的耐磨耐火浇注料。
一种含均质料的刚玉-莫未石质高强耐磨浇注料，选用的原料是由均质料(8～5mm、5～3mm、3～1mm、1mm＞和小于0.088mm的细粉)、氧化铝微粉、二氧化硅微粉、纯铝酸钙水泥、三氧化二铬粉、氧化锆粉和聚羧酸分散剂等。
本发明实施方式是按以下配比，称量各种耐火原料，经强制搅拌机搅拌后(并添加4.5～6.5％质量百分比的水量)，将混好的浇注料在特定模具内成型成耐磨检测试样和强度检测试样等，24小时脱模后试样，经110℃24小时烘干后，分别在1100℃热处理3小时，自然冷却后，测量性能指标。
Figure GSB00000830030700031
其中均质料为：Al2O3含量为70～90％，体积密度为2.9～3.5g·cm-3。
Al2O3含量为70％～90％的均质料和烧结特级矾土熟料的主要矿物相均为刚玉、莫来石，但是均质料中刚玉和莫来石相更加紧密结合，这解决了将刚玉原料和莫来石原料复合使用时存在的难烧结的问题，而且，与高气孔率、均匀性差的烧结铝矾土熟料原料相比，使用均质料能保证施工体的均质性，而且能实现低水量、高致命性的高档耐火材料。另外，随着合成工艺的逐渐成熟，成本大大降低，目前已经低于传统特级烧结矾土熟料的价格，产品价格更是远远低于以刚玉和莫来石两种原料开发的耐火材料，具有广阔的市场前景。
具体实施方式：
实例见表1。
表1本发明的实施例
Figure GSB00000830030700041
经现场试用，本发明采用低吸水率、低气孔率以及高均匀性的人工合成均质料替代传统高吸水率、高气孔率以及均匀性差的烧结矾土熟料或者刚玉和莫来石的混合原料，研制出刚玉-莫来石系高耐磨浇注料，不仅施工性能好、强度高、耐磨性好，而且现场使用效果最佳，这有利于延长炉衬的使用寿命，提高高温窑炉的利用效率，具有广阔的市场前景。

Claims (2)

1.一种含均质料的刚玉-莫来石质高强耐磨浇注料，其特征是按以下配比，称量各种耐火原料，经强制搅拌机搅拌后并添加4.5～6.5％质量百分比的水量，将混好的浇注料在特定模具内成型成耐磨检测试样和强度检测试样，24小时脱模后试样，经110℃24小时烘干后，在1100℃热处理3小时，自然冷却后，测量性能指标；
Figure FSB00000830030600011
其中均质料为：Al2O3含量为70～90％，体积密度为2.9～3.5g·cm-3。
2.如权利要求1所述的一种含均质料的刚玉-莫来石质高强耐磨浇注料，其特征是该材料采用浇筑施工的方法，广泛应用于高炉、热风炉、循环流化床、垃圾焚烧炉、催化裂化装置的易磨损、渗透及侵蚀部位。
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