CN103496989A - 一种硅溶胶结合浇注料制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅溶胶结合浇注料制备方法，其以焦宝石、矾土为骨料，蓝晶石粉、矾土细粉、SiO₂微粉、a-Al₂O₃微粉、SiC微粉为细粉，采用硅溶胶作结合剂。硅溶胶是粒径从几纳米到数十纳米的多聚硅酸分散体系，当硅溶胶与活性a-Al₂O₃微粉混合时，胶体粒子可吸附在a-Al₂O₃颗粒表面，形成单层饱和分布，同时填充于a-Al₂O₃颗粒间隙，因此，其分散性和渗透性较好，当固化剂水化后形成离子促进硅熔胶凝胶时，导致纳米粒子表面硅烷醇基因发生缩合后反应，干燥后，胶体粒子以化学键（Si-O-Si）相结合，形成稳定的空间网络结构，将Al₂O₃颗粒牢牢的结合在一起，同时，硅溶胶覆盖在固体表面形成稳固的硅溶胶薄膜，因此浇注体的抗折强度、耐压强度较高。

Description

一种硅溶胶结合浇注料制备方法

技术领域

本发明涉及一种硅溶胶结合浇注料制备方法。

背景技术

目前，中间包永久层使用的多为低水泥和无水泥高铝浇注料，低水泥高铝浇注料成型后由于水泥水化后的晶粒长大造成材料相对密实，水分难以排出，固化后一般还需养护6d，折模后进行烘烤时，烘烤不宜过快，一般需要烘炉8d，而无水泥浇注料因常温强度较低，浇注以后需要自然干燥8d，然后也需要8d左右的烘烤时间，采用这两种浇注料不仅烘炉时间长，而且烘烤过程难以控制，升温速度稍快，浇注体在高温作用下产生变化，形成局部内应力，当内应力达到一定极限的时候，就会产生急速膨胀，导致局部破裂，甚至出现坍塌。烘烤过程中稍有控制不稳，必然造成材料使用性能降低，加速其被侵蚀的速度，最终影响其使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种硅溶胶结合浇注料制备方法，其生产的硅溶胶结合浇注料可以用极短的时间脱膜，养护和烘烤，提高永久层使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种硅溶胶结合浇注料制备方法，依次包括以下步骤：

a)将焦宝石颗粒按直径大小进行筛分后，取粒径为5～8mm的焦宝石17wt％置至混料系统原料罐中；

b)将矾土颗粒按直径大小进行筛分后，取粒径为3～5mm的矾土骨料15wt％；粒径为0.088～1mm的矾土骨料30wt％；粒径为1～3mm的矾土骨料8wt％置至混料系统原料罐中；

c)取粒径为0.088～1mm的矾土颗粒用球磨机进行细磨成粒径为0.088mm的矾土细粉；

d)称取粒径为0.074mm的蓝晶石细粉2.5wt％置至强制搅拌机中；

e)称取粒径为0.088mm的矾土细粉13wt％置至强制搅拌机中；

f）称取SiO₂微粉5wt％置至强制搅拌机中；

g）称取a-Al₂O₃2.5wt％置至强制搅拌机中；

h）称取SiC微粉3wt％置至强制搅拌机中

i）称取硅溶胶4wt％置至强制搅拌机中；

j）步骤d)、步骤e)、步骤f)、步骤g)、步骤h)、步骤i)配料置至强制搅拌机后，启动强制搅拌机搅拌8～10分钟进行预混合，预混合后置至混合系统；

k）将步聚a)中的焦宝石和步骤b)中的矾土颗粒装至混料系统罐中，混料6～8分钟后输送至混合系统；

l)在混合系统内将j)输送的配料及k)步骤输送的原料一起搅拌8～12分钟后进行分装得到硅溶胶结合浇注料。

本发明工艺生产的硅溶胶结合浇注料具有以下特点和优点：

以焦宝石、矾土为骨料，蓝晶石粉、矾土细粉、SiO₂微粉、a-Al₂O₃微粉、SiC微粉为细粉，采用硅溶胶作结合剂。硅溶胶是粒径从几纳米到数十纳米的多聚硅酸分散体系，当硅溶胶与活性a-Al₂O₃微粉混合时，胶体粒子可吸附在a-Al₂O₃颗粒表面，形成单层饱和分布，同时填充于a-Al₂O₃颗粒间隙，因此，其分散性和渗透性较好，当固化剂水化后形成离子促进硅熔胶凝胶时，导致纳米粒子表面硅烷醇基因发生缩合后反应，干燥后，胶体粒子以化学键（Si-O-Si）相结合，形成稳定的空间网络结构，将Al₂O₃颗粒牢牢的结合在一起，同时，硅溶胶覆盖在固体表面形成稳固的硅溶胶薄膜，因此浇注体的抗折强度、耐压强度较高，可以媲美于无低水泥浇注料，但其抗折强度和耐压强度却随热处理温度的升高而增加，这对水泥结合浇注料中温强度的下降是一个突破性的改进。

2、提高永久层使用寿命一倍以上。普通的水泥结合浇注料一般使用寿命为60～80次，试验中，水泥浇注料经过60次热震循环后几乎完全开裂，在显微镜下观察，其组织结构是由彼此分离的、大小相近的块状物组成，这是由于普通水泥浇注料在中温时没有形成烧结，同时由于干燥时大量游离水的排出，使气孔率增大，导热率降低，抗热震性较差；硅溶胶结合浇注料，在经过140次热震循环后没有出现裂纹，在110℃24H烘干后，其耐压强度为106MPa，耐压强度保持率近95%。这主要是由于溶胶中纳米SiO₂的引入在浇料料中产生反应，提高了产品的抗热震，从而确保永久层使用寿命达到120～160次以上。

3、该浇注料可以用极短的时间脱膜，养护和烘烤，为炉体正常运行赢得了时间，提高了经济效益，硅溶胶结合浇注料，施工成型12h即可脱膜烘烤，烘烤从室温～1300℃烘烤8～10小时便可投入正常生产，真正实现了材料半天脱膜、1d烘炉，而普通水泥浇注料，养护及烘烤时间要15d以上，因此，与普通水泥浇注料相比，烘烤时间缩短了。这样既增加了中间包的服役时间，提高了设备的利用率，又节约了烘炉的燃料和费用，同时在烘炉时也不会排出有害气体，这与目前国家对新材料开发要建立在节能减排及增效的要求是完全一致的。

4、经济效益显著：普通水泥浇注料使80炉次为极限寿命，永久层全新包成本约为：108560元/只，单次浇注成本约1800元（用料14吨*单价2800.00元＝39200.00元，隔热层12000.00元烘烤介质280元/小时*192小时＝53760.00元烘烤工人工资15天*80元/天*3人＝3600元）以硅溶胶结合浇注料使用寿命平均140炉次核算，全新包成本约为：54800元/只，单次浇注成本约391.00元（用料14吨*单价2800.00元＝39200.00元，隔热层12000.00元烘烤介质280元/小时*12小时＝3360元烘烤工人工资1天*80元/天*3人＝240元）以120t转炉日浇注8炉次核算，钢厂年节约炼钢成本360*8*（1800－391）＝405.79万元。

具体实施方式

本发明的硅溶胶结合浇注料以焦宝石和矾土为骨料，以蓝晶石粉、矾土细粉、SiO₂微粉、a-Al₂O₃微粉及SiC微粉为细粉，采用硅溶胶作为结合剂。该硅溶胶结合浇注料中各组分的粒径及重量百分比为：粒径为5～8mm的焦宝石16～18wt％；粒径为0.088mm～5mm的矾土骨料47～53wt％；粒径为0.088mm的矾土细粉10～15wt％；粒径为0.074mm的蓝晶石细粉2～3wt％；SiO₂微粉3～5wt％；a-Al₂O₃2～3％；SiC微粉2～4wt％；硅溶胶2～5wt％。所述矾土骨料中各组分的粒径及重量百分比为：粒径为3～5mm的矾土骨料14～15wt％；粒径为1～3mm的矾土骨料8～10wt％；粒径为0.088mm～1mm的矾土骨料28～35wt％。

具体实施例1，该硅溶胶结合浇注料中各组分的粒径及重量百分比为：粒径为5～8mm的焦宝石17wt％；粒径为3～5mm的矾土骨料15wt％；粒径为1～3mm的矾土骨料8wt％；粒径为0.088mm～1mm的矾土骨料30wt％；粒径为0.088mm的矾土细粉13wt％；粒径为0.074mm的蓝晶石细粉2.5wt％；SiO₂微粉：5wt％；a-Al₂O₃微粉2.5％；SiC微粉3wt％；硅溶胶4wt％。

上述硅溶胶结合浇注料的制备方法依次包括以下步骤：

a)将焦宝石颗粒按直径大小进行筛分后，取粒径为5～8mm的焦宝石17wt％置至混料系统原料罐中；

b)将矾土颗粒按直径大小进行筛分后，取粒径为3～5mm的矾土骨料15wt％；粒径为0.088～1mm的矾土骨料30wt％；粒径为1～3mm的矾土骨料8wt％置至混料系统原料罐中；

c)取粒径为0.088～1mm的矾土颗粒用球磨机进行细磨成粒径为0.088mm的矾土细粉；

d)称取粒径为0.074mm的蓝晶石细粉2.5wt％置至强制搅拌机中；

e)称取粒径为0.088mm的矾土细粉13wt％置至强制搅拌机中；

f）称取SiO₂微粉5wt％置至强制搅拌机中；

g）称取a-Al₂O₃2.5wt％置至强制搅拌机中；

h）称取SiC微粉3wt％置至强制搅拌机中

i）称取硅溶胶4wt％置至强制搅拌机中；

j）步骤d)、步骤e)、步骤f)、步骤g)、步骤h)、步骤i)配料置至强制搅拌机后，启动强制搅拌机搅拌8～10分钟进行预混合，预混合后置至混合系统；

k）将步聚a)中的焦宝石和步骤b)中的矾土颗粒装至混料系统罐中，混料6～8分钟后输送至混合系统；

l)在混合系统内将j)输送的配料及k)步骤输送的原料一起搅拌8～12分钟后进行分装得到硅溶胶结合浇注料。

上述步骤中各组分的重量百分比均为占硅溶胶结合浇注料总重量的比例。

上述产品的主要技术指标为：

1、Al₂O₃   %  ≥60

2、抗折强度/MPa    110℃*24h  ≥5.2      1400℃*3h  ≥9.0

3、耐压强度/MPa    110℃*24h  ≥35       1400℃*3h  ≥80

4、体积密度g/cm³    110℃*24h  ≥2.54     1400℃*3h  ≥2.53

5、加热线变化率%  1400℃*3h±0.5。

具体实施例2，该硅溶胶结合浇注料中各组分的粒径及重量百分比为：粒径为5～8mm的焦宝石16wt％；粒径为3～5mm的矾土骨料14wt％；粒径为1～3mm的矾土骨料10wt％；粒径为0.088mm～1mm的矾土骨料34wt％；粒径为0.088mm的矾土细粉10wt％；粒径为0.074mm的蓝晶石细粉3wt％；SiO₂微粉3wt％；a-Al₂O₃微粉3％；SiC微粉4wt％；硅溶胶3wt％。

硅溶胶浇注料抗折强度和耐压强度却随热处理温度的升高而增加，这对水泥结合浇注料中温强度的下降是一个突破性的改进，提高使用寿命一倍以上，降低浇注单炉成本79%，现己在水钢、攀钢、昆钢投入试验，产品均获得试用单位肯定，在中间包整体承包项目中运用己经为企业取得了相当可观经济效益。

Claims (1)

1.一种硅溶胶结合浇注料制备方法，其特征在于依次包括以下步骤：

a)将焦宝石颗粒按直径大小进行筛分后，取粒径为5～8mm的焦宝石17wt％置至混料系统原料罐中；

b)将矾土颗粒按直径大小进行筛分后，取粒径为3～5mm的矾土骨料15wt％；粒径为0.088～1mm的矾土骨料30wt％；粒径为1～3mm的矾土骨料8wt％置至混料系统原料罐中；

c)取粒径为0.088～1mm的矾土颗粒用球磨机进行细磨成粒径为0.088mm的矾土细粉；

d)称取粒径为0.074mm的蓝晶石细粉2.5wt％置至强制搅拌机中；

e)称取粒径为0.088mm的矾土细粉13wt％置至强制搅拌机中；

f）称取SiO₂微粉5wt％置至强制搅拌机中；

g）称取a-Al₂O₃2.5wt％置至强制搅拌机中；

h）称取SiC微粉3wt％置至强制搅拌机中

i）称取硅溶胶4wt％置至强制搅拌机中；

j）步骤d)、步骤e)、步骤f)、步骤g)、步骤h)、步骤i)配料置至强制搅拌机后，启动强制搅拌机搅拌8～10分钟进行预混合，预混合后置至混合系统；

k）将步聚a)中的焦宝石和步骤b)中的矾土颗粒装至混料系统罐中，混料6～8分钟后输送至混合系统；

l)在混合系统内将j)输送的配料及k)步骤输送的原料一起搅拌8～12分钟后进行分装得到硅溶胶结合浇注料。