CN103922764B

CN103922764B - 不定形耐火材料用结合剂及其制备方法

Info

Publication number: CN103922764B
Application number: CN201410102248.9A
Authority: CN
Inventors: 刘学新; 陈士华; 祝显超
Original assignee: HUBEI SIMAN NEW MATERIALS Co Ltd
Current assignee: Hubei Siman New Material Co ltd
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2034-03-19
Also published as: CN103922764A

Abstract

本发明公开了一种不定形耐火材料用结合剂及其制备方法。不定形耐火材料用结合剂，原料按照质量分数包括以下组分：30～70%的氧化铝、20～60%的氧化镁和5～20%的激发剂，所述激发剂为偏硅酸、聚羧酸、单质硅的混合物，其中，所述偏硅酸在激发剂混合物中的质量分数为40～80%，所述聚羧酸在激发剂混合物中的质量分数为0～40%，所述单质硅在激发剂混合物中的质量分数为0～50%。本发明的结合剂在激发剂的作用下，微粉原料中的氧化铝和氧化镁在水溶液中发生可控的、快速的凝结，产生结合强度，能够很好地解决铝酸盐水泥结合剂的缺陷，提升不定形耐火材料的性能。

Description

不定形耐火材料用结合剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及结合剂的制备方法，具体地指一种不定形耐火材料用结合剂及其制备方法。

背景技术

铝酸盐水泥作为不定形耐火材料的结合剂具有100多年的历史，是目前使用范围最广，使用量最大的结合剂。其结合机理为水合结合，即通过铝酸盐水泥与水发生水化反应，生成具有结合强度的水化矿物相（CaAl₂O₄·xH₂O）而提供结合功能。其代表反应方程式如下：

CaAl₂O₄+10H₂O=CaAl₂O₄·10H₂O

在不定形耐火材料的应用中，这种结合方式有其局限性，水化产物中的结合水在遇到高温时会急剧汽化脱水，轻则破坏耐火材料的微观组织结构，重者造成耐火材料坯体的爆裂，造成重大损害。因此，在使用时一定要经过严格的长时间的烘烤脱水。而且，在一些苛刻的高温冶炼环境下，铝酸盐水泥结合的耐火材料还存在热态强度低，抗渣性能差的问题。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有技术所存在的不足，提供一种不定形耐火材料用结合剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所提供的不定形耐火材料用结合剂，原料按照质量分数包括以下组分：30～70%的氧化铝、20～60%的氧化镁和5～20%的激发剂，所述激发剂为偏硅酸、聚羧酸或聚羧酸盐、单质硅的混合物，其中，所述偏硅酸在激发剂混合物中的质量分数为40～80%，所述聚羧酸或聚羧酸盐在激发剂混合物中的质量分数为0～40%，所述单质硅在激发剂混合物中的质量分数为0～50%。

优选的，所述不定形耐火材料用结合剂的原料按照质量分数包括以下组分：40～60%的氧化铝、30～40%的氧化镁和5～20%的激发剂，所述激发剂为偏硅酸、聚羧酸、单质硅的混合物，其中，所述偏硅酸在激发剂混合物中的质量分数为40～60%，所述聚羧酸在激发剂混合物中的质量分数为10～40%，所述单质硅在激发剂混合物中的质量分数为10～20%。

最佳的，所述不定形耐火材料用结合剂的原料按照质量分数包括以下组分：60%的氧化铝、35%的氧化镁和5%的激发剂，所述激发剂为偏硅酸、聚羧酸、单质硅的混合物，其中，所述偏硅酸在激发剂混合物中的质量分数为60%，所述聚羧酸在激发剂混合物中的质量分数为30%，所述单质硅在激发剂混合物中的质量分数为10%。

上述不定形耐火材料用结合剂的制备方法：将氧化铝、氧化镁与激发剂一起共磨，得到中位径≤20微米，90微米筛余≤5%的不定形耐火材料用结合剂。

本发明中氧化铝的比表面积BET≥3平方米/克，氧化铝中碱性氧化物质量分数≤0.5%，含水率≤1%。

本发明中氧化镁的比表面积BET≥1平方米/克，含水率≤1%。

本发明的结合剂在激发剂的作用下，微粉原料中的氧化铝和氧化镁在水溶液中发生可控的、快速的凝结，产生结合强度，能够很好地解决铝酸盐水泥结合剂的缺陷，提升不定形耐火材料的性能。本发明的结合剂具有以下优点：

1）本发明制备的新型结合剂具有灵活易控的凝结时间，使用本结合剂的不定形耐火材料可以满足30～200分钟的施工时间要求；

2）本发明制备的新型结合剂在20℃～70℃的养护温度下，其凝结强度的发展与温度呈现很好的正线性关系，从而耐火材料坯体的强度发展可以通过调节养护温度来实现；

3）本发明制备的新型结合剂在高温使用时，产生高纯陶瓷结合，可以很好的改善耐火材料的高温抗侵蚀性能、抗热震性能。

4）本发明制备的新型结合剂具有快速烘烤性能，可以降低耐火材料的爆裂风险，节约耐火材料的烘烤成本。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但它们不对本发明构成限定。

以下实施例中氧化铝的比表面积BET≥3平方米/克，氧化铝中碱性氧化物质量分数≤0.5%，含水率≤1%。氧化镁的比表面积BET≥1平方米/克，含水率≤1%。

实施例1

将质量分数为50%的氧化铝和40%的氧化镁与10%的激发剂通过球磨机研磨30分钟，偏硅酸在激发剂混合物中的质量分数为80%，聚羧酸在激发剂混合物中的质量分数为10%，单质硅在激发剂混合物中的质量分数为10%；获得中位径粒度为8微米，90微米筛余为2.5%的不定形耐火材料用结合剂。

实施例2

将质量分数为60%的氧化铝和35%的氧化镁与5%的激发剂通过球磨机研磨30分钟，偏硅酸在激发剂混合物中的质量分数为60%，聚羧酸在激发剂混合物中的质量分数为30%，单质硅在激发剂混合物中的质量分数为10%；获得中位径粒度为5微米，90微米筛余为1%的不定形耐火材料用结合剂。

实施例3

将质量分数为40%的氧化铝和40%的氧化镁与20%的激发剂通过球磨机研磨30分钟，偏硅酸在激发剂混合物中的质量分数为40%，聚羧酸在激发剂混合物中的质量分数为40%，单质硅在激发剂混合物中的质量分数为20%；获得中位径粒度为14微米，90微米筛余为4%的不定形耐火材料用结合剂。

实施例4

将质量分数为60%的氧化铝和35%的氧化镁与5%的激发剂通过球磨机研磨30分钟，偏硅酸在激发剂混合物中的质量分数为60%，聚羧酸在激发剂混合物中的质量分数为40%；获得中位径粒度为5微米，90微米筛余为1%的不定形耐火材料用结合剂。

实施例5

将质量分数为60%的氧化铝和35%的氧化镁与5%的激发剂通过球磨机研磨30分钟，偏硅酸在激发剂混合物中的质量分数为80%，单质硅在激发剂混合物中的质量分数为20%；获得中位径粒度为5微米，90微米筛余为1%的不定形耐火材料用结合剂。

对比例1

耐火材料配方（质量百分比）：电熔白刚玉0～8毫米，67%；200目电熔白刚玉细粉，18%；活性氧化铝微粉，8%；高效复合减水剂WSM-R1外加0.4%。CA70铝酸盐水泥，8%。

将实施例1～5所制备的不定形耐火材料用结合剂与对比例进行性能测试，实验结果如表1所述。

表1性能测试的实验结果对比

可见，本发明生产的不定形耐火材料用结合剂具有充足的可施工时间，更佳的热震性能，优异的抗渣侵蚀性能和快速烘烤能力，具有极大的推广价值。

Claims

1.一种不定形耐火材料用结合剂，其特征在于，它的原料按照质量分数包括以下组分：30～70％的氧化铝、20～60％的氧化镁和5～20％的激发剂，所述激发剂为偏硅酸、聚羧酸或聚羧酸盐、单质硅的混合物，其中，所述偏硅酸在激发剂混合物中的质量分数为40～80％，所述聚羧酸或聚羧酸盐在激发剂混合物中的质量分数为0～40％，所述单质硅在激发剂混合物中的质量分数为0～50％；所述氧化铝的比表面积≥3平方米/克，所述氧化铝中碱性氧化物质量分数≤0.5％，含水率≤1％；所述氧化镁的比表面积≥1平方米/克，含水率≤1％。

2.根据权利要求1所述的不定形耐火材料用结合剂，其特征在于，它的原料按照质量分数包括以下组分：40～60％的氧化铝、30～40％的氧化镁和5～20％的激发剂，所述激发剂为偏硅酸、聚羧酸、单质硅的混合物，其中，所述偏硅酸在激发剂混合物中的质量分数为40～60％，所述聚羧酸在激发剂混合物中的质量分数为10～40％，所述单质硅在激发剂混合物中的质量分数为10～20％；上述三种物质的质量分数之和为100％。

3.根据权利要求1所述的不定形耐火材料用结合剂，其特征在于，它的原料按照质量分数包括以下组分：60％的氧化铝、35％的氧化镁和5％的激发剂，所述激发剂为偏硅酸、聚羧酸、单质硅的混合物，其中，所述偏硅酸在激发剂混合物中的质量分数为60％，所述聚羧酸在激发剂混合物中的质量分数为30％，所述单质硅在激发剂混合物中的质量分数为10％。

4.一种根据权利要求1所述的不定形耐火材料用结合剂的制备方法，其特征在于：将氧化铝、氧化镁与激发剂一起共磨，得到中位径≤20微米，90微米筛余≤5％的不定形耐火材料用结合剂。