CN104130003A

CN104130003A - 复合添加剂及耐火浇注料

Info

Publication number: CN104130003A
Application number: CN201410412331.6A
Authority: CN
Inventors: 洪澜
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2014-11-05

Abstract

本发明公开了复合添加剂及耐火浇注料，其中，复合添加剂包括：水化反应调节剂、分散剂、基质成分，其中，按重量百分比计，所述水化反应调节剂为20-60％，所述分散剂为20-50％，基质成分为40-80％。通过本发明复合添加剂中水化反应调节剂调控的OH^—的离子浓度初期很低，可以使铝酸钙水泥的水化反应在一定的时间内得到抑制，从而耐火浇注料在足够长的时间内保持优异的流动性，即为施工操作提供足够的工作时间；而当施工完毕后，OH^—的离子浓度很快升高使耐火浇注料迅速凝固、硬化，缩短养护时间并有较高的早期强度，提高施工效率。

Description

复合添加剂及耐火浇注料

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种复合添加剂，以及使用该复合添加剂的耐火浇注料。

背景技术

耐火浇注料相较于传统的烧制定型耐火制品具有性能优异、施工便捷、成本低廉、能耗减低、环境友好等优势，已经成为耐火行业的主流产品，广泛应用于黑色冶金、有色冶金、水泥窑炉、玻璃熔炼、陶瓷烧制等各种高温过程。

耐火浇注料的施工性能是决定其施工效率及高温性能的重要因素之一。它不仅直接决定了耐火浇注料的施工效率，而且还会对材料的理化指标产生巨大的影响。具体要求耐火浇注料要有足够的工作时间使浇注料在失去流动性之前施工能够顺利完成；并且在浇注完毕后能够在短时间内迅速凝固、硬化使材料具有一定的常温强度，达到缩短工期、提高施工效率、保证材料理化性能的目的。引起耐火浇注料施工质量问题的主要原因有工作时间过短造成浇注不能顺利进行，或者凝固时间过长不但使工期延长，而且容易降低硬化后材料的强度进而劣化高温理化性能。

铝酸钙水泥是耐火浇注料最常用的结合剂，其工作原理是铝酸钙水泥与水混合后水化，随着时间的推移，水化相形成胶状物直至凝固成形。以含氧化铝70％左右的纯铝酸钙水泥为例，主要的有效矿相成分是CA和CA₂(C代表氧化钙，A代表氧化铝)以及极少量的C₇A₁₂。常温下纯水泥的凝固时间需要十几个小时。这不仅会影响施工的效率，而且由于凝固时间较长往往会引起凝固后材料强度的下降。因此通常的做法是加入促凝剂加快凝固过程，缩短凝固时间。然而这常常又以大大缩短工作时间作为代价，极端的情况下浇注料在浇注施工尚未完成之前便已开始凝固，造成材料的巨大浪费并迫使工期延长。

目前耐火浇注料的工作时间与凝固时间相差较大，不利于提高施工效率、提高早期强度。

因此，针对上述问题有必要提出进一步的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发提供一种复合添加剂和使用该复合添加剂的耐火浇注料，该复合添加剂使耐火浇注料具有良好的流动性、足够长的工作时间以及与工作时间相近的凝固时间。

为实现上述发明目的，本发明的一种复合添加剂，其作为耐火浇注料的添加剂，其包括：水化反应调节剂、分散剂、基质成分，其中，按重量百分比计，所述水化反应调节剂为20-60％，所述分散剂为20-50％，基质成分为40-80％。

作为本发明的复合添加剂的改进，所述水化反应调节剂选自如下物质中的一种或几种：褐藻酸，柠檬酸，苹果酸，硼酸，硫酸铝，乳酸铝，碳酸钠、碳酸氢钠、铝酸钠胶体、柠檬酸锂、碳酸锂、氢氧化钙。

作为本发明的复合添加剂的改进，所述分散剂选自如下物质中的一种或几种：六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、FS系列减水剂。

作为本发明的复合添加剂的改进，所述基质成分为活性氧化铝或硅微粉。

为实现上述发明目的，本发明还提供一种耐火浇注料，其包括：骨料、微粉、如上所述的复合添加剂、防爆纤维；

按重量百分比计，所述骨料为80％，所述微粉为20％，所述复合添加剂为外加0.15％，所述防爆纤维为外加0.1-0.15％。

作为本发明的耐火浇注料的改进，所述骨料选自如下物质中的一种或几种：焦宝石、高铝矾土、红柱石、蓝晶石、碳化硅、棕刚玉、白刚玉、石英、锆石英。

作为本发明的耐火浇注料的改进，所述微粉包括：5μm的活性氧化铝，硅微粉96，铝酸钙水泥。

作为本发明的耐火浇注料的改进，所述铝酸钙水泥包括氧化铝和氧化钙，其中，所述铝酸钙水泥的氧化铝含量占60-80％，余量为氧化钙。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过本发明复合添加剂中水化反应调节剂调控的OH^—的离子浓度初期很低，可以使铝酸钙水泥的水化反应在一定的时间内得到抑制，从而耐火浇注料在足够长的时间内保持优异的流动性，即为施工操作提供足够的工作时间；而当施工完毕后，OH^—的离子浓度很快升高使耐火浇注料迅速凝固、硬化，缩短养护时间并有较高的早期强度，提高施工效率。

本发明的复合添加剂在保证浇注料有适宜的工作时间的前提下缩短材料的凝固硬化时间，同时确保施工质量、材料性能及生产效率。价格低廉，容易操作，易于控制。

附图说明

图1为测试一中的耐火浇注料在23℃恒温条件下的凝固曲线；

图2为测试二中的耐火浇注料在23℃恒温条件下的凝固曲线。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

通过本发明复合添加剂中水化反应调节剂调控的OH^—的离子浓度初期很低，可以使铝酸钙水泥的水化反应在一定的时间内得到抑制，从而耐火浇注料在足够长的时间内保持优异的流动性，即为施工操作提供足够的工作时间；而当施工完毕后，OH^—的离子浓度很快升高使耐火浇注料迅速凝固、硬化，缩短养护时间并有较高的早期强度，提高施工效率。

具体地，本发明的复合添加剂可作为耐火浇注料的添加剂，其包括：水化反应调节剂、分散剂、基质成分，其中，按重量百分比计，所述水化反应调节剂为20-60％，所述分散剂为20-50％，基质成分为40-80％。所述水化反应调节剂的作用为使耐火浇注料具有适宜的工作时间及凝固时间；所述分散剂的作用为降低耐火浇注料所需的水添加量；所述基质成分的作用为易于控制复合添加剂的添加量。

其中，所述水化反应调节剂选自如下物质中的一种或几种：褐藻酸，柠檬酸，苹果酸，硼酸，硫酸铝，乳酸铝，碳酸钠、碳酸氢钠、铝酸钠胶体、柠檬酸锂、碳酸锂、氢氧化钙。

所述分散剂选自如下物质中的一种或几种：六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、FS系列减水剂。

所述基质成分为活性氧化铝或硅微粉。

当耐火浇注料使用铝酸钙水泥作为结合剂时，本发明的复合添加剂可以使铝酸钙水泥的水化反应在一定的时间内得到抑制，从而耐火浇注料在足够长的时间内保持优异的流动性，即为施工操作提供足够的工作时间。当施工完毕后，耐火浇注料迅速凝固、硬化，缩短养护时间并有较高的早期强度，提高生产效率。

基于上述复合添加剂，本发明还提供一种耐火浇注料，其包括：骨料、微粉、防爆纤维、如上所述的复合添加剂，按重量百分比计，所述骨料为80％，所述微粉为20％，所述复合添加剂为外加0.15％，所述防爆纤维为外加0.1％。其中，由于复合添加剂和防爆纤维的加入量较少，固采用外加的方式，因此，骨料、微粉、复合添加剂以及防爆纤维总重量百分量大于100％。

其中，所述骨料选自如下物质中的一种或几种：焦宝石、高铝矾土、红柱石、蓝晶石、碳化硅、棕刚玉、白刚玉、石英、锆石英。所述微粉包括：5μm的活性氧化铝，硅微粉96，铝酸钙水泥70，其中，96和70为相应材料的型号。具体地，所述铝酸钙水泥包括氧化铝和氧化钙，其中，所述氧化铝占铝酸钙水泥的60-80％，余量为氧化钙。

本发明的耐火浇注料使用铝酸钙水泥作为结合剂，其中，铝酸钙水泥中的氧化铝优选为70％，从而，耐火浇注料具有早期强度高、耐火性能好的特点，与各种骨料如焦宝石、高铝矾土、红柱石、蓝晶石、棕刚玉、白刚玉、碳化硅等匹配性良好，广泛应用于黑色、有色冶金，陶瓷及玻璃等各领域的高温过程，使用效果显著。

铝酸钙水泥的硬化机制是遇水后首先水化，随着水化产物量的增加形成网络状胶体结构，束缚了耐火材料颗粒的运动直至浇注料失去流动性，凝固成具有很高强度的块状材料。

下面对本发明的耐火浇注料的施工性能进行测试，测试过程如下：

测试一、

提供适宜粒度分布的焦宝石80％，微粉(活性氧化铝5μm，硅微粉96，铝酸钙水泥70)20％，外加0.15％的复合添加剂和0.1％防爆纤维。

将各物料称重后干混1-2min，加水继续湿混3-5min，形成本发明的耐火浇注料，测定该耐火浇注料的施工性能，测定结果如下表1所示。

表1

由表1可知，静置30min后，测试一中的耐火浇注料的振动流动性几乎未见衰减，保证了工作时间。且凝固时间只有1.5h，与工作时间非常接近。自浇注养护24小时后的抗压强度很高，完全满足材料的使用性能。

进一步地，测定本测试中的耐火浇注料在23℃恒温条件下的凝固曲线，该凝固曲线如图1所示。

由图1可知，自混料完毕1小时左右，浇注料失去流动性后浇注料的温度迅速上升，标志凝固过程开始，1.5小时左右温度达到最高，凝固基本结束。

测试二、

提供适宜粒度分布的高铝矾土60％，细骨料20％，微粉(活性氧化铝，硅微粉，铝酸钙水泥70)20％，外加0.1％的复合添加剂和0.1％防爆纤维。

将物料称重后干混1-2min，加水继续湿混3-5min，形成本发明的耐火浇注料，测定该耐火浇注料的施工性能，测定结果如下表2所示。

表2

由表2可知，静置30min后，测试二中的耐火浇注料的振动流动性几乎未见衰减，保证了工作时间。且凝固时间只有2h，与工作时间非常接近。自浇注养护24小时后的抗压强度很高，完全满足材料的使用性能。

进一步地，测定本测试中的耐火浇注料在23℃恒温条件下的凝固曲线，该凝固曲线如图2所示。

由图2可知，自混料完毕1h左右，浇注料失去流动性后浇注料的温度迅速上升，标志凝固过程开始2h左右温度达到最高，凝固基本结束。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种复合添加剂，其作为耐火浇注料的添加剂，其特征在于，所述复合添加剂包括：水化反应调节剂、分散剂、基质成分，其中，按重量百分比计，所述水化反应调节剂为20-60％，所述分散剂为20-50％，基质成分为40-80％。

2.根据权利要求1所述的复合添加剂，其特征在于，所述水化反应调节剂选自如下物质中的一种或几种：褐藻酸，柠檬酸，苹果酸，硼酸，硫酸铝，乳酸铝，碳酸钠、碳酸氢钠、铝酸钠胶体、柠檬酸锂、碳酸锂、氢氧化钙。

3.根据权利要求1所述的复合添加剂，其特征在于，所述分散剂选自如下物质中的一种或几种：六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、FS系列减水剂。

4.根据权利要求1所述的复合添加剂，其特征在于，所述基质成分为活性氧化铝或硅微粉。

5.一种耐火浇注料，其特征在于，所述耐火浇注料包括：骨料、微粉、复合添加剂、防爆纤维，所述复合添加剂为如权利要求1～4任一项所述的复合添加剂；

6.根据权利要求5所述的耐火浇注料，其特征在于，所述骨料选自如下物质中的一种或几种：焦宝石、高铝矾土、红柱石、蓝晶石、碳化硅、棕刚玉、白刚玉、石英、锆石英。

7.根据权利要求5所述的耐火浇注料，其特征在于，所述微粉包括：5μm的活性氧化铝，硅微粉96，铝酸钙水泥70。

8.根据权利要求7所述的耐火浇注料，其特征在于，所述铝酸钙水泥包括氧化铝和氧化钙，其中，所述铝酸钙水泥的氧化铝含量占60-80％，余量为氧化钙。