CN104140275A - 一种工业炉用的1450℃级低铁隔热浇注料及制备方法 - Google Patents

一种工业炉用的1450℃级低铁隔热浇注料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工业炉用的1450℃级新型低铁隔热浇注料及制备方法，所述隔热浇注料是由包括按重量百分比计的以下组分混合而成：M45莫来石骨料75～90%；纯铝酸钙水泥3～8%；硅微粉4～12%；三聚磷酸钠0.1～0.3%；高浓萘磺酸盐高效减水剂0.01～0.1%，M45莫来石骨料颗粒的粒径范围在大于0，小于等于5mm之间。所述方法包括：所述组分按所述用量搅拌混合均匀制得所述低铁隔热浇注料。本发明的浇注料体积密度在2200kg/m3以下，导热系数低、强度高、保温效果好。

Description

一种工业炉用的1450℃级低铁隔热浇注料及制备方法
技术领域
本发明涉及工业炉领域，更进一步说，涉及一种工业炉用的1450℃级低铁隔热浇注料及制备方法。
背景技术
能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。近年来，我国能源需求呈加速增长趋势，然而能源利用率很低。随着工业化、城镇化进程不断加快，能源供需矛盾将更加突出，并将严重制约我国经济社会发展。
作为高能耗行业生产中的主要耗能设备，工业炉每年要消耗数量极为巨大的能源。例如乙烯工业中的乙烯裂解炉，其能耗约占整个乙烯装置总能耗的40%，降低裂解炉的能耗是降低乙烯生产成本的重要途径之一。
传统的工业炉为达到保温节能的目的，通常在重质耐火砖砌筑体或重质不定形耐火材料施工体内或外增加保温层，但是重质层加大了体积庞大的工业炉负重，对于间歇式炉来说，蓄热损失特别大。
因此，寻找一种新型的工业炉保温材料来降低能耗，是目前亟待解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种工业炉用的1450℃级低铁隔热浇注料及制备方法。本发明的浇注料体积密度在2200kg/m3以下，导热系数低、强度高、保温效果好。
本发明的目的之一是提供一种工业炉用的1450℃级低铁隔热浇注料。
由包括按重量百分比计的以下组分混合而成：
M45莫来石骨料，是一种市售的标准耐火原材料。M代表莫来石，45是铝含量。莫来石M45只是一种常规的默认叫法。实际是一种人工合成的含有莫来石相的均化料，莫来石含量在65%左右；M45莫来石骨料颗粒大小在大于0，小于等于5mm的范围内。
硅微粉俗称硅灰，硅微粉为非结晶二氧化硅，是在冶炼硅铁合金和工业硅时产生的SiO2和Si气体与空气中的氧气迅速氧化并冷凝而形成的一种超细硅质粉体材料，粒径要求45um筛余≤5%）。
本发明的目的之二是提供一种工业炉用的1450℃级低铁隔热浇注料的制备方法。
包括：
所述组分按所述用量搅拌混合均匀制得所述低铁隔热浇注料。
具体包括以下步骤：
1）将M45莫来石骨料颗粒进行预烘干处理；
2）将纯铝酸钙水泥、硅微粉、三聚磷酸钠、高浓萘磺酸盐高效减水剂（NF）预混合均匀制成预混合料；然后与M45莫来石骨料混合均匀。
本发明可采用以下技术方案：
首先进行原材料选配，采用M45莫来石颗粒作为骨料，以纯铝酸钙水泥和硅微粉为基质组成，并添加三聚磷酸钠、NF作为减水剂。
原料选定后，其制备工艺是：先将M45莫来石颗粒骨料进行预烘干处理,除去里面的水分；然后在双螺旋无重力干混机中放入纯铝酸钙水泥、硅微粉、三聚磷酸钠和NF,预混合均匀制成预混合料A；最后在V型搅拌机中将M45莫来石颗粒骨料以及预混合料A一起混合均匀，装袋封口后即完成。
在施工地点，将整袋材料全部放入搅拌机中，加水搅拌3～5分钟，之后将搅拌好的料倒入模具即待浇注部位，或直接涂抹施工。自然养护48小时后，即可进行烘烤处理。
按本发明方法制备的1450℃级新型低铁隔热浇注料与传统的相当密度的C级隔热浇注料相比，充分利用了M45莫来石颗粒骨料低铁的特性，降低了浇注料中的含铁量，根据GB/T6609.4-2004测定，铁含量≤1.5%，铁含量的降低有利于提高浇注料的最高使用温度以及抗腐蚀能力，从而延长其使用周期。
制备的1450℃级新型低铁隔热浇注料110℃*24h烘干体积密度为2200kg/m3以下，最高使用温度1450℃，与传统的C级隔热浇注料的最高使用温度1370℃高80℃，有效提高了材料的使用安全性。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
实施例所用原料：
M45莫来石骨料，是一种市售的标准耐火原材料。M代表莫来石，45是铝含量。莫来石M45只是一种常规的默认叫法。实际是一种人工合成的含有莫来石相的均化料，莫来石含量在65%左右；M45莫来石骨料颗粒大小在大于0，小于等于5mm的范围内。
纯铝酸钙水泥：是用高纯氧化钙和氧化铝经高温烧结而成以氧化铝的含量在70-80%左右的水硬性结合剂。生产厂家：凯诺斯(中国）铝酸盐技术有限公司牌号SECAR-71
硅微粉：微硅粉为非结晶二氧化硅，是在冶炼硅铁合金和工业硅时产生的SiO2和Si气体与空气中的氧气迅速氧化并冷凝而形成的一种超细硅质粉体材料。生产厂家：鞍山鞍美国贸实业有限公司，牌号92硅微粉。
三聚磷酸钠：市售
NF：市售
实施例1：
先将M45莫来石颗粒骨料进行预烘干处理；然后在双螺旋无重力干混机中放入纯铝酸钙水泥、硅微粉、三聚磷酸钠和NF,预混合均匀制成预混合料A；最后在V型搅拌机中将M45莫来石预烘干骨料以及预混合料A一起混合均匀，装袋封口后即完成。各组分用量见表1.
根据耐火材料体积密度试验方法YB/T5200，测得110℃*24h烘干体积密度为2170kg/m3，优于传统的C级隔热浇注料规定值2200kg/m3。
根据耐火材料常温耐压强度试验方法YB/T5201，测得常温耐压强度为25Mpa，优于传统的C级隔热浇注料规定值17.5Mpa。
根据耐火材料常温抗折强度试验方法YB/T5201，测得常温抗折强度为5.0Mpa，优于传统的C级隔热浇注料规定值4.2Mpa。
根据耐火材料可逆热膨胀（从非加热状态到C级最高使用温度1370℃）试验方法YB/T5205，测得可逆线膨胀1.8%，好于传统的C级隔热浇注料规定值2.2%。
根据耐火材料永久线变化试验方法YB/T5203，测得1370℃*5h试样永久线变化0.5%，达到传统的C级隔热浇注料规定值0.5%。
导热率根据耐火材料导热系数试验方法（水流量平板法）YB/4130-2005，测得在200℃的导热率为0.73W/(m·K)，425℃的导热率为0.75W/(m·K),650℃的导热率为0.80W/(m·K)，870℃的导热率为0.81W/(m·K)，均达到传统的C级隔热浇注料中200℃的导热率0.75W/(m·K)、425℃的导热率0.78W/(m·K)和650℃的导热率0.81W/(m·K)，870℃的导热率0.84W/(m·K)。
测试数据见表2。
实施例2：
先将M45莫来石颗粒骨料进行预烘干处理；然后在双螺旋无重力干混机中放入纯铝酸钙水泥、硅微粉、三聚磷酸钠和NF,预混合均匀制成预混合料A；最后在V型搅拌机中将M45莫来石预烘干骨料以及预混合料A一起混合均匀，装袋封口后即完成。各组分用量见表1.
根据耐火材料体积密度试验方法YB/T5200，测得110℃*24h烘干体积密度为2150kg/m3，优于传统的C级隔热浇注料规定值2200kg/m3。
根据耐火材料常温耐压强度试验方法YB/T5201，测得常温耐压强度为35Mpa，优于传统的C级隔热浇注料规定值17.5Mpa。
根据耐火材料常温抗折强度试验方法YB/T5201，测得常温抗折强度为6.0Mpa，优于传统的C级隔热浇注料规定值4.2Mpa。
根据耐火材料可逆热膨胀（从非加热状态到C级最高使用温度1370℃）试验方法YB/T5205，测得可逆线膨胀1.8%，好于传统的C级隔热浇注料规定值2.2%。
根据耐火材料永久线变化试验方法YB/T5203，测得1370℃*5h试样永久线变化0.4%，达到传统的C级隔热浇注料规定值0.5%。
导热率根据耐火材料导热系数试验方法（水流量平板法）YB/4130-2005，测得在200℃的导热率为0.70W/(m·K)，425℃的导热率为0.75W/(m·K),650℃的导热率为0.77W/(m·K)，870℃的导热率为0.80W/(m·K)，均达到传统的C级隔热浇注料中200℃的导热率0.75W/(m·K)、425℃的导热率0.78W/(m·K)和650℃的导热率0.81W/(m·K)，870℃的导热率0.84W/(m·K)。
测试数据见表2。
实施例3：
先将M45莫来石颗粒骨料进行预烘干处理；然后在双螺旋无重力干混机中放入纯铝酸钙水泥、硅微粉、三聚磷酸钠和NF,预混合均匀制成预混合料A；最后在V型搅拌机中将M45莫来石预烘干骨料以及预混合料A一起混合均匀，装袋封口后即完成。各组分用量见表1。
根据耐火材料体积密度试验方法YB/T5200，测得110℃*24h烘干体积密度为2140kg/m3，优于传统的C级隔热浇注料规定值2200kg/m3。
根据耐火材料常温耐压强度试验方法YB/T5201，测得常温耐压强度为30Mpa，优于传统的C级隔热浇注料规定值17.5Mpa。
根据耐火材料常温抗折强度试验方法YB/T5201，测得常温抗折强度为5.5Mpa，优于传统的C级隔热浇注料规定值4.2Mpa。
根据耐火材料可逆热膨胀（从非加热状态到C级最高使用温度1370℃）试验方法YB/T5205，测得可逆线膨胀1.8%，好于传统的C级隔热浇注料规定值2.2%。
根据耐火材料永久线变化试验方法YB/T5203，测得1370℃*5h试样永久线变化0.4%，达到传统的C级隔热浇注料规定值0.5%。
导热率根据耐火材料导热系数试验方法（水流量平板法）YB/4130-2005，测得在200℃的导热率为0.71W/(m·K)，425℃的导热率为0.74W/(m·K),650℃的导热率为0.76W/(m·K)，870℃的导热率为0.81W/(m·K)，均达到传统的C级隔热浇注料中200℃的导热率0.75W/(m·K)、425℃的导热率0.78W/(m·K)和650℃的导热率0.81W/(m·K)，870℃的导热率0.84W/(m·K)。
表1（以重量百分比计）
表2

Claims (3)

1.一种工业炉用的1450℃级新型低铁隔热浇注料，其特征在于所述隔热浇注料是由包括按重量百分比计的以下组分混合而成：
M45莫来石骨料颗粒的粒径范围在大于0，小于等于5mm之间。
2.一种如权利要求1所述的工业炉用的1450℃级低铁隔热浇注料的制备方法，其特征在于所述方法包括：
所述组分按所述用量搅拌混合均匀制得所述低铁隔热浇注料。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述方法包括：
1）将M45莫来石骨料进行预烘干处理；
2）将纯铝酸钙水泥、硅微粉、三聚磷酸钠、高浓萘磺酸盐高效减水剂混合均匀制成预混合料；然后与M45莫来石骨料混合均匀。
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