CN104418564B - 一种抗磨陶瓷砂浆及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抗磨陶瓷砂浆，包括骨料，辅料，结合剂以及添加剂，其中，骨料包括钢渣、陶瓷，以及矿渣；辅料为矿渣细粉；结合剂包括水泥以及粉煤灰；添加剂包括聚羧酸减水剂和多元醇消泡剂，还提供一种抗磨陶瓷砂浆的使用方法，用以保护磨损设备，采用本发明的抗磨陶瓷砂浆及其使用方法，大大降低使用成本，简化加工程序，提高产品性能，增强设备抗磨损性能，延长使用寿命，同时减少了污染，节省资源。

Description

一种抗磨陶瓷砂浆及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种抗磨砂浆及其使用方法，尤其涉及一种利用工业残渣和生活废渣制造的抗磨陶瓷砂浆及其使用方法。

背景技术

陶瓷砂浆是一种用于工业设备抗磨损、抗冲刷、抗腐蚀的材料，其主料大多采用成本价格5000元/吨以上的电熔刚玉、电熔莫来石、碳化硅等昂贵材料，大大浪费人类矿产资源，这些材料在制作过程中必须要采用电炉进行高温煅烧，耗电量巨大，占用和浪费国家电力资源，煅烧的高温排放严重污染生态环境，现国家已对做该材料生产企业进行整顿和限制。而钢铁厂、火电厂的工业垃圾钢渣、矿渣、粉煤灰，和人类生活中废旧破碎的陶瓷垃圾，其成本价格都不足100元/吨，目前我国对这类生产、生活废弃物主要采取直接掩埋的方式处理，有些废弃物如陶瓷废料属于粉尘废弃物，若不经处理直接掩埋，会对环境造成二次污染，有鉴于此，如何将成本低廉的这类生产、生活废弃物有效利用到砂浆中，取代昂贵的常规原料，同时解决废弃物污染环境的问题及废物处理成本，是一项值得研究的课题。

在目前已投入应用的百余种水泥中，应用最广泛的是硅酸盐系水泥和铝酸盐系水泥，其中又以硅酸盐水泥和铝酸盐水泥（高铝水泥）的应用最为普遍。由于组成成分和水化机理的不同，这两种水泥具有截然不同的特性，其应用范围也大不相同。在现有的砂浆配料中，大多采用硅酸盐水泥作为结合剂，但硅酸盐水泥存在一定的不足：（1）硬化后含有较多的氢氧化钙，抗软水侵蚀和抗化学侵蚀性差，不适用于空气中CO₂含量较高的环境，不宜用于受流动的软水和有水压作用的工程，也不宜用于受海水和矿物水作用的工程；（2）水化过程中放出大量的热，不宜用于大体积混凝土工程；（3）耐腐蚀性差，不宜用于经常与流动淡水或硫酸盐等腐蚀性介质接触的工程；（4）耐热性差，不宜用于有耐热要求的工程。上述不足不适合应用于磨损设备表面，而铝酸盐水泥（高铝水泥）是以矾土或含铝废渣为主要原料、烧制成以铝酸盐矿物或铝酸盐复合矿物为基本组成的水泥，代号为CA，主要矿物组成为铝酸一钙（CaO·Al₂O₃）和二铝酸一钙（CaO·2Al₂O₃），主要化学成分为CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和少量的MgO、TiO₂等，铝酸盐水泥的水化作用主要是铝酸一钙的水化过程，水化物CAH₁₀或C₂AH₈为针状或片状晶体，互相结成坚固的结晶连生体，形成晶体骨架。同时所生成的氢氧化铝凝胶填塞于骨架空间，结构致密，使水泥初期强度能得到迅速增长。由于其特有的水化机理，铝酸盐水泥具有与硅酸盐水泥不同的特点，在应用范围上也存在一定区别：（1）水化热大，与一般高强度硅酸盐水泥大致相同，但放热速率特别快，且放热集中，1d内即可放出水化热总量的70-80%；（2）耐高温性好，可用于1000℃以下的耐热构筑物；（3）耐硫酸腐蚀性强，抗腐蚀性高于抗硫酸盐水泥；（4）硬化后不含铝酸三钙，不析出游离的氢氧化钙，且硬化后结构致密，对矿物水的侵蚀作用有很高的抵抗性;（5）属早强型水泥，其1d强度可达3d强度的80%以上，3d强度便可达到普通硅酸盐水泥28d的水平。因此，铝酸盐水泥更适合用于工业设备抗磨损、抗冲刷、抗腐蚀的砂浆材料。

发明内容

针对现有技术中同类型砂浆材料原料成本高昂，浪费资源、污染环境等缺陷，本发明提供一种抗磨陶瓷砂浆及其使用方法。

本发明提供一种抗磨陶瓷砂浆，包括骨料，辅料，结合剂以及添加剂，其中，骨料包括占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为28-30%的钢渣，占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为13-15%的陶瓷，以及占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为5-7%的矿渣；结合剂包括占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为23-25%的水泥以及占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为3-5%的粉煤灰；添加剂包括占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为0.05-0.07%的聚羧酸减水剂和占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为0.026-0.028%的多元醇消泡剂；余量为作为辅料的矿渣细粉。

优选地，抗磨陶瓷砂浆中作为骨料的钢渣和矿渣为钢铁厂或火电厂作为工业垃圾经筛选后获得的粒径为3-5毫米的钢渣，以及粒径为0-1毫米的矿渣，陶瓷为生活中废旧破碎的陶瓷垃圾，经筛选后陶瓷的粒径为1-3毫米；

优选地，抗磨陶瓷砂浆的矿渣细粉为150-200目；

优选地，抗磨陶瓷砂浆中作为结合剂的水泥为高铝水泥；

优选地，抗磨陶瓷砂浆的粉煤灰为350-450目；

本发明还提供一种该抗磨陶瓷砂浆的使用方法，用以保护磨损设备，包括：

1）将该抗磨陶瓷砂浆放入搅拌机搅拌10-15分钟，加水混合均匀；

2）加钢纤维入步骤1）中混合均匀的抗磨陶瓷砂浆，以增加抗磨陶瓷砂浆的不定向结合强度，再次搅拌至物料成砂浆状态；

3）焊接钢网或龟甲网于磨损设备表面，将步骤2）中加入钢纤维的抗磨陶瓷砂浆浇筑、喷涂或涂抹于钢网或龟甲网上以覆盖磨损设备，待抗磨陶瓷砂浆凝固后，即可抵抗冲刷磨损，抗高温和腐蚀；

优选地，抗磨陶瓷砂浆的使用方法中抗磨陶瓷砂浆与步骤1）中的水与步骤2）中的钢纤维的重量比为50:3-5:1-2；

优选地，抗磨陶瓷砂浆的使用方法步骤2）中钢纤维的长度为12-14毫米；

优选地，抗磨陶瓷砂浆的使用方法步骤3）中抗磨陶瓷砂浆浇筑、喷涂或涂抹后的成型厚度为25-50毫米。

该抗磨陶瓷砂浆抗压强度提高到179-200MPa，抗折强度为20-30MPa，密度达到2.9t/m³,耐温200℃以上，其中的Al₂O₃与SiO₂的含量高于60%，材料性能远远优于普通陶瓷砂浆。采用本发明的抗磨陶瓷砂浆及其使用方法，直接取用钢铁厂、火电厂的工业垃圾钢渣、矿渣、粉煤灰，和人类生活中废旧破碎的陶瓷垃圾，其成本价格都不足100元/吨，而且该主材料回收后只需筛选分类为骨料、细粉就可以直接做为本产品的原料使用，不需要复杂的深度加工，选料取料极其简便，原料通过合理的粒度级配，致密强度高，大大增强抵抗设备磨损性能，延长使用寿命，同时，对工业垃圾的有效再利用，减少了这些垃圾对生态环境的污染，也节省了矿产资源。

具体实施方式

为了更清楚地理解本发明的技术内容，下面对本发明的实施方式作进一步的详细描述。

实施例1

该抗磨陶瓷砂浆选用钢铁厂或火电厂作为工业垃圾并经筛选后获得的粒径为3毫米的钢渣，粒径为0.1毫米的矿渣，以及生活中废旧破碎并筛选后获得的粒径为1毫米陶瓷垃圾作为该抗磨陶瓷砂浆的骨料，其中，钢渣占该抗磨陶瓷砂浆的质量百分比为30%，陶瓷占该抗磨陶瓷砂浆的质量百分比为15%，矿渣占该抗磨陶瓷砂浆的质量百分比为7%，该抗磨陶瓷砂浆选用此高配比的钢渣、矿渣，比单纯选用陶瓷材料更能增强砂浆的稳定性和抗磨性能，应用更广泛；选用占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为25%的高强高标号的925号高铝水泥，以及占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为5%的来自火电行业燃烧垃圾粉煤灰作为结合剂，其中，粉煤灰的规格为400目；该抗磨陶瓷砂浆还添加了占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为0.07%的聚羧酸减水剂，占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为0.028%的多元醇消泡剂，以提高砂浆强度和密实度；辅料选用占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为17.902%200目的矿渣细粉，以达到更高的致密度，提高结合强度和耐高温指数。

将该抗磨陶瓷砂浆放入搅拌机搅拌15分钟，加水混合均匀，然后加长度为12毫米的钢纤维入上述混合均匀的抗磨陶瓷砂浆，以增加抗磨陶瓷砂浆的不定向结合强度，再次搅拌至物料成砂浆状态，其中，抗磨陶瓷砂浆与所加入的水与所加入的钢纤维的重量比为50:3:1，接着，在磨损设备表面焊接钢网或龟甲网，将加入钢纤维的抗磨陶瓷砂浆浇筑、喷涂或涂抹于钢网或龟甲网上以覆盖磨损设备，使得成型厚度达到25毫米，待抗磨陶瓷砂浆凝固后，即可抵抗冲刷磨损，抗高温和腐蚀。

实施例2

该抗磨陶瓷砂浆选用钢铁厂或火电厂作为工业垃圾并经筛选后获得的粒径为4毫米的钢渣，粒径为0.5毫米的矿渣，以及生活中废旧破碎并筛选后获得的粒径为2毫米陶瓷垃圾作为该抗磨陶瓷砂浆的骨料，其中，钢渣占该抗磨陶瓷砂浆的质量百分比为28%，陶瓷占该抗磨陶瓷砂浆的质量百分比为13%，矿渣占该抗磨陶瓷砂浆的质量百分比为5%，该抗磨陶瓷砂浆选用此高配比的钢渣、矿渣，比单纯选用陶瓷材料更能增强砂浆的稳定性和抗磨性能，应用更广泛；选用占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为23%的高强高标号的925号高铝水泥，以及占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为3%的来自火电行业燃烧垃圾粉煤灰作为结合剂，其中，粉煤灰的规格为350目；该抗磨陶瓷砂浆还添加了占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为0.05%的聚羧酸减水剂，占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为0.026%的多元醇消泡剂，以提高砂浆强度和密实度；辅料选用占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为27.927%150目的矿渣细粉，以达到更高的致密度，提高结合强度和耐高温指数。

将该抗磨陶瓷砂浆放入搅拌机搅拌13分钟，加水混合均匀，然后加长度为13毫米的钢纤维入上述混合均匀的抗磨陶瓷砂浆，以增加抗磨陶瓷砂浆的不定向结合强度，再次搅拌至物料成砂浆状态，其中，抗磨陶瓷砂浆与所加入的水与所加入的钢纤维的重量比为50:4:1.5，接着，在磨损设备表面焊接钢网或龟甲网，将加入钢纤维的抗磨陶瓷砂浆浇筑、喷涂或涂抹于钢网或龟甲网上以覆盖磨损设备，使得成型厚度达到40毫米，待抗磨陶瓷砂浆凝固后，即可抵抗冲刷磨损，抗高温和腐蚀。

实施例3

该抗磨陶瓷砂浆选用钢铁厂或火电厂作为工业垃圾并经筛选后获得的粒径为5毫米的钢渣，粒径为1毫米的矿渣，以及生活中废旧破碎并筛选后获得的粒径为3毫米陶瓷垃圾作为该抗磨陶瓷砂浆的骨料，其中，钢渣占该抗磨陶瓷砂浆的质量百分比为29%，陶瓷占该抗磨陶瓷砂浆的质量百分比为14%，矿渣占该抗磨陶瓷砂浆的质量百分比为6%，该抗磨陶瓷砂浆选用此高配比的钢渣、矿渣，比单纯选用陶瓷材料更能增强砂浆的稳定性和抗磨性能，应用更广泛；选用占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为24%的高强高标号的925号高铝水泥，以及占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为4%的来自火电行业燃烧垃圾粉煤灰作为结合剂，其中，粉煤灰的规格为450目；该抗磨陶瓷砂浆还添加了占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为0.06%的聚羧酸减水剂，占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为0.027%的多元醇消泡剂，以提高砂浆强度和密实度；辅料选用占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为22.913%180目的矿渣细粉，以达到更高的致密度，提高结合强度和耐高温指数。

将该抗磨陶瓷砂浆放入搅拌机搅拌10分钟，加水混合均匀，然后加长度为14毫米的钢纤维入上述混合均匀的抗磨陶瓷砂浆，以增加抗磨陶瓷砂浆的不定向结合强度，再次搅拌至物料成砂浆状态，其中，抗磨陶瓷砂浆与所加入的水与所加入的钢纤维的重量比为50:5:2，接着，在磨损设备表面焊接钢网或龟甲网，将加入钢纤维的抗磨陶瓷砂浆浇筑、喷涂或涂抹于钢网或龟甲网上以覆盖磨损设备，使得成型厚度达到50毫米，待抗磨陶瓷砂浆凝固后，即可抵抗冲刷磨损，抗高温和腐蚀。

采用本发明的抗磨陶瓷砂浆及其使用方法，直接取用钢铁厂、火电厂的工业垃圾钢渣、矿渣、粉煤灰，和人类生活中废旧破碎的陶瓷垃圾，其成本价格都不足100元/吨，而且该主材料回收后只需筛选分类为骨料、细粉就可以直接做为本产品的原料使用，不需要复杂的深度加工，选料取料极其简便，原料通过合理的粒度级配，致密强度高，大大增强抵抗设备磨损性能，延长使用寿命，同时，对工业垃圾的有效再利用减少了这些垃圾对生态环境的污染，也节省了矿产资源。

上文中描述了本发明的具体实施方式。但是，在本领域中的普通技术人员能够理解，不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书限定的范围内。

Claims (7)

1.一种抗磨陶瓷砂浆，其特征在于，包括骨料，辅料，结合剂以及添加剂，其中，所述骨料包括占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为28-30％的钢渣，占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为13-15％的陶瓷，以及占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为5-7％的矿渣；所述结合剂包括占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为23-25％的水泥以及占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为3-5％的粉煤灰；所述添加剂包括占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为0.05-0.07％的聚羧酸减水剂和占该抗磨陶瓷砂浆质量百分比为0.026-0.028％的多元醇消泡剂；余量为作为所述辅料的矿渣细粉；

作为骨料的所述钢渣和所述矿渣为钢铁厂作为工业垃圾经筛选后获得的粒径为3-5毫米的钢渣，以及粒径为0-1毫米的矿渣，所述陶瓷为生活中废旧破碎的陶瓷垃圾，经筛选后所述陶瓷的粒径为1-3毫米；

所述矿渣细粉为150-200目。

2.如权利要求1所述的抗磨陶瓷砂浆，其特征在于，作为结合剂的所述水泥为高铝水泥。

3.如权利要求1所述的抗磨陶瓷砂浆，其特征在于，所述粉煤灰为350-450目。

4.一种如权利要求1所述的抗磨陶瓷砂浆的使用方法，用以保护磨损设备，其特征在于包括：

1)将权利要求1所述的抗磨陶瓷砂浆放入搅拌机搅拌10-15分钟，加水混合均匀；

2)加钢纤维入步骤1)中混合均匀的抗磨陶瓷砂浆，以增加所述抗磨陶瓷砂浆的不定向结合强度，再次搅拌至物料成砂浆状态；

3)焊接钢网或龟甲网于所述磨损设备表面，将步骤2)中加入所述钢纤维的抗磨陶瓷砂浆浇筑、喷涂或涂抹于所述钢网或龟甲网上以覆盖所述磨损设备，待所述抗磨陶瓷砂浆凝固后，即可抵抗冲刷磨损，抗高温和腐蚀。

5.如权利要求4所述的抗磨陶瓷砂浆的使用方法，其特征在于，所述抗磨陶瓷砂浆与步骤1)中的水与步骤2)中的钢纤维的重量比为50:3-5:1-2。

6.如权利要求4所述的抗磨陶瓷砂浆的使用方法，其特征在于，步骤2)中钢纤维的长度为12-14毫米。

7.如权利要求4所述的抗磨陶瓷砂浆的使用方法，其特征在于，步骤3)中所述抗磨陶瓷砂浆浇筑、喷涂或涂抹后的成型厚度为25-50毫米。