CN104628397B - 一种不凝固新型膏状耐火泥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种不凝固新型膏状耐火泥及其制备方法，按重量百分含量计，包含以下组份：白刚玉53％～65％、活性α‑Al2O3微粉5％～8％、广西白泥5％～8％、氧化铬绿微粉3％～5％、蓝晶石5％～8％、石墨粉5％～7％、硅微粉2％～5％、硅酸钠2％～3％、木质磺酸钙3％～5％、聚丙烯酰胺0.3％～0.5％和海藻酸钠2％～3％；用卤水、甘油和水将上述的各组份调制成膏状。该耐火泥具有以下优点：(1)抗侵蚀性好；(2)粘结性强；(3)塑性强；(4)不易高温烧结，易清理；(5)易保存，存放周期长；(6)环保，使用时无粉尘，对人体无害；(7)易套补；(8)使用方便，适应市场需求；(9)具有显著的经济效益。
Description
技术领域：
本发明属于耐火材料领域，涉及一种以氧化铝(Al2O3、Cr2O3)为基料的耐火材料，尤其涉及一种不凝固新型膏状耐火泥及其制备方法。
技术背景：
目前钢厂钢包用透气砖热更换、滑动水口安装与更换、中间包内装浸入式水口和中包上水口安装都必需使用膏状火泥进行接缝密封。现在多数耐材厂家采用粉状混合粉发至钢厂现场，在使用之前人工加水搅拌混合，为了使耐火泥具备良好的抗钢水侵蚀性，成品火泥均加入3～5％的氧化铬(Cr2O3)微粉，由于火泥内含有6价铬，6价铬刺激鼻、喉、皮肤、眼睛；吸入可能会导致遗传性基因缺陷和致癌，由于人工混合搅拌会产生大量灰尘会直接接触和吸入均对人体身心健康造成影响。同时人工随意加水搅拌不均匀，干湿度不一致，混合不均匀都会导致火泥性能下降，对使用安全性不能保证，所以现在许多钢厂要求使用成品膏状火泥，能降低工人劳动强度，使用环保、安全可靠。
目前国内许多钢厂在更换上水口和上滑板时，接缝料与水口座砖、透气砖、滑动水口砖本体发生烧结反应，接缝料不易剥落，操作工在高温下长时间用撬棍一点点的清除，或者用风镐打碎，一点一点的拆除，在用风镐拆打上水口砖和接缝料时，风镐头经常滑落到座砖一侧，伤击座砖，使座砖扩径，座砖与上水口砖之间缝隙增大，导致钢水渗入缝隙，而不得提前下包，影响钢包的使用寿命，处理不及时还会发生上水口周围漏钢事故。同时有的钢厂采用冷水浇在机构和上水口里面，用极冷极热的方式清除已发生烧结的接缝料，这种方式导致机构变形，上水口炸裂。因此需要提供一种新的不凝固新型膏状耐火泥，以解决现有的接缝料不环保，对人体有害，施工不方便，粘结性不强，易高温烧结，不易清理，不易套补等技术问题。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种不凝固新型膏状耐火泥。
本发明的另一目的在于提供一种不凝固新型膏状耐火泥及其制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种不凝固膏状耐火泥，按重量百分含量计，包含以下组份：白刚玉53％～65％、活性α-Al2O3微粉5％～8％、广西白泥5％～8％、氧化铬绿微粉3％～5％、蓝晶石5％～8％、石墨粉5％～7％、硅微粉2％～5％、硅酸钠2％～3％、木质磺酸钙3％～5％、聚丙烯酰胺0.3％～0.5％和海藻酸钠2％～3％；用卤水、甘油和水将上述的各组份调制成膏状。
上述的不凝固膏状耐火泥，按重量计，所述卤水的用量占所述各组份总量的7％～10％；所述甘油的用量占所述各组份总量的6％～10％；所述水的用量占所述各组份总量的18％～22％。
上述的不凝固膏状耐火泥，各组份的颗粒级配为：白刚玉为(70～120目、120～0目、200～0目、320～0目)，活性α-Al2O3微粉的粒径≤2um,广西白泥200～600目，蓝晶石35～120目，石墨粉300～1000目，硅微粉的粒径≤2um，硅酸钠100～200目。
优选的：所述各组份的颗粒级配为：白刚玉为(70～120目、120～0目、200～0目、320～0目)，活性α-Al2O3微粉的粒径1um,广西白泥200目，蓝晶石80目，石墨粉500目，硅微粉的粒径1um，硅酸钠120目。
上述的不凝固膏状耐火泥，按重量百分含量计，所述白刚玉的粒度级配为：
优选的：所述白刚玉的粒度级配为：
上述的不凝固膏状耐火泥，所述的卤水为工业氯化镁水溶液，将工业氯化镁和水按重量1：2的比例溶解。
所述的硅微粉为95或92硅微粉。
上述的不凝固膏状耐火泥中各组分的质量标准优选为：
所述的白刚玉:Al2O3≥98％、Fe2O3≤0.3％；
活性α-Al2O3微粉：Al2O3≥99％、Fe2O3≤0.2％；
广西白泥：Al2O334％～37％、SiO247％～50％、Fe2O3≤0.85％；
氧化铬绿微粉：Cr2O3≥99％；
蓝晶石：Al2O350％～55％、Fe2O3≤1.0％；
硅酸钠：SiO252.0％～55.0％、Na2O 23.0％～26.0％；
木质磺酸钙：木质素50.0％～65.0％、pH值4～6；
聚丙烯酰胺：体密≥1.32克/立方厘米、pH值7～14；
海藻酸钠：灰分30％～37％、pH值6～9.5。
更进一步有选为：
所述的白刚玉：Al2O3≥98％、Fe2O3≤0.3％、体密≥3.8克/立方厘米；
活性a-Al2O3微粉：Al2O3≥99％、Fe2O3≤0.2％、体密≥3.95克/立方厘米；
广西白泥：Al2O334％～37％、SiO247％～50％、Fe2O3≤0.85％；
氧化铬绿微粉：Cr2O3≥99％；
蓝晶石：Al2O350％～55％、Fe2O3≤1.0％、线变化(1450℃×2H)＞12％；
石墨粉：C≥99％；
硅微粉：SiO2≥95％；
硅酸钠：SiO252.0％～55.0％、Na2O 23.0％～26.0％、模数2.30±0.10(M)；
木质磺酸钙：木质素50.0％～65.0％、pH值4～6；
聚丙烯酰胺：体密≥1.32克/立方厘米、pH值7～14；
海藻酸钠：灰分30％～37％、pH值6～9.5；
卤水(工业氯化镁的水溶液)：其工业氯化镁的规格为：MgCl2≥60％、MgO≥23％、MgCl4≤11％；
甘油：熔点18.6℃、沸点290.9℃、密度1.263～1.303克/立方厘米。
一般的原料也可以实现本发明的目的，但是高质量标准的原料有助于进一步提高不凝固膏状耐火泥的质量。
上述不凝固膏状耐火泥的制备方法为：按比例将活性α-Al2O3微粉、广西白泥、氧化铬绿微粉、蓝晶石、石墨粉、硅微粉、硅酸钠、木质磺酸钙、聚丙烯酰胺、海藻酸钠混合均匀，然后按比例加水混合均匀，再按比例投入白刚玉继续搅拌均匀，然后加入卤水搅拌后再加入甘油搅拌均匀。
具体制备方法为：按比例将活性α-Al2O3微粉、广西白泥、氧化铬绿微粉、蓝晶石、石墨粉、硅微粉、硅酸钠、木质磺酸钙、聚丙烯酰胺、海藻酸钠的混合物经行星式搅拌机混合15分钟，待粉料混合粉颜色呈淡绿色后，将水倒入搅拌机混合10分钟，将按照颗粒级配配好的白刚玉投入搅拌机内继续搅拌，10分钟后加入卤水，再搅拌2分钟后加入甘油，接着搅拌5分钟即可，对成品火泥做理化检测，检测合格后包装发货。
本发明膏状耐火泥由5种不同的结合剂共同完成，分别是硅酸钠、木质磺酸钙、聚丙烯酰胺、卤水、海藻酸钠。其结合原理：硅酸钠俗称泡花碱，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂，其粘合力强、强度较高、耐酸性、耐热性好，水玻璃硬化后的主要成份为硅胶和固体，比表面积大，因而具有较好的粘结力。
木质磺酸钙：是一种多组分高分子聚合物阴离子表面活性剂，外观为浅黄色至深棕色粉末，用在耐火泥中具有很强的分散性，粘结性，能显著改善操作性能，并有减水、增强、防止龟裂等良好效果。
聚丙烯酰胺：为水溶液高分子聚合物，具有良好的絮凝性，能使悬浮物质通过电中和起到絮凝作用，通过物理的化学作用等起到粘合作用，在中性和酸性条件下都有增稠作用。卤水(工业氯化镁水溶液)：将固体氯化镁和水按重量1：2的比例溶于水中，待氯化镁完全溶解后加入膏状火泥中，不断搅拌直到泥料具有粘滞状，具有很强的粘结作用。海藻酸钠：微溶于水，易溶于碱性溶液，使溶液具有粘性，海藻酸钠粉末遇水变湿，微粒的水合作用使其表面具有粘性。
膏状火泥在加水过程中，要求稀稠度控制适当，防止火泥过稀，在组装时被挤出，起不到支撑砖的作用，不耐钢水冲刷，易在此部位结钢。同时也防止火泥过干，火泥不能均匀地铺展开，导致产生缝隙而钻钢。
本发明的作用机理：在火泥内加入5％～7％的石墨粉和其它含C添加剂，该物质不会与其它混合原料发生反应，独立C形成，如果与空气中的O2反应生成CO2，导致C氧化发白，结构组织疏松，在清理时便于清除；同时火泥内未反应的C形成一层牢固的石墨保护层，其后附着上面的任何物质都能容易脱落，如涂在钢包座砖和各个接口部上后，或涂在水口座砖内壁可减缓接缝料过度烧结，便可以采取上水口整体取出，使清除作业变得更容易，实现连续使用，同时保护上水口砖，有效强低工人劳动强度。
除特别说明外，本发明所涉及的原料均可以通过市场购买获得。
本发明的有益效果：
(1)抗侵蚀性好；(2)粘结性强；(3)塑性强；(4)不易高温烧结，易清理；(5)易保存，存放周期长；(6)环保，使用时无粉尘，对人体无害；(7)易套补；(8)使用方便，适应市场需求；(9)具有显著的经济效益。
具体实施方式：
原料规格如下：
白刚玉：Al2O3≥98％、Fe2O3≤0.3％、体密≥3.8克/立方厘米；
活性α-Al2O3微粉：Al2O3≥99％、Fe2O3≤0.2％、体密≥3.95克/立方厘米；
广西白泥：Al2O334％～37％、SiO247％～50％、Fe2O3≤0.85％；生产厂家：广西维罗矿业有限公司
氧化铬绿微粉：Cr2O3≥99％；
蓝晶石：Al2O350％～55％、Fe2O3≤1.0％、线变化(1450℃×2H)＞12％；
石墨粉：C≥99％；
95硅微粉：SiO2≥95％；
硅酸钠：SiO252.0％～55.0％、Na2O 23.0％～26.0％、模数2.30±0.10(M)；
木质磺酸钙：木质素50.0％～65.0％、pH值4～6；
聚丙烯酰胺：体密≥1.32克/立方厘米、pH值7～14；
海藻酸钠：灰分30％～37％、pH值6～9.5；
卤水：将工业氯化镁和水按照重量1:2的比例溶解制成，工业氯化镁的规格为MgCl2≥60％、MgO≥23％、MgCl4≤11％；
甘油：熔点18.6℃、沸点290.9℃、密度1.263～1.303克/立方厘米。
以上原料均可以市场购买获得。
实施例1：
白刚玉经破碎筛分后按表1中的配方进行配料，按表2的配料将活性α-Al2O3微粉、广西白泥、氧化铬绿微粉、蓝晶石、石墨粉、95硅微粉、硅酸钠、木质黄酸钙、聚丙烯酰胺、海藻酸钠经行星式搅拌机混合15分钟，待粉料混合粉颜色呈淡绿色后，按比例将水倒入搅拌机混合10分钟，将按照表1中的颗粒级配配好的白刚玉投入搅拌机内继续搅和，10分钟后加入卤水再搅拌2分钟后加入甘油，接着搅拌5分钟该发明产品制作完成，最后对成品火泥做理化检测，检测合格后包装发货。表2中有3个配方，其中配方1、配方2和配方3中白刚玉的颗粒级配依次分别为表1中的颗粒级配1、颗粒级配2和颗粒级配3。
表1白刚玉的颗粒级配
| 规格 | 颗粒级配1(％) | 颗粒级配2(％) | 颗粒级配3(％) |
| 70～120目 | 7 | 6 | 9 |
| 120～0目 | 10 | 9 | 9 |
| 200～0目 | 13 | 11 | 16 |
| 320～0目 | 70 | 74 | 66 |
表2：配方1、2、3中各组分的百分含量
表3按照表2中配方1、2、3所制得的产品的理化测试指标对照表
根据表3中的检验结果可知：以上3个配方都能正常使用，其中以配方1效果最为显著。使用结果显示：该耐火泥抗侵蚀性好、粘结性强、塑性强、不易高温烧结，易清理、易保存，存放周期长、使用时无粉尘，对人体无害、易套补、使用方便，适应市场需求。
Claims (7)
1.一种不凝固膏状耐火泥，其特征在于：按重量百分含量计，包含以下组份：白刚玉53%～65%、活性α-Al2O3微粉5%～8%、广西白泥5%～8%、氧化铬绿微粉3%～5%、蓝晶石5%～8%、石墨粉5%～7%、硅微粉2%～5%、硅酸钠2%～3%、木质磺酸钙3%～5%、聚丙烯酰胺0.3%～0.5%和海藻酸钠2%～3%；用卤水、甘油和水将上述的各组份调制成膏状；
按重量计，所述卤水的用量占所述各组份总量的7%～10%；所述甘油的用量占所述各组份总量的6%～10%；所述水的用量占所述各组份总量的18%～22%。
2.根据权利要求1所述的不凝固膏状耐火泥，其特征在于：各组份的颗粒级配为：白刚玉为70～120目、120～0目、200～0目、320～0目，活性α-Al2O3微粉的粒径≤2um,广西白泥200~600目，蓝晶石35~120目，石墨粉300~1000目，硅微粉的粒径≤2um，硅酸钠100~200目。
3.根据权利要求2所述的不凝固膏状耐火泥，其特征在于：按重量百分含量计，所述白刚玉的粒度级配为：
70～120目 5%~10%
120～0目 8%~14%
200～0目 10%~16%
320～0目 65%~75%。
4.根据权利要求1所述的不凝固膏状耐火泥，其特征在于：所述的卤水为工业氯化镁水溶液，将工业氯化镁和水按重量1：2的比例溶解。
5.根据权利要求1所述的不凝固膏状耐火泥，其特征在于：
所述的白刚玉: Al2O3≥98%、Fe2O3≤0.3%；
活性α-Al2O3微粉：Al2O3≥99%、Fe2O3≤0.2%；
广西白泥：Al2O3 34%～37%、SiO2 47%～50%、Fe2O3≤0.85%；
氧化铬绿微粉：Cr2O3≥99%；
蓝晶石：Al2O3 50%～55%、Fe2O3≤1.0%；
硅酸钠：SiO2 52.0%～55.0%、Na2O 23.0%～26.0%；
木质磺酸钙：木质素50.0%～65.0%、pH值4～6；
聚丙烯酰胺：体密≥1.32克/立方厘米、pH值7～14；
海藻酸钠：灰分30%～37%、pH值6～9.5。
6.根据权利要求1所述的不凝固膏状耐火泥，其特征在于采用以下步骤制备：按比例将活性α-Al2O3微粉、广西白泥、氧化铬绿微粉、蓝晶石、石墨粉、硅微粉、硅酸钠、木质磺酸钙、聚丙烯酰胺、海藻酸钠混合均匀，然后按比例加水混合均匀，再按比例投入白刚玉继续搅拌均匀，然后加入卤水搅拌后再加入甘油搅拌均匀。
7.权利要求1~5中任意一项所述不凝固膏状耐火泥的制备方法，其特征在于包括以下步骤：按比例将活性α-Al2O3微粉、广西白泥、氧化铬绿微粉、蓝晶石、石墨粉、硅微粉、硅酸钠、木质磺酸钙、聚丙烯酰胺、海藻酸钠混合均匀，然后按比例加水混合均匀，再按比例投入白刚玉继续搅拌均匀，然后加入卤水搅拌后再加入甘油搅拌均匀。
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