CN106045546A - 一种镁质浇注料及其制备方法 - Google Patents

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张雨
李亚伟
徐义彪
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Abstract

本发明涉及一种镁质浇注料及其制备方法。其技术方案是：先将60~76wt%的镁砂颗粒和0.01~0.6wt%的硅酸盐添加剂混合均匀，外加所述混合料6~11wt%的水，搅拌30~90s；然后加入17~27wt%的镁砂细粉、0.1~1wt%的SiO2微粉、0.5~6wt%的纯铝酸钙水泥、1~9wt%的CMA水泥、0.03~0.3wt%的铝粉、0.1~1.5wt%的碳素材料和0.1~0.3wt%的减水剂，搅拌均匀，振动成型，制得镁质浇注料。本发明工艺简单和成本低，所制备的镁质浇注料具有抗爆裂性能好、强度高和抗渣性能优良的特点。

Description

一种镁质浇注料及其制备方法
技术领域
本发明属于浇注料技术领域。具体涉及一种镁质浇注料及其制备方法。
背景技术
镁质耐火浇注料具有耐火度高、抗渣侵蚀性强以及能净化钢水等优点，在高温工业窑炉中得到广泛应用。然而，在成型和养护过程中，镁质浇注料中的镁砂颗粒容易与水或水蒸气反应生成氢氧化镁，这种体积膨胀反应会导致镁质浇注料出现裂纹。以及在干燥过程中，氢氧化镁分解提高了镁质浇注料的气孔率，降低了材料的强度，同时也可能发生剥落现象。关于镁质浇注料已有大量研究：“一种抗水化镁质浇注料的制备方法”（CN201510408045.2）专利技术，该技术采用有机硅烷对氧化镁产生包裹作用从而提高了抗水化性能，但是有机硅烷的加入量足够大时才能起到包覆效果，无疑增加了生产成本。“镁质浇注料预制件防烘烤开裂的方法”（CN201110184197.5）专利技术，该技术采用水对粗颗粒镁砂进行预处理，使用高品位的镁砂细粉原料以及杂质含量低的硅灰制备的大型镁质挡渣堰，虽使烘烤裂纹率大大降低，然而原料预处理的工艺较为繁琐。“一种硅溶胶结合镁质中间包预制件及其制造方法”（CN201210134262.8）专利技术，该技术以硅溶胶为结合剂，仍存在着养护时间长和烘后强度不高的问题。
镁质浇注料中普遍加入了硅微粉，一方面改善流动性,另一方面作为结合剂，可以提高材料强度和抑制水化。常规的镁质浇注料中需加入6~8wt%的硅微粉才能达到上述效果，然而浇注料组分中大量的氧化硅对抗渣侵蚀性能不利。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单和成本低的镁质浇注料的制备方法，用该方法制备的镁质浇注料抗爆裂性能好、强度高和抗渣性能优良。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：所述镁质浇注料的原料及其含量是：
镁砂颗粒 60~76wt%；
镁砂细粉 17~27wt%；
SiO2微粉 0.1~1wt%；
纯铝酸钙水泥 0.5~6wt%；
CMA水泥 1~9wt%；
铝粉 0.03~0.3wt%；
硅酸盐添加剂 0.01~0.6wt%；
碳素材料 0.1~1.5 wt%；
减水剂 0.1~0.3wt%。
所述镁质浇注料的制备方法是：按所述镁质浇注料的原料及其含量，先将镁砂颗粒和硅酸盐添加剂混合，外加所述混合料6~11wt%的水，搅拌30~90s，再加入SiO2微粉、镁砂细粉、纯铝酸钙水泥、CMA水泥、铝粉、碳素材料和减水剂，搅拌均匀，振动成型，制得镁质浇注料。
所述镁砂颗粒中MgO含量≥96wt%；镁砂颗粒的粒径级配是：粒径为6~3mm的占镁砂颗粒23~39wt%，粒径小于3mm且大于等于1mm的占镁砂颗粒25~42wt%，粒径小于1mm且大于等于0.1mm的占镁砂颗粒20~37wt%。
所述镁砂细粉中MgO含量≥97wt%；镁砂细粉的粒径≤88μm。
所述SiO2微粉中的SiO2含量≥94wt%；SiO2微粉的粒径<5μm。
所述硅酸盐添加剂为硅酸三钙、硅酸钠中的一种以上。
所述碳素材料为炭黑或为木炭粉。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
本发明所采用的原料不需要预处理，制备工艺简单，原料成本低廉。
本发明添加的硅酸盐添加剂易溶于水，在镁砂颗粒表面形成包裹层，减少了镁砂颗粒与水接触反应，从而抑制了氢氧化镁的生成，使抗水化性能提高。
本发明采用的硅酸盐添加剂有利于镁硅水胶凝相的生成，镁硅水胶凝相增加了颗粒之间的结合，提高了镁质浇注料的强度。
本发明制备的镁质浇注料中镁硅水胶凝相快速形成，减少了氢氧化镁的生成，因此所制备的镁质浇注料抗水化性能优良。
本发明添加的碳素材料，能在材料内部形成孔隙，利于镁质浇注料在烘烤过程中的水分排出，进一步提高了镁质浇注料的抗爆裂性能。
本发明制备的镁质浇注料的硅微粉含量少，降低了低熔相的生成几率；同时体系中引入的CMA水泥能改善显微结构，并且含有的尖晶石等物相能有效吸收渣中杂质，从而抑制渣的侵蚀和渗透，提高了镁质浇注料的抗渣性能。
本发明制备的镁质浇注料经检测：110℃干燥后，体积密度为2.92~3.06g/cm3，显气孔率为8~14%，抗折强度为9~17MPa；试样脱模后，700℃条件下保温30min，不开裂，抗折强度保持率为75~91%；1500℃烧后抗折强度为7~14MPa；所制备的浇注料抗渣侵蚀和渗透性能优良。
因此，本发明工艺简单和成本低，所制备的镁质浇注料具有抗爆裂性能好、强度高和抗渣性能优良的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述。
所述镁砂颗粒中MgO含量≥96wt%；镁砂颗粒的粒径级配是：粒径为6~3mm的占镁砂颗粒23~39wt%，粒径小于3mm且大于等于1mm的占镁砂颗粒25~42wt%，粒径小于1mm且大于等于0.1mm的占镁砂颗粒20~37wt%。
所述镁砂细粉中MgO含量≥97wt%；镁砂细粉的粒径≤88μm。
所述SiO2微粉中的SiO2含量≥94wt%；SiO2微粉的粒径<5μm。
实施例1
一种镁质浇注料及其制备方法。本实施例所述镁质浇注料的组成及其含量为：
镁砂颗粒 71~76wt%；
镁砂细粉 17~22wt%；
SiO2微粉 0.1~0.5wt%；
纯铝酸钙水泥 0.5~3.5wt%；
CMA水泥 1~4wt%；
铝粉 0.03~0.08 wt%；
硅酸盐添加剂 0.2~0.5 wt%；
碳素材料 0.1~0.5 wt%；
减水剂 0.2~0.3wt%。
所述镁质浇注料的制备方法是：按所述镁质浇注料的原料及其含量，先将镁砂颗粒和硅酸盐添加剂混合，外加所述混合料6~8.5wt%的水，搅拌30~90s，再加入SiO2微粉、镁砂细粉、纯铝酸钙水泥、CMA水泥、铝粉、碳素材料和减水剂，搅拌均匀，振动成型，制得镁质浇注料。
本实施例中：所述硅酸盐添加剂为硅酸三钙；所述碳素材料为炭黑。
本实施例制备的镁质浇注料经检测：110℃干燥后，体积密度为2.92~2.96g/cm3，显气孔率为12~14%，抗折强度为9~12MPa；试样脱模后，700℃条件下保温30min，不开裂，抗折强度保持率为75~85%；1500℃烧后抗折强度为7~10MPa；所制备的镁质浇注料抗渣侵蚀和渗透性能优良。
实施例2
一种镁质浇注料及其制备方法。本实施例所述镁质浇注料的组成及其含量为：
镁砂颗粒 70~75wt%；
镁砂细粉 17~23wt%；
SiO2微粉 0.2~0.6wt%；
纯铝酸钙水泥 1~4wt%；
CMA水泥 2~5wt%；
铝粉 0.03~0.1 wt%；
硅酸盐添加剂 0.1~0.3 wt%；
碳素材料 0.2~0.6 wt%；
减水剂 0.15~0.25wt%。
所述镁质浇注料的制备方法是：按所述镁质浇注料的原料及其含量，先将镁砂颗粒和硅酸盐添加剂混合，外加所述混合料6.5~9wt%的水，搅拌30~90s，再加入SiO2微粉、镁砂细粉、纯铝酸钙水泥、CMA水泥、铝粉、碳素材料和减水剂，搅拌均匀，振动成型，制得镁质浇注料。
本实施例中：所述硅酸盐添加剂为硅酸钠；所述碳素材料为炭黑。
本实施例制备的镁质浇注料经检测：110℃干燥后，体积密度为2.93~2.98g/cm3，显气孔率为9~11%，抗折强度为10~12MPa；试样脱模后，700℃条件下保温30min，不开裂，抗折强度保持率为78~86%；1500℃烧后抗折强度为8~10MPa；所制备的浇注料抗渣侵蚀和渗透性能优良。
实施例3
一种镁质浇注料及其制备方法。所述镁质浇注料的组成及其含量：
镁砂颗粒 60~66wt%；
镁砂细粉 20~26wt%；
SiO2微粉 0.5~1wt%；
纯铝酸钙水泥 1.5~4.5wt%；
CMA水泥 6~9wt%；
铝粉 0.1~0.2 wt%；
硅酸盐添加剂 0.01~0.07 wt%；
碳素材料 0.5~1 wt%；
减水剂 0.1~0.2wt%。
所述镁质浇注料的制备方法是：按所述镁质浇注料的原料及其含量，先将镁砂颗粒和硅酸盐添加剂混合，外加所述混合料7~9.5wt%的水，搅拌30~90s，再加入SiO2微粉、镁砂细粉、纯铝酸钙水泥、CMA水泥、铝粉、碳素材料和减水剂，搅拌均匀，振动成型，制得镁质浇注料。
本实施例中：所述所述硅酸盐添加剂为硅酸三钙；所述碳素材料为木炭粉。
本实施例制备的镁质浇注料经检测：110℃干燥后，体积密度为2.93~2.97g/cm3，显气孔率为10~14%，抗折强度为11~13MPa；试样脱模后，700℃条件下保温30min，不开裂，抗折强度保持率为80~87%；1500℃烧后抗折强度为9~11MPa；所制备的浇注料抗渣侵蚀和渗透性能优良。
实施例4
一种镁质浇注料及其制备方法。所述镁质浇注料的组成及其含量：
镁砂颗粒 66~72wt%；
镁砂细粉 19~24wt%；
SiO2微粉 0.4~0.8wt%；
纯铝酸钙水泥 2~5wt%；
CMA水泥 4~7wt%；
铝粉 0.2~0.3 wt%；
硅酸盐添加剂 0.02~0.08 wt%；
碳素材料 1.0~1.5wt%；
减水剂 0.2~0.3wt%。
所述镁质浇注料的制备方法是：按所述镁质浇注料的原料及其含量，先将镁砂颗粒和硅酸盐添加剂混合，外加所述混合料7.5~10wt%的水，搅拌30~90s，再加入SiO2微粉、镁砂细粉、纯铝酸钙水泥、CMA水泥、铝粉、碳素材料和减水剂，搅拌均匀，振动成型，制得镁质浇注料。
本实施例中：所述硅酸盐添加剂为硅酸钠；所述碳素材料为木炭粉。
本实施例制备的镁质浇注料经检测：110℃干燥后，体积密度为2.95~2.99g/cm3，显气孔率为10~13%，抗折强度为11~14MPa；试样脱模后，700℃条件下保温30min，不开裂，抗折强度保持率为82~88%；1500℃烧后抗折强度为9~12MPa；所制备的浇注料抗渣侵蚀和渗透性能优良。
实施例5
一种镁质浇注料及其制备方法。所述镁质浇注料的组成及其含量：
镁砂颗粒 66~71wt%；
镁砂细粉 21~26wt%；
SiO2微粉 0.3~0.7wt%；
纯铝酸钙水泥 2.5~5.5wt%；
CMA水泥 5~8wt%；
铝粉 0.05~0.1 wt%；
硅酸盐添加剂 0.3~0.6 wt%；
碳素材料 0.2~0.6 wt%；
减水剂 0.2~0.3wt%。
所述镁质浇注料的制备方法是：按所述镁质浇注料的原料及其含量，先将镁砂颗粒和硅酸盐添加剂混合，外加所述混合料8~10.5wt%的水，搅拌30~90s，再加入SiO2微粉、镁砂细粉、纯铝酸钙水泥、CMA水泥、铝粉、碳素材料和减水剂，搅拌均匀，振动成型，制得镁质浇注料。
本实施例中：所述硅酸盐添加剂为由硅酸三钙和硅酸钠组成，其中：硅酸三钙占硅酸盐添加剂40~57wt%，硅酸钠占硅酸盐添加剂43~60wt%；所述碳素材料为炭黑。
本实施例制备的镁质浇注料经检测：110℃干燥后，体积密度为3.01~3.04g/cm3，显气孔率为9~12%，抗折强度为13~16MPa；试样脱模后，700℃条件下保温30min，不开裂，抗折强度保持率为82~90%；1500℃烧后抗折强度为10~13MPa；所制备的浇注料抗渣侵蚀和渗透性能优良。
实施例6
一种镁质浇注料及其制备方法。所述镁质浇注料的组成及其含量：
镁砂颗粒 67~72wt%；
镁砂细粉 22~27wt%；
SiO2微粉 0.3~0.7wt%；
纯铝酸钙水泥 3~6wt%；
CMA水泥 3~6wt%；
铝粉 0.05~0.15 wt%；
硅酸盐添加剂 0.2~0.5 wt%；
碳素材料 0.2~0.5 wt%；
减水剂 0.2~0.3wt%。
所述镁质浇注料的制备方法是：按所述镁质浇注料的原料及其含量，先将镁砂颗粒和硅酸盐添加剂混合，外加所述混合料8.5~11wt%的水，搅拌30~90s，再加入SiO2微粉、镁砂细粉、纯铝酸钙水泥、CMA水泥、铝粉、碳素材料和减水剂，搅拌均匀，振动成型，制得镁质浇注料。
本实施例中：所述硅酸盐添加剂为由硅酸三钙和硅酸钠组成，其中：硅酸三钙占硅酸盐添加剂50~65wt%，硅酸钠占硅酸盐添加剂35~50wt%；所述碳素材料为木炭粉。
本实施例制备的镁质浇注料经检测：110℃干燥后，体积密度为3.02~3.06g/cm3，显气孔率为8~10%，抗折强度为14~17MPa。试样脱模后，700℃条件下保温30min，不开裂，抗折强度保持率为83~91%；1500℃烧后抗折强度为10~14MPa；所制备的浇注料抗渣侵蚀和渗透性能优良。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式所采用的原料不需要预处理，制备工艺简单，原料成本低廉。
本具体实施方式添加的硅酸盐添加剂易溶于水，在镁砂颗粒表面形成包裹层，减少了镁砂颗粒与水接触反应，从而抑制了氢氧化镁的生成，使抗水化性能提高。
本具体实施方式采用的硅酸盐添加剂有利于镁硅水胶凝相的生成，镁硅水胶凝相增加了颗粒之间的结合，提高了镁质浇注料的强度。
本具体实施方式制备的镁质浇注料中镁硅水胶凝相快速形成，减少了氢氧化镁的生成，因此所制备的镁质浇注料抗水化性能优良。
本具体实施方式添加的碳素材料，能在材料内部形成孔隙，利于镁质浇注料在烘烤过程中的水分排出，进一步提高了镁质浇注料的抗爆裂性能。
本具体实施方式制备的镁质浇注料的硅微粉含量少，降低了低熔相的生成几率；同时体系中引入的CMA水泥能改善显微结构，并且含有的尖晶石等物相能有效吸收渣中杂质，从而抑制渣的侵蚀和渗透，提高了镁质浇注料的抗渣性能。
本具体实施方式制备的镁质浇注料经检测：110℃干燥后，体积密度为2.92~3.06g/cm3，显气孔率为8~14%，抗折强度为9~17MPa；试样脱模后，700℃条件下保温30min，不开裂，抗折强度保持率为75~91%；1500℃烧后抗折强度为7~14MPa；所制备的浇注料抗渣侵蚀和渗透性能优良。
因此，本具体实施方式工艺简单和成本低，所制备的镁质浇注料具有抗爆裂性能好、强度高和抗渣性能优良的特点。

Claims (7)

1.一种镁质浇注料，其特征在于：
（1）所述镁质浇注料的原料及其含量是：
镁砂颗粒 60~76wt%，
镁砂细粉 17~27wt%，
SiO2微粉 0.1~1wt%，
纯铝酸钙水泥 0.5~6wt%，
CMA水泥 1~9wt%，
铝粉 0.03~0.3wt%，
硅酸盐添加剂 0.01~0.6wt%，
碳素材料 0.1~1.5 wt%，
减水剂 0.1~0.3wt%；
（2）所述镁质浇注料的制备方法是：按所述镁质浇注料的原料及其含量，先将镁砂颗粒和硅酸盐添加剂混合，外加所述混合料6~11wt%的水，搅拌30~90s，再加入SiO2微粉、镁砂细粉、纯铝酸钙水泥、CMA水泥、铝粉、碳素材料和减水剂，搅拌均匀，振动成型，制得镁质浇注料。
2.根据权利要求1所述的镁质浇注料的制备方法，其特征在于所述镁砂颗粒中MgO含量≥96wt%；镁砂颗粒的粒径级配是：粒径为6~3mm的占镁砂颗粒23~39wt%，粒径小于3mm且大于等于1mm的占镁砂颗粒25~42wt%，粒径小于1mm且大于等于0.1mm的占镁砂颗粒20~37wt%。
3.根据权利要求1所述的镁质浇注料的制备方法，其特征在于所述镁砂细粉中MgO含量≥97wt%；镁砂细粉的粒径≤88μm。
4.根据权利要求1所述的镁质浇注料的制备方法，其特征在于所述SiO2微粉中的SiO2含量≥94wt%；SiO2微粉的粒径<5μm。
5.根据权利要求1所述的镁质浇注料的制备方法，其特征在于所述硅酸盐添加剂为硅酸三钙、硅酸钠中的一种以上。
6.根据权利要求1所述的镁质浇注料的制备方法，其特征在于所述碳素材料为炭黑或为木炭粉。
7.一种镁质浇注料，其特征在于所述镁质浇注料是根据权利要求1~6项中任一项所述镁质浇注料的制备方法所制备的镁质浇注料。
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