CN106810283A

CN106810283A - 一种莫来石‑铬轻质浇注料

Info

Publication number: CN106810283A
Application number: CN201710135274.5A
Authority: CN
Inventors: 李彩霞; 刘涛生; 许兴堂; 李超; 薛鸿雁
Original assignee: Jiaozuo Jin Xin Heng Tuo New Material Ltd By Share Ltd
Current assignee: Jiaozuo Jin Xin Heng Tuo New Material Ltd By Share Ltd
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2017-06-09
Anticipated expiration: 2037-03-08
Also published as: CN106810283B

Abstract

本发明提供了一种莫来石‑铬轻质浇注料，由以下重量份的原料组成：莫来石微孔球50~65wt%，低铁三级高铝熟料粉20~45wt%，1~5wt%氧化铬绿，二氧化硅微粉3~8wt%，纯铝酸钙水泥4~7wt%，分散剂0.01~0.5wt%；所述莫来石微孔球为原矿经二次造粒烧结而成的球形莫来石颗粒料；所述低铁三级高铝熟料粉的Fe₂O₃含量不大于1.5wt%。该莫来石‑铬轻质浇注料常温及高温均具有较高的强度，体积稳定性好，较低的导热系数，并可减少直接还原铁炉衬表面的结瘤，达到降低炉衬材料用量、节能及延长炉衬使用寿命的目的。

Description

一种莫来石-铬轻质浇注料

技术领域

本发明涉及一种莫来石-铬轻质浇注料及方法，属于高温耐火材料技术领域。

背景技术

由于低水泥高铝质浇注料具有杂质含量低，常温及高温强度高，体积稳定等特点，所以低水泥高铝质浇注料被广泛应用在高温炉窑的工作层。低水泥高铝质浇注料多以高铝熟料为骨料，因此，低水泥高铝质浇注料体积密度较高，体积密度一般2.2~2.7g/cm³，1000℃导热系数在0.9~1.5W/m.K。

根据传热学基本原理，具有轻质、微孔、闭孔的材料导热率更低。普通的多孔熟料是采用生矾土添加煤粉和有机物压球烧结而成，该工艺所生产的多孔熟料多为开口气孔，气孔孔径大，骨料的强度低，三氧化二铁杂质含量高且集中，骨料中杂质含量较多，采用该多孔熟料为骨料的轻质浇注料,无法满足在高于1200℃和高浓度CO气氛下长期限使用。

C是一种对耐火材料有很强破坏作用的物质，高炉解体证明CO对炉衬材料的破坏很大，在高温下暴露在CO气氛中的耐火材料因碳素沉积（2CO(g)=C(s)+CO₂(g)）膨胀而导致严重破损。耐火材料中的Fe₂O₃，在高炉条件下被还原生成Fe，对上述碳沉积反应起催化作用，加快了材料的破损速度。因此，在其他条件相同的情况下，试样中的Fe₂O₃含量越高，试样受到的破坏作用越大。随着沉积碳的增多，试样结构变得疏松，这又进一步促进了碳沉积反应的进行，加剧试样的损毁。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种莫来石-铬轻质浇注料及方法，具体技术方案是：

一种莫来石-铬轻质浇注料，由以下重量份的原料组成：莫来石微孔球50~65wt%，低铁三级高铝熟料粉20~45wt%，1~5wt%氧化铬绿，二氧化硅微粉3~8wt%，纯铝酸钙水泥4~7wt%，分散剂0.01~0.5wt%；

所述莫来石微孔球为原矿经二次造粒烧结而成的球形莫来石颗粒料；

所述低铁三级高铝熟料粉的Fe₂O₃含量不大于1.5wt%。

进一步的，所述莫来石微孔球的成分中Al₂O₃≥65 wt%，Fe₂O₃≤1.5 wt%，K₂O+Na₂O≤0.65 wt%。

进一步的，所述莫来石微孔球的体积密度≤1.5g/cm³。

进一步的，所述莫来石微孔球的粒度为8~0.3mm。

进一步的，所述低铁三级高铝熟料粉为三级高铝矾土经煅烧后得到熟料，再去除熟料表面的氧化铁杂质而制得；所述低铁三级高铝熟料粉的成分中Al₂O₃≥52 wt %,Fe₂O₃≤1.0 wt %，K₂O+Na₂O≤0.50wt %。

进一步的，所述低铁三级高铝熟料粉的粒径为小于或等于0.088mm。

进一步的，所述的氧化铬绿中Cr₂O₃≥99.5 wt %，粒径为小于或等于0.044mm。

进一步的，所述的纯铝酸钙水泥中Al₂O₃≥68.5 wt%，SiO₂≤0.8 wt%，Fe₂O₃≤0.6wt%，CaO≤31 wt%。

进一步的，所述的二氧化硅微粉中SiO₂≥90 wt%，灼减≤3.2 wt%。

本发明中的莫来石微孔球是利用原料自分解成孔，通过控制内部反应烧结过程形成微孔结构，该骨料在生产中没有添加煤粉等杂质原料，利用回转窑高温烧结而成，莫来石微孔球的主晶相为莫来石。因此用莫来石微孔球代替低水泥高铝浇注料的高铝熟料骨料，可降低浇注料的体积密度，降低浇注料的导热系数，不影响浇注料的常温及高温性能。低铁三级高铝熟料三氧化二铁杂质含量低，体积密度低于二级高铝熟料、一级高铝熟料，因此低铁三级高铝熟料粉的加入，利于浇注料体积密度的降低。

莫来石-铬轻质浇注料，骨料选用的是合成微孔莫来石骨料，主晶相是莫来石，三氧化二铁含量较低，并且选用了铁含量较低的粉料。因此该莫来石-铬轻质浇注料可满足在高温、强CO还原气氛下长期使用。

氧化铬绿即氧化铬，熔点（2260℃±25℃），氧化铬可与很多氧化物形成固溶体、高熔点化合物或熔化温度高的共熔物，以及能使渗入的熔渣黏度增大。在直接还原铁用窑炉运行过程中，炉料中含CaO成分脱硫剂的粉尘易落在炉墙、炉顶高铝浇注料上。粉尘中的CaO和炉衬中的Al₂O₃-SiO₂系材料在1350℃左右生成低熔物，物料中的Fe粉及铁氧化合物在还原气氛下还原出的Fe粉附着在低熔物上，形成结瘤，随着结瘤的增大，严重影响炉衬的寿命及窑炉的正常运行。浇注料中氧化铬绿的引入，在还原气氛下，粉尘中的CaO与氧化铬绿生成CaCr₂O₄稳定化合物，熔点为1570℃，该化合物的生成可减少低熔物的形成，有效减少炉衬材料的结瘤。

由于合理选用原材料，因此该莫来石-铬轻质浇注料常温及高温均具有较高的强度，体积稳定性好，且具有较低的导热系数，有效降低了炉体的外表面温度，并可减少炉衬的蓄热，并且该浇注料抗CO侵蚀能力强，并且有效减少炉衬表面CaO和Fe混合粉的结瘤，达到减少炉衬材料用量、节能及延长炉衬使用寿命的目的。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

为避免重复，现将本具体实施方式所涉及的技术参数统一描述如下，实施中不在赘述：

莫来石微孔球，其特征为利用原料自分解成孔，通过控制内部反应烧结过程控制孔径分布，该骨料在生产中没有添加煤粉等杂质原料，利用高温窑进行烧制而成，主晶相为莫来石。该莫来石微孔球，Al₂O₃≥65%，Fe₂O₃≤1.5%，K₂O+Na₂O≤0.65%，体积密度≤1.5g/cm³，粒度8-0.3mm。

低铁三级高铝熟料粉，其特征在于选用优质三级高铝矾土，经煅烧后人工去除熟料表面的氧化铁等杂质，该低铁三级高铝熟料粉Al₂O₃≥52%,Fe₂O₃≤1.0%，K₂O+Na₂O≤0.50%，粒径为小于或等于0.088mm。

氧化铬绿，Cr₂O₃≥99.5%，粒径为小于或等于0.044mm。

纯铝酸钙水泥，Al₂O₃≥68.5%,SiO₂≤0.8%，Fe₂O₃≤0.6%，CaO≤31%。

二氧化硅微粉，SiO₂≥90%，灼减≤3.2%。

实施列1

一种莫来石-铬轻质浇注料。50~55wt%莫来石微孔球、25~45wt%低铁三级高铝熟料粉、1~5wt%氧化铬绿、3~8wt%二氧化硅微粉、4~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成，将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。

实施列2

一种莫来石-铬轻质浇注料。56~65wt%莫来石微孔球、20~35wt%低铁三级高铝熟料粉、1~5wt%氧化铬绿、3~8wt%二氧化硅微粉、4~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成，将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。

实施列3

一种莫来石-铬轻质浇注料。50~65wt%莫来石微孔球、20~45wt%低铁三级高铝熟料粉、1~3wt%氧化铬绿、3~8wt%二氧化硅微粉、4~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成，将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。

实施列4

一种莫来石-铬轻质浇注料。50~65wt%莫来石微孔球、20~45wt%低铁三级高铝熟料粉、4~5wt%氧化铬绿、3~8wt%二氧化硅微粉、4~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成，将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。

实施列5

一种莫来石-铬轻质浇注料。50~65wt%莫来石微孔球、20~45wt%低铁三级高铝熟料粉、1~5wt%氧化铬绿、3~5wt%二氧化硅微粉、4~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成，将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。

实施列6

一种莫来石-铬轻质浇注料。50~65wt%莫来石微孔球、20~45wt%低铁三级高铝熟料粉、1~5wt%氧化铬绿、6~8wt%二氧化硅微粉、4~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成，将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。

实施列7

一种莫来石-铬轻质浇注料。50~65wt%莫来石微孔球、20~45wt%低铁三级高铝熟料粉、1~5wt%氧化铬绿、3~8wt%二氧化硅微粉、4~5wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成，将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。

实施列8

一种莫来石-铬轻质浇注料。50~65wt%莫来石微孔球、20~45wt%低铁三级高铝熟料粉、1~5wt%氧化铬绿、3~8wt%二氧化硅微粉、6~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成，将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。

本具体实施是对原料材料进行正确选择，一是轻质骨料的选择，选用了低杂质含量且含有微孔结构主晶相为莫来石的莫来石微孔球。其次是低铁三级高铝熟料粉的加入，一方面原料易得且成本低，另一方面该原料三氧化二铁含量低。4-7wt%纯铝酸钙水泥加入，可保证该浇注料常温性能及高温性能。二氧化硅微粉的加入，提高了浇注料的常温及中温性能。由于该莫来石-铬轻质浇注料中三氧化二铁杂质含量较低，因此可有效减少浇注料在高温下CO的侵蚀。氧化铬绿的加入，对于浇注料表面在CO还原气氛下减少CaO和Fe混合粉尘的结瘤起积极作用。因此，本具体实施所研制的莫来石-铬轻质浇注料具有较高的常温及高温强度，体积稳定性好，较低的导热系数，且在高温条件下抗CO侵蚀能力强，减少了炉衬表面CaO和Fe混合粉结瘤。该浇注料可满足直接还原铁用窑炉炉衬的长期使用，达到节约原料、节约能源、抗CO侵蚀及减少炉衬表面结瘤的目的。

Claims

1.一种莫来石-铬轻质浇注料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：莫来石微孔球50~65wt%，低铁三级高铝熟料粉20~45wt%，1~5wt%氧化铬绿，二氧化硅微粉3~8wt%，纯铝酸钙水泥4~7wt%，分散剂0.01~0.5wt%；

所述低铁三级高铝熟料粉的Fe₂O₃含量不大于1.5wt%。

2.根据权利要求1所述的莫来石-铬轻质浇注料，其特征在于：所述莫来石微孔球的成分中Al₂O₃≥65 wt%，Fe₂O₃≤1.5 wt%，K₂O+Na₂O≤0.65 wt%。

3.根据权利要求2所述的莫来石-铬轻质浇注料，其特征在于：所述莫来石微孔球的体积密度≤1.5g/cm³。

4.根据权利要求3所述的莫来石-铬轻质浇注料，其特征在于：所述莫来石微孔球的粒度为8~0.3mm。

5.根据权利要求1所述的莫来石-铬轻质浇注料，其特征在于：所述低铁三级高铝熟料粉为三级高铝矾土经煅烧后得到熟料，再去除熟料表面的氧化铁杂质而制得；所述低铁三级高铝熟料粉的成分中Al₂O₃≥52 wt %,Fe₂O₃≤1.0 wt %，K₂O+Na₂O≤0.50 wt %。

6.根据权利要求5所述的莫来石-铬轻质浇注料，其特征在于：所述低铁三级高铝熟料粉的粒径为小于或等于0.088mm。

7.根据权利要求1所述的莫来石-铬轻质浇注料，其特征在于：所述的氧化铬绿中Cr₂O₃≥99.5 wt %，粒径为小于或等于0.044mm。

8.根据权利要求1所述的莫来石-铬轻质浇注料，其特征在于：所述的纯铝酸钙水泥中Al₂O₃≥68.5 wt%，SiO₂≤0.8 wt%，Fe₂O₃≤0.6 wt%，CaO≤31 wt%。

9.根据权利要求1所述的莫来石-铬轻质浇注料，其特征在于：所述的二氧化硅微粉中SiO₂≥90 wt%，灼减≤3.2 wt%。