CN107056309A - 一种Al2O3‑TiO2‑CaO质自流浇注料及其制备方法 - Google Patents

一种Al2O3‑TiO2‑CaO质自流浇注料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种Al2O3‑TiO2‑CaO质自流浇注料及其制备方法。其技术方案是：向钛铁渣细粉中加入占钛铁渣细粉4～6wt％的铝溶胶，造粒，干燥；将干燥后的钛铁渣原料置于马弗炉中，于1350～1400℃热处理，冷却，筛分，得到热处理物料A和热处理物料B；热处理物料A的粒度为2～4mm，热处理物料B的粒度为0.1～1mm。按热处理物料A︰热处理物料B︰ρ‑氧化铝微粉︰六硼化钙微粉︰铝酸钙水泥的质量比为1︰(2～2.2)︰(2.0～2.5)︰(0.03～0.13)︰(0.1～0.15)配料，混合，向混合料中加入柠檬酸钠和水，搅拌，即得Al2O3‑TiO2‑CaO质自流浇注料。本发明具有成本低廉和工艺简单的特点；所制备的Al2O3‑TiO2‑CaO质自流浇注料致密度高、冷态耐压强度大和流动性好。

Description

一种Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料及其制备方法
技术领域
本发明属于自流浇注料技术领域。具体涉及一种Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料及其制备方法。
背景技术
自流浇注料是由一定颗粒级配的耐火原料及高效流动成分所组成的一类不定形耐火材料，通过自重铺展即可排除气体，显著提高浇注料的流动性能，广泛适用于高温窑炉炉衬，尤其是异形部件的施工。
“一种自流耐火浇注料的制备方法”(CN201510398665.7)专利技术，公开了以致密刚玉、板状刚玉和电熔白刚玉为主料的纯铝酸钙水泥结合自流耐火浇注料，该专利技术制备的自流耐火浇注料虽然强度较高，抗热震性能较好，但其组分较多，不利于保持自流浇注料的体积稳定性，且多组分的制备工艺过程也更加复杂。
“一种耐火自流浇注料及其制备方法”(CN200710052986.7)专利技术，公开了以矾土、刚玉细粉为主料的纯铝酸钙水泥结合耐火自流浇注料，该专利技术虽然制备工艺简单，但采用纯铝酸钙水泥结合存在的问题有：一是降低了耐火自流浇注料的高温性能，二是硬化速度较快，三是刚玉、纯铝酸钙水泥等耐火原料成本较高。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种成本低廉和工艺简单的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料的制备方法，用该方法制备的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料的致密度高、冷态耐压强度大和流动性好。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：
第一步、将钛铁渣加入球磨机中，球磨至粒度≤80μm，得到钛铁渣细粉。
第二步、向所述钛铁渣细粉中加入占钛铁渣细粉4～6wt％的铝溶胶，造粒成型，室温条件下存放6～8小时，在90～110℃条件下干燥6～12小时，得到干燥后的钛铁渣原料。
第三步、将所述干燥后的钛铁渣原料置于马弗炉中，于1350～1400℃和空气气氛条件下热处理40～60分钟，随炉冷却，筛分，得到热处理物料A和热处理物料B；所述热处理物料A的粒度为2～4mm，所述热处理物料B的粒度为0.1～1mm。
第四步、按所述热处理物料A︰所述热处理物料B︰ρ-氧化铝微粉︰六硼化钙微粉︰铝酸钙水泥的质量比为1︰(2～2.2)︰(2.0～2.5)︰(0.03～0.13)︰(0.1～0.15)配料，混合10～15分钟，得到混合料。
第五步、向所述混合料中加入占所述混合料0.05～0.08wt％的柠檬酸钠和3～5wt％的水，混合3～5分钟，即得Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料。
所述钛铁渣为冶炼钛铁合金所产生的炉渣；钛铁渣的主要化学成分是：Al2O3含量为80～85wt％，TiO2含量为6～8wt％，CaO含量为4～6wt％。
所述铝溶胶的Al2O3含量为15～20wt％。
所述ρ-氧化铝微粉的Al2O3含量≥98.5wt％；ρ-氧化铝微粉的粒度为50～70μm。
所述六硼化钙微粉的CaB6含量≥98.5wt％；六硼化钙微粉的粒度为50～70μm。
所述铝酸钙水泥的Al2O3含量为80～82wt％，CaO含量为15～18wt％；铝酸钙水泥的粒度为50～70μm。
所述柠檬酸钠为化学纯。
由于采取上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本发明采用冶炼钛铁合金所产生的炉渣为主要原料，显著降低了Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料的生产成本。
2、本发明无需特殊的制备设备和处理技术，节省劳动力资源，工艺流程简单。
3、本发明利用原料组分的热学反应与体积效应，增强自流浇注料致密度和冷态耐压强度，并通过“溶胶-有机酸”复合结合的方式，显著降低浇注料的硬化速率，提升浇注料的流动性。
本发明制备的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料经测定：30～35℃振动流动值为65～70％；1500℃×3h烧后体积密度为2.98～3.03g/cm3；1500℃×3h烧后冷态耐压强度为65～70MPa。
因此，本发明具有成本低廉和工艺简单的特点；所制备的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料致密度高、冷态耐压强度大和流动性好。
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：
所述钛铁渣为冶炼钛铁合金所产生的炉渣；钛铁渣的主要化学成分是：Al2O3含量为80～85wt％，TiO2含量为6～8wt％，CaO含量为4～6wt％。
所述铝溶胶的Al2O3含量为15～20wt％。
所述ρ-氧化铝微粉的Al2O3含量≥98.5wt％；ρ-氧化铝微粉的粒度为50～70μm。
所述六硼化钙微粉的CaB6含量≥98.5wt％；六硼化钙微粉的粒度为50～70μm。
所述铝酸钙水泥的Al2O3含量为80～82wt％，CaO含量为15～18wt％；铝酸钙水泥的粒度为50～70μm。
所述柠檬酸钠为化学纯。
实施例1
一种Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、将钛铁渣加入球磨机中，球磨至粒度≤80μm，得到钛铁渣细粉。
第二步、向所述钛铁渣细粉中加入占钛铁渣细粉4～5.5wt％的铝溶胶，造粒成型，室温条件下存放6～8小时，在90～110℃条件下干燥6～12小时，得到干燥后的钛铁渣原料。
第三步、将所述干燥后的钛铁渣原料置于马弗炉中，于1350～1400℃和空气气氛条件下热处理40～60分钟，随炉冷却，筛分，得到热处理物料A和热处理物料B；所述热处理物料A的粒度为2～4mm，所述热处理物料B的粒度为0.1～1mm。
第四步、按所述热处理物料A︰所述热处理物料B︰ρ-氧化铝微粉︰六硼化钙微粉︰铝酸钙水泥的质量比为1︰(2～2.08)︰(2.0～2.2)︰(0.03～0.07)︰(0.1～0.12)配料，混合10～15分钟，得到混合料。
第五步、向所述混合料中加入占所述混合料0.05～0.07wt％的柠檬酸钠和3～5wt％的水，混合3～5分钟，即得Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料。
本实施例制备的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料经测定：30～35℃振动流动值为65～67％；1500℃×3h烧后体积密度为2.98～3.00g/cm3；1500℃×3h烧后冷态耐压强度为65～67MPa。
实施例2
一种Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、将钛铁渣加入球磨机中，球磨至粒度≤80μm，得到钛铁渣细粉。
第二步、向所述钛铁渣细粉中加入占钛铁渣细粉4～5.5wt％的铝溶胶，造粒成型，室温条件下存放6～8小时，在90～110℃条件下干燥6～12小时，得到干燥后的钛铁渣原料。
第三步、将所述干燥后的钛铁渣原料置于马弗炉中，于1350～1400℃和空气气氛条件下热处理40～60分钟，随炉冷却，筛分，得到热处理物料A和热处理物料B；所述热处理物料A的粒度为2～4mm，所述热处理物料B的粒度为0.1～1mm。
第四步、按所述热处理物料A︰所述热处理物料B︰ρ-氧化铝微粉︰六硼化钙微粉︰铝酸钙水泥的质量比为1︰(2.04～2.12)︰(2.1～2.3)︰(0.05～0.09)︰(0.11～0.13)配料，混合10～15分钟，得到混合料。
第五步、向所述混合料中加入占所述混合料0.05～0.07wt％的柠檬酸钠和3～5wt％的水，混合3～5分钟，即得Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料。
本实施例制备的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料经测定：30～35℃振动流动值为66～68％；1500℃×3h烧后体积密度为2.99～3.01g/cm3；1500℃×3h烧后冷态耐压强度为66～68MPa。
实施例3
一种Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、将钛铁渣加入球磨机中，球磨至粒度≤80μm，得到钛铁渣细粉。
第二步、向所述钛铁渣细粉中加入占钛铁渣细粉4.5～6wt％的铝溶胶，造粒成型，室温条件下存放6～8小时，在90～110℃条件下干燥6～12小时，得到干燥后的钛铁渣原料。
第三步、将所述干燥后的钛铁渣原料置于马弗炉中，于1350～1400℃和空气气氛条件下热处理40～60分钟，随炉冷却，筛分，得到热处理物料A和热处理物料B；所述热处理物料A的粒度为2～4mm，所述热处理物料B的粒度为0.1～1mm。
第四步、按所述热处理物料A︰所述热处理物料B︰ρ-氧化铝微粉︰六硼化钙微粉︰铝酸钙水泥的质量比为1︰(2.08～2.16)︰(2.2～2.4)︰(0.07～0.11)︰(0.12～0.14)配料，混合10～15分钟，得到混合料。
第五步、向所述混合料中加入占所述混合料0.06～0.08wt％的柠檬酸钠和3～5wt％的水，混合3～5分钟，即得Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料。
本实施例制备的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料经测定：30～35℃振动流动值为67～69％；1500℃×3h烧后体积密度为3.00～3.02g/cm3；1500℃×3h烧后冷态耐压强度为67～69MPa。
实施例4
一种Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、将钛铁渣加入球磨机中，球磨至粒度≤80μm，得到钛铁渣细粉。
第二步、向所述钛铁渣细粉中加入占钛铁渣细粉4.5～6wt％的铝溶胶，造粒成型，室温条件下存放6～8小时，在90～110℃条件下干燥6～12小时，得到干燥后的钛铁渣原料。
第三步、将所述干燥后的钛铁渣原料置于马弗炉中，于1350～1400℃和空气气氛条件下热处理40～60分钟，随炉冷却，筛分，得到热处理物料A和热处理物料B；所述热处理物料A的粒度为2～4mm，所述热处理物料B的粒度为0.1～1mm。
第四步、按所述热处理物料A︰所述热处理物料B︰ρ-氧化铝微粉︰六硼化钙微粉︰铝酸钙水泥的质量比为1︰(2.12～2.2)︰(2.3～2.5)︰(0.09～0.13)︰(0.13～0.15)配料，混合10～15分钟，得到混合料。
第五步、向所述混合料中加入占所述混合料0.06～0.08wt％的柠檬酸钠和3～5wt％的水，混合3～5分钟，即得Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料。
本实施例制备的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料经测定：30～35℃振动流动值为68～70％；1500℃×3h烧后体积密度为3.01～3.03g/cm3；1500℃×3h烧后冷态耐压强度为68～70MPa。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本具体实施方式采用冶炼钛铁合金所产生的炉渣为主要原料，显著降低了Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料的生产成本。
2、本具体实施方式无需特殊的制备设备和处理技术，节省劳动力资源，工艺流程简单。
3、本具体实施方式利用原料组分的热学反应与体积效应，增强自流浇注料致密度和冷态耐压强度，并通过“溶胶-有机酸”复合结合的方式，显著降低浇注料的硬化速率，提升浇注料的流动性。
本具体实施方式制备的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料经测定：30～35℃振动流动值为65～70％；1500℃×3h烧后体积密度为2.98～3.03g/cm3；1500℃×3h烧后冷态耐压强度为65～70MPa。
因此，本具体实施方式具有成本低廉和工艺简单的特点；所制备的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料致密度高、冷态耐压强度大和流动性好。

Claims (8)

1.一种Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：
第一步、将钛铁渣加入球磨机中，球磨至粒度≤80μm，得到钛铁渣细粉；
第二步、向所述钛铁渣细粉中加入占钛铁渣细粉4～6wt％的铝溶胶，造粒成型，室温条件下存放6～8小时，在90～110℃条件下干燥6～12小时，得到干燥后的钛铁渣原料；
第三步、将所述干燥后的钛铁渣原料置于马弗炉中，于1350～1400℃和空气气氛条件下热处理40～60分钟，随炉冷却，筛分，得到热处理物料A和热处理物料B；所述热处理物料A的粒度为2～4mm，所述热处理物料B的粒度为0.1～1mm；
第四步、按所述热处理物料A︰所述热处理物料B︰ρ-氧化铝微粉︰六硼化钙微粉︰铝酸钙水泥的质量比为1︰(2～2.2)︰(2.0～2.5)︰(0.03～0.13)︰(0.1～0.15)配料，混合10～15分钟，得到混合料；
第五步、向所述混合料中加入占所述混合料0.05～0.08wt％的柠檬酸钠和3～5wt％的水，混合3～5分钟，即得Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料。
2.根据权利要求1所述的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料的制备方法，其特征在于所述钛铁渣为冶炼钛铁合金所产生的炉渣；钛铁渣的主要化学成分是：Al2O3含量为80～85wt％，TiO2含量为6～8wt％，CaO含量为4～6wt％。
3.根据权利要求1所述的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料的制备方法，其特征在于所述铝溶胶的Al2O3含量为15～20wt％。
4.根据权利要求1所述的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料的制备方法，其特征在于所述ρ-氧化铝微粉的Al2O3含量≥98.5wt％；ρ-氧化铝微粉的粒度为50～70μm。
5.根据权利要求1所述的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料的制备方法，其特征在于所述六硼化钙微粉的CaB6含量≥98.5wt％；六硼化钙微粉的粒度为50～70μm。
6.根据权利要求1所述的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料的制备方法，其特征在于所述铝酸钙水泥的Al2O3含量为80～82wt％，CaO含量为15～18wt％；铝酸钙水泥的粒度为50～70μm。
7.根据权利要求1所述的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料的制备方法，其特征在于所述柠檬酸钠为化学纯。
8.一种Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料，其特征在于所述Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料是根据权利要求1～7项中任一项所述的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料的制备方法所制备的Al2O3-TiO2-CaO质自流浇注料。
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