CN107117975B - 一种硅酸铝轻质喷补料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硅酸铝轻质喷补料及其制备方法。其技术方案是：按煤矸石︰苏州土︰广西白泥的质量比为1︰(0.5~1)︰(0.3~0.6)配料，混合，即得混合料。按所述混合料︰氯化铝︰水的质量比为1︰(0.018~0.023)︰(0.05~0.07)，向所述混合料中依次加入氯化铝和水，混合，注浆成型，养护，在1200~1240℃条件下热处理，随炉冷却，出炉，破碎，筛分，得到粒度为0.1~4mm的热处理物料；按所述热处理物料︰粉煤灰︰硅微粉︰硅酸铝纤维︰水的质量比为1︰(0.2~0.25)︰(0.1~0.15)︰(0.3~0.35)︰(0.4~0.45)配料，搅拌机中混合5~8分钟，即得硅酸铝轻质喷补料。本发明成本低廉和工艺简单；所制备的制品体积密度小、冷态耐压强度高和存放周期长。
Description
技术领域
本发明属于轻质喷补料技术领域。具体涉及一种硅酸铝轻质喷补料及其制备方法。
背景技术
喷补料是由一定颗粒级配的耐火原料、结合剂和缓凝剂等组分所形成的一类不定形耐火材料，广泛应用于高炉、转炉、电炉和水泥回转窑等高温工业窑炉的施工与修补。
目前，硅酸铝质喷补料主要以焦宝石、蓝晶石或矾土熟料等为原料，以氧化铝微粉等为促烧剂，通过高铝水泥结合，经混合后制得（王习东，等.“硅酸铝质喷补料烧后线变化及其影响因素”，《耐火材料》，1996，30(6)：pp337~339）。该技术虽然施工方便，结合强度较高，但主要缺点在于：一是焦宝石、蓝晶石或矾土熟料等矿物原料成本较高；二是以高铝水泥结合，喷补料的硬化速度较快，一旦遇水或吸收空气中水分易变质，不利于喷补料的存放；三是高铝水泥中的CaO易与硅酸铝形成低熔相，降低了喷补料的高温性能。
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、工艺简单的硅酸铝轻质喷补料的制备方法，用该方法制备的硅酸铝轻质喷补料的体积密度小、冷态耐压强度高和存放周期长。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：
第一步、按煤矸石︰苏州土︰广西白泥的质量比为1︰(0.5~1)︰(0.3~0.6)，将煤矸石、苏州土和广西白泥混合5~8分钟，即得混合料。
第二步、按所述混合料︰氯化铝︰水的质量比为1︰(0.018~0.023)︰(0.05~0.07)，向所述混合料中依次加入氯化铝和水，混合3~5分钟，注浆成型，然后在30~35℃条件下养护6~8小时，即得成型后的坯体。
第三步、将所述成型后的坯体置于马弗炉中，在1200~1240℃条件下保温1~2小时，随炉冷却，出炉，破碎，筛分，得到粒度为0.1~4mm的热处理物料。
第四步、按所述热处理物料︰粉煤灰︰硅微粉︰硅酸铝纤维︰水的质量比为1︰(0.2~0.25)︰(0.1~0.15)︰(0.3~0.35)︰(0.4~0.45)，将所述热处理物料、粉煤灰、硅微粉、硅酸铝纤维和水在搅拌机中混合5~8分钟，即得硅酸铝轻质喷补料。
所述煤矸石的主要化学成分是：Al2O3为35~40wt%，SiO2为40~45wt%，Fe2O3≤0.5wt%；所述煤矸石的粒度为60~80μm。
所述苏州土的主要化学成分是：Al2O3为35~40wt%，SiO2为45~50wt%，Fe2O3≤0.3wt%；所述苏州土的粒度为60~80μm。
所述广西白泥的主要化学成分是：Al2O3为30~35wt%，SiO2为45~50wt%，Fe2O3≤2wt%；所述广西白泥的粒度为60~80μm。
所述氯化铝为工业纯。
所述粉煤灰的主要化学成分是：Al2O3为30~35wt%，SiO2为45~50wt%，Fe2O3≤0.5wt%；所述粉煤灰的粒度为60~80μm。
所述硅微粉的SiO2含量≥98wt%；硅微粉的粒度为60~80μm。
所述硅酸铝纤维的Al2SiO5含量≥85wt%；所述硅酸铝纤维的长度为3~15mm，直径为10~40μm。
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、本发明以煤矸石、粉煤灰等工业固体废弃物资源为主要原料，大幅降低了硅酸铝轻质喷补料的制备成本，且制备过程中无需特殊处理设备和复杂的处理技术，工艺简单。
2、本发明利用原料组分的原位分解形成孔隙，降低喷补料的体积密度。
3、本发明通过无机盐水解形成交联包覆结合，延长硅酸铝轻质喷补料的存放周期，增大喷补料的冷态耐压强度。
本发明制备的硅酸铝轻质喷补料经测定：常温存放时间为12~14个月，1200℃×1h烧后体积密度为1.65~1.70g/cm3；1200℃×1h烧后冷态耐压强度为4~6MPa。
因此，本发明具有成本低廉和工艺简单的特点；所制备的硅酸铝轻质喷补料体积密度小、冷态耐压强度高和存放周期长。
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物料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述煤矸石的主要化学成分是：Al2O3为35~40wt%，SiO2为40~45wt%，Fe2O3≤0.5wt%；所述煤矸石的粒度为60~80μm。
所述苏州土的主要化学成分是：Al2O3为35~40wt%，SiO2为45~50wt%，Fe2O3≤0.3wt%；所述苏州土的粒度为60~80μm。
所述广西白泥的主要化学成分是：Al2O3为30~35wt%，SiO2为45~50wt%，Fe2O3≤2wt%；所述广西白泥的粒度为60~80μm。
所述氯化铝为工业纯。
所述粉煤灰的主要化学成分是：Al2O3为30~35wt%，SiO2为45~50wt%，Fe2O3≤0.5wt%；所述粉煤灰的粒度为60~80μm。
所述硅微粉的SiO2含量≥98wt%；硅微粉的粒度为60~80μm。
所述硅酸铝纤维的Al2SiO5含量≥85wt%；所述硅酸铝纤维的长度为3~15mm，直径为10~40μm。
实施例1
一种硅酸铝轻质喷补料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、按煤矸石︰苏州土︰广西白泥的质量比为1︰(0.5~0.7)︰(0.3~0.5)，将煤矸石、苏州土和广西白泥混合5~8分钟，即得混合料。
第二步、按所述混合料︰氯化铝︰水的质量比为1︰(0.018~0.020)︰(0.05~0.06)，向所述混合料中依次加入氯化铝和水，混合3~5分钟，注浆成型，然后在30~35℃条件下养护6~8小时，即得成型后的坯体。
第三步、将所述成型后的坯体置于马弗炉中，在1200~1240℃条件下保温1~2小时，随炉冷却，出炉，破碎，筛分，得到粒度为0.1~4mm的热处理物料。
第四步、按所述热处理物料︰粉煤灰︰硅微粉︰硅酸铝纤维︰水的质量比为1︰(0.2~0.22)︰(0.1~0.12)︰(0.3~0.32)︰(0.4~0.42)，将所述热处理物料、粉煤灰、硅微粉、硅酸铝纤维和水在搅拌机中混合5~8分钟，即得硅酸铝轻质喷补料。
本发明制备的硅酸铝轻质喷补料经测定：常温存放时间为12~13个月，1200℃×1h烧后体积密度为1.65~1.67g/cm3；1200℃×1h烧后冷态耐压强度为4~5MPa。
实施例2
一种硅酸铝轻质喷补料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、按煤矸石︰苏州土︰广西白泥的质量比为1︰(0.6~0.8)︰(0.3~0.5)，将煤矸石、苏州土和广西白泥混合5~8分钟，即得混合料。
第二步、按所述混合料︰氯化铝︰水的质量比为1︰(0.019~0.021)︰(0.05~0.06)，向所述混合料中依次加入氯化铝和水，混合3~5分钟，注浆成型，然后在30~35℃条件下养护6~8小时，即得成型后的坯体。
第三步、将所述成型后的坯体置于马弗炉中，在1200~1240℃条件下保温1~2小时，随炉冷却，出炉，破碎，筛分，得到粒度为0.1~4mm的热处理物料。
第四步、按所述热处理物料︰粉煤灰︰硅微粉︰硅酸铝纤维︰水的质量比为1︰(0.21~0.23)︰(0.11~0.13)︰(0.31~0.33)︰(0.41~0.43)，将所述热处理物料、粉煤灰、硅微粉、硅酸铝纤维和水在搅拌机中混合5~8分钟，即得硅酸铝轻质喷补料。
本发明制备的硅酸铝轻质喷补料经测定：常温存放时间为12~13个月，1200℃×1h烧后体积密度为1.66~1.68g/cm3；1200℃×1h烧后冷态耐压强度为4~5MPa。
实施例3
一种硅酸铝轻质喷补料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、按煤矸石︰苏州土︰广西白泥的质量比为1︰(0.7~0.9)︰(0.4~0.6)，将煤矸石、苏州土和广西白泥混合5~8分钟，即得混合料。
第二步、按所述混合料︰氯化铝︰水的质量比为1︰(0.020~0.022)︰(0.06~0.07)，向所述混合料中依次加入氯化铝和水，混合3~5分钟，注浆成型，然后在30~35℃条件下养护6~8小时，即得成型后的坯体。
第三步、将所述成型后的坯体置于马弗炉中，在1200~1240℃条件下保温1~2小时，随炉冷却，出炉，破碎，筛分，得到粒度为0.1~4mm的热处理物料。
第四步、按所述热处理物料︰粉煤灰︰硅微粉︰硅酸铝纤维︰水的质量比为1︰(0.22~0.24)︰(0.12~0.14)︰(0.32~0.34)︰(0.42~0.44)，将所述热处理物料、粉煤灰、硅微粉、硅酸铝纤维和水在搅拌机中混合5~8分钟，即得硅酸铝轻质喷补料。
本发明制备的硅酸铝轻质喷补料经测定：常温存放时间为13~14个月，1200℃×1h烧后体积密度为1.67~1.69g/cm3；1200℃×1h烧后冷态耐压强度为5~6MPa。
实施例4
一种硅酸铝轻质喷补料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、按煤矸石︰苏州土︰广西白泥的质量比为1︰(0.8~1)︰(0.4~0.6)，将煤矸石、苏州土和广西白泥混合5~8分钟，即得混合料。
第二步、按所述混合料︰氯化铝︰水的质量比为1︰(0.021~0.023)︰(0.06~0.07)，向所述混合料中依次加入氯化铝和水，混合3~5分钟，注浆成型，然后在30~35℃条件下养护6~8小时，即得成型后的坯体。
第三步、将所述成型后的坯体置于马弗炉中，在1200~1240℃条件下保温1~2小时，随炉冷却，出炉，破碎，筛分，得到粒度为0.1~4mm的热处理物料。
第四步、按所述热处理物料︰粉煤灰︰硅微粉︰硅酸铝纤维︰水的质量比为1︰(0.23~0.25)︰(0.13~0.15)︰(0.33~0.35)︰(0.43~0.45)，将所述热处理物料、粉煤灰、硅微粉、硅酸铝纤维和水在搅拌机中混合5~8分钟，即得硅酸铝轻质喷补料。
本发明制备的硅酸铝轻质喷补料经测定：常温存放时间为13~14个月，1200℃×1h烧后体积密度为1.68~1.70g/cm3；1200℃×1h烧后冷态耐压强度为5~6MPa。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本具体实施方式以煤矸石、粉煤灰等工业固体废弃物资源为主要原料，大幅降低了硅酸铝轻质喷补料的制备成本，且制备过程中无需特殊处理设备和复杂的处理技术，工艺简单。
2、本具体实施方式利用原料组分的原位分解形成孔隙，降低喷补料的体积密度。
3、本具体实施方式通过无机盐水解形成交联包覆结合，延长硅酸铝轻质喷补料的存放周期，增大喷补料的冷态耐压强度。
本具体实施方式制备的硅酸铝轻质喷补料经测定：常温存放时间为12~14个月，1200℃×1h烧后体积密度为1.65~1.70g/cm3；1200℃×1h烧后冷态耐压强度为4~6MPa。
因此，本具体实施方式具有成本低廉和工艺简单的特点；所制备的硅酸铝轻质喷补料体积密度小、冷态耐压强度高和存放周期长。
Claims (3)
1.一种硅酸铝轻质喷补料的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：
第一步、按煤矸石︰苏州土︰广西白泥的质量比为1︰(0.5～1)︰(0.3～0.6)，将煤矸石、苏州土和广西白泥混合5～8分钟，即得混合料；
第二步、按所述混合料︰氯化铝︰水的质量比为1︰(0.018～0.023)︰(0.05～0.07)，向所述混合料中依次加入氯化铝和水，混合3～5分钟，注浆成型，然后在30～35℃条件下养护6～8小时，即得成型后的坯体；
第三步、将所述成型后的坯体置于马弗炉中，在1200～1240℃条件下保温1～2小时，随炉冷却，出炉，破碎，筛分，得到粒度为0.1～4mm的热处理物料；
第四步、按所述热处理物料︰粉煤灰︰硅微粉︰硅酸铝纤维︰水的质量比为1︰(0.2～0.25)︰(0.1～0.15)︰(0.3～0.35)︰(0.4～0.45)，将所述热处理物料、粉煤灰、硅微粉、硅酸铝纤维和水在搅拌机中混合5～8分钟，即得硅酸铝轻质喷补料；
所述煤矸石的主要化学成分是：Al2O3为35～40wt％，SiO2为40～45wt％，Fe2O3≤0.5wt％；所述煤矸石的粒度为60～80μm；
所述苏州土的主要化学成分是：Al2O3为35～40wt％，SiO2为45～50wt％，Fe2O3≤0.3wt％；所述苏州土的粒度为60～80μm；
所述广西白泥的主要化学成分是：Al2O3为30～35wt％，SiO2为45～50wt％，Fe2O3≤2wt％；所述广西白泥的粒度为60～80μm；
所述粉煤灰的主要化学成分是：Al2O3为30～35wt％，SiO2为45～50wt％，Fe2O3≤0.5wt％；所述粉煤灰的粒度为60～80μm；
所述硅微粉的SiO2含量≥98wt％；硅微粉的粒度为60～80μm；
所述硅酸铝纤维的Al2SiO5含量≥85wt％；所述硅酸铝纤维的长度为3～15mm，直径为10～40μm。
2.根据权利要求1所述的硅酸铝轻质喷补料的制备方法，其特征在于所述氯化铝为工业纯。
3.一种硅酸铝轻质喷补料，其特征在于所述硅酸铝轻质喷补料是根据权利要求1～2项中任一项所述的硅酸铝轻质喷补料的制备方法所制备的硅酸铝轻质喷补料。
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