CN107162617A - 一种耐火浇注料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐火浇注料的制备方法，属于不定形耐火材料制备技术领域。本发明先以碳酸氢钠作为助膨剂，在高温高压下使稻壳结构裂解和疏松，随后经低温炭化和高温烧结，形成碳化硅晶须，再以石墨为原料，经冷冻粉碎后与氧化铝等混合造粒，再将硼化锆与甲基三氯丙烷混合干燥，通过甲基三氯丙烷在高温下分解产生碳化硅，并与硼化锆形成二氧化锆‑二氧化硅薄膜，提高浇注料的耐侵蚀性能，最后再与水泥等混合出料即可得耐火浇注料，本发明制得的耐火浇注料具有优异的耐腐蚀、耐冲刷和耐高温性能，同时浇注成型后机械性能较好，有效延长了耐火浇注料的使用寿命，具有广阔的应用前景。

Description

一种耐火浇注料的制备方法
技术领域
本发明公开了一种耐火浇注料的制备方法，属于不定形耐火材料制备技术领域。
背景技术
耐火材料是指耐火度不低于1580℃的一类无机非金属材料，因其在高温条件下物理化学性质稳定，而被广泛应用于我国工业生产的各个领域，如钢铁、有色金属、水泥、石化、军工等，是保证行业正常运行和技术革新发展的重要基础支撑材料。
耐火材料有很多种分类方式，按照供货形态来分可以分为定型耐火材料和不定型耐火材料。与定形耐火制品相比，不定形耐火材料在生产、劳动生产率、施工效率、材料消耗、改善施工条件、节约能源、环境保护等方面的优越性能，使其在国内外均得到了快速发展。其中，耐火浇注料是一种典型的不定型耐火材料，它是指由合理级配的骨料颗粒、细粉、结合剂及外加剂共同组成的混合料。耐火浇注料通常以干态交货，无固定的外形，使用时加水或其他液体后制成浆状或泥膏状进行浇注施工即可。由于耐火浇注料具有生产工艺简单、可操作性强等优点，因此常被作为热工窑炉和设备的内衬材料使用。
然而，现有技术制备的耐火浇注料存在耐高温性能、耐腐蚀性和耐冲刷性差的问题，且耐火浇注料的强度较低，使用寿命短，从而导致耐火浇注料的推广与应用受到了限制。因此，开发一种综合性能优异、施工性能优良的耐火浇注料成为业内亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对现有耐火浇注料耐高温性能、耐腐蚀性较差，同时强度低的缺陷，提供了一种耐火浇注料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种耐火浇注料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：10～15份普通硅酸盐水泥、3～5份高岭土、15～20份铝镁尖晶石、1～3份羧甲基纤维素、40～50份氧化铝、50～60份二氧化硅、10～12份干燥物。
所述的干燥物是由硼化锆、甲基三氯硅烷和水混合后冷冻干燥得到的。
所述的原料中还包括：6～8份改性颗粒，所述的改性颗粒是由石墨、氧化铝、铝酸盐水泥和水混合后挤出造粒、干燥、煅烧得到的。
所述的原料中还包括：8～10份碳化硅晶须，所述的碳化硅晶须是由稻壳经真空炭化后置于惰性气氛中烧结得到的。
本发明的有益效果是：
（1）本发明首先以碳酸氢钠为助膨剂，在高温高压下使稻壳结构裂解和疏松，随后经低温炭化和高温烧结，形成碳化硅晶须，碳化硅晶须可填充入浇注料空隙中减小气孔，同时碳化硅晶须可促进浇注料的烧结，从而提高浇注料的常温强度、高温抗折强度和耐磨性，同时碳化硅晶须在高温氧化后可在浇注料表面形成一层致密的、牢固结合的二氧化硅薄膜，二氧化硅薄膜可提高浇注料的耐侵蚀性能；
（2）本发明以石墨为原料，经冷冻处理后与氧化铝混合造粒，得到的颗粒可增加浇注料的耐高温性能，再通过甲基三氯丙烷在高温下分解产生碳化硅，而碳化硅与硼化锆反应形成二氧化锆-二氧化硅薄膜，提高浇注料的耐侵蚀性能。
具体实施方式
首先称取200～300g稻壳、30～40g碳酸氢钠加入到高压反应釜中，控制反应釜内压力为5～10MPa，温度为270～300℃，高压反应60～90min，待反应结束后，将反应釜中的物料取出，并加入到盛有400～500mL水的烧杯中，将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为40～50℃，转速为200～300r/min条件下搅拌混合30～40min后过滤，得到滤渣，随后滤渣用水洗涤3～5次后置于烘箱中，于温度为95～105℃条件下干燥5～6h，将干燥后的滤渣置于粉碎机中粉碎，并过80～100目筛，得到过筛物，取100～120g过筛物、0.5～0.8g氟化钠和3～5g铁粉加入到石墨坩埚中，搅拌混合3～5min，得到混合物，再将混合物置于炭化炉中，在氮气保护状态下，将炭化炉的温度以10～15℃/min的速率程序升温至500～600℃，保温炭化1～2h，再程序升温至1500～1600℃，保温反应2～3h，待保温反应完成后，将物料随炉冷却至室温，得到碳化硅晶须，称取100～200g石墨和20～30g氧化铝加入到冷冻粉碎机中粉碎，并过60～80目筛，混合粉末，取60～80g混合粉末、20～30g铝酸盐水泥和30～40mL水加入到烧杯中，搅拌混合3～5min后，将烧杯中的物料倒入挤出造粒机中造粒，得到颗粒，将颗粒置于烘箱中，于温度为95～105℃条件下干燥3～4h，将干燥后的颗粒置于马弗炉中，在400～450℃下煅烧3～4h，再将煅烧后的物料随炉冷却至室温，得到改性颗粒，再称取80～100g硼化锆加入到球磨机中球磨30～40min后，过80～100目筛，得到硼化锆粉末，取30～40g硼化锆粉末和15～20g甲基三氯硅烷加入到盛有100～120mL水的烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为60～70℃，转速为200～300r/min条件下搅拌混合25～30min，得到浆料，再将浆料置于冷冻干燥机，于温度为-30～-20℃条件下冻干24～26h，得到干燥物，最后按重量份数计，取8～10份碳化硅晶须、6～8份改性颗粒、10～12份干燥物、40～50份氧化铝、50～60份二氧化硅、15～20g铝镁尖晶石、10～15份普通硅酸盐水泥、3～5份高岭土和1～3份羧甲基纤维素加入到球磨机中球磨40～50min后，出料，即可得到耐火浇注料。
实例1
首先称取200g稻壳、30g碳酸氢钠加入到高压反应釜中，控制反应釜内压力为5MPa，温度为270℃，高压反应60min，待反应结束后，将反应釜中的物料取出，并加入到盛有400mL水的烧杯中，将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为40℃，转速为200r/min条件下搅拌混合30min后过滤，得到滤渣，随后滤渣用水洗涤3次后置于烘箱中，于温度为95℃条件下干燥5h，将干燥后的滤渣置于粉碎机中粉碎，并过80目筛，得到过筛物，取100g过筛物、0.5g氟化钠和3g铁粉加入到石墨坩埚中，搅拌混合3min，得到混合物，再将混合物置于炭化炉中，在氮气保护状态下，将炭化炉的温度以10℃/min的速率程序升温至500℃，保温炭化1h，再程序升温至1500℃，保温反应2h，待保温反应完成后，将物料随炉冷却至室温，得到碳化硅晶须，称取100g石墨和20g氧化铝加入到冷冻粉碎机中粉碎，并过60目筛，混合粉末，取6g混合粉末、20g铝酸盐水泥和30mL水加入到烧杯中，搅拌混合3min后，将烧杯中的物料倒入挤出造粒机中造粒，得到颗粒，将颗粒置于烘箱中，于温度为95℃条件下干燥3h，将干燥后的颗粒置于马弗炉中，在400℃下煅烧3h，再将煅烧后的物料随炉冷却至室温，得到改性颗粒，再称取80g硼化锆加入到球磨机中球磨30min后，过80目筛，得到硼化锆粉末，取30g硼化锆粉末和15g甲基三氯硅烷加入到盛有100mL水的烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为60℃，转速为200r/min条件下搅拌混合25min，得到浆料，再将浆料置于冷冻干燥机，于温度为-30℃条件下冻干24h，得到干燥物，最后按重量份数计，取8份碳化硅晶须、6份改性颗粒、10份干燥物、40份氧化铝、50份二氧化硅、15g铝镁尖晶石、10份普通硅酸盐水泥、3份高岭土和1份羧甲基纤维素加入到球磨机中球磨40min后，出料，即可得到耐火浇注料。
实例2
首先称取250g稻壳、35g碳酸氢钠加入到高压反应釜中，控制反应釜内压力为8MPa，温度为285℃，高压反应75min，待反应结束后，将反应釜中的物料取出，并加入到盛有450mL水的烧杯中，将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为45℃，转速为250r/min条件下搅拌混合35min后过滤，得到滤渣，随后滤渣用水洗涤4次后置于烘箱中，于温度为100℃条件下干燥5h，将干燥后的滤渣置于粉碎机中粉碎，并过90目筛，得到过筛物，取110g过筛物、0.7g氟化钠和4g铁粉加入到石墨坩埚中，搅拌混合4min，得到混合物，再将混合物置于炭化炉中，在氮气保护状态下，将炭化炉的温度以13℃/min的速率程序升温至550℃，保温炭化1h，再程序升温至1550℃，保温反应2h，待保温反应完成后，将物料随炉冷却至室温，得到碳化硅晶须，称取150g石墨和25g氧化铝加入到冷冻粉碎机中粉碎，并过70目筛，混合粉末，取70g混合粉末、25g铝酸盐水泥和35mL水加入到烧杯中，搅拌混合4min后，将烧杯中的物料倒入挤出造粒机中造粒，得到颗粒，将颗粒置于烘箱中，于温度为100℃条件下干燥3h，将干燥后的颗粒置于马弗炉中，在425℃下煅烧3h，再将煅烧后的物料随炉冷却至室温，得到改性颗粒，再称取90g硼化锆加入到球磨机中球磨35min后，过90目筛，得到硼化锆粉末，取35g硼化锆粉末和18g甲基三氯硅烷加入到盛有110mL水的烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为65℃，转速为250r/min条件下搅拌混合28min，得到浆料，再将浆料置于冷冻干燥机，于温度为-25℃条件下冻干25h，得到干燥物，最后按重量份数计，取9份碳化硅晶须、7份改性颗粒、11份干燥物、45份氧化铝、55份二氧化硅、18g铝镁尖晶石、13份普通硅酸盐水泥、4份高岭土和2份羧甲基纤维素加入到球磨机中球磨45min后，出料，即可得到耐火浇注料。
实例3
首先称取300g稻壳、40g碳酸氢钠加入到高压反应釜中，控制反应釜内压力为10MPa，温度为300℃，高压反应90min，待反应结束后，将反应釜中的物料取出，并加入到盛有500mL水的烧杯中，将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为50℃，转速为300r/min条件下搅拌混合40min后过滤，得到滤渣，随后滤渣用水洗涤5次后置于烘箱中，于温度为105℃条件下干燥6h，将干燥后的滤渣置于粉碎机中粉碎，并过100目筛，得到过筛物，取120g过筛物、0.8g氟化钠和5g铁粉加入到石墨坩埚中，搅拌混合5min，得到混合物，再将混合物置于炭化炉中，在氮气保护状态下，将炭化炉的温度以15℃/min的速率程序升温至600℃，保温炭化2h，再程序升温至1600℃，保温反应3h，待保温反应完成后，将物料随炉冷却至室温，得到碳化硅晶须，称取200g石墨和30g氧化铝加入到冷冻粉碎机中粉碎，并过80目筛，混合粉末，取80g混合粉末、30g铝酸盐水泥和40mL水加入到烧杯中，搅拌混合5min后，将烧杯中的物料倒入挤出造粒机中造粒，得到颗粒，将颗粒置于烘箱中，于温度为105℃条件下干燥4h，将干燥后的颗粒置于马弗炉中，在450℃下煅烧4h，再将煅烧后的物料随炉冷却至室温，得到改性颗粒，再称取100g硼化锆加入到球磨机中球磨40min后，过100目筛，得到硼化锆粉末，取40g硼化锆粉末和20g甲基三氯硅烷加入到盛有120mL水的烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为70℃，转速为300r/min条件下搅拌混合30min，得到浆料，再将浆料置于冷冻干燥机，于温度为-20℃条件下冻干26h，得到干燥物，最后按重量份数计，取10份碳化硅晶须、8份改性颗粒、12份干燥物、50份氧化铝、60份二氧化硅、20g铝镁尖晶石、15份普通硅酸盐水泥、5份高岭土和3份羧甲基纤维素加入到球磨机中球磨50min后，出料，即可得到耐火浇注料。
分别将实例1～3制得的耐火浇注料和市售莫来石质耐火浇注料（对比例）进行性能检测，其检测结果如下表：
本发明制得的耐火浇注料具有优异的耐腐蚀、耐冲刷和耐高温性能，同时浇注成型后机械性能较好，有效延长了耐火浇注料的使用寿命，具有广阔的应用前景。

Claims (4)

1.一种耐火浇注料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：10～15份普通硅酸盐水泥、3～5份高岭土、15～20份铝镁尖晶石、1～3份羧甲基纤维素、40～50份氧化铝、50～60份二氧化硅、10～12份干燥物。
2.所述的干燥物是由硼化锆、甲基三氯硅烷和水混合后冷冻干燥得到的。
3.根据权利要求1所述的一种耐火浇注料，其特征在于，所述的原料中还包括：6～8份改性颗粒，所述的改性颗粒是由石墨、氧化铝、铝酸盐水泥和水混合后挤出造粒、干燥、煅烧得到的。
4.根据权利要求1所述的一种耐火浇注料，其特征在于，所述的原料中还包括：8～10份碳化硅晶须，所述的碳化硅晶须是由稻壳经真空炭化后置于惰性气氛中烧结得到的。
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CN113213959A (zh) * 2021-06-21 2021-08-06 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 一种铝加工熔铸用轻质保温功能耐火材料

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