CN107344857B - 一种高强低导热耐火节能浇注料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强低导热耐火节能浇注料及其制备方法，所述浇注料组份按质量份包括：3‑8mm轻质骨料15‑35份，1‑3mm轻质氧化铝空心球10‑25份，0.1‑1mm焦宝石粉5‑15份，0.02‑0.45mm高铝矾土细粉5‑15份，粒径小于1μm的硅微粉3‑8份，粒径小于1.5μm的Al2O3微粉3‑8份，高铝水泥3‑10份，0.25‑1.5mm膨胀珍珠岩5‑10份，三聚磷酸钠0.1‑0.3份，防爆纤维0.1‑0.25份，硅烷偶联剂0.07‑0.12份。本发明所述高强低导热耐火节能浇注料通过搅拌混匀、震动成型、养护和烘烧步骤制备得到，具有质量轻、强度高、导热系数低、耐高温、吸水率低、致密性好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，特别涉及一种高强低导热耐火节能浇注料及其制备方法。
背景技术
水泥窑热风管道、热风炉管道等中，为了保证高温气体在输送过程中的温度，在管道内要砌筑耐火材料。在高温窑炉使用中，为保证窑炉的保温效果，同时提高窑炉内衬使用寿命，常采用由重质砖和轻质耐火材料组合砌筑，导致窑炉内衬热容量大，热效率降低。由于传统轻质节能材料具有气孔率大，吸水率高，强度相对较低，保温节能效果差的缺陷， 不能直接用于工作层，必须用多层耐火材料砌筑，也使得管径增大，这使得设备重量和体积增加，材料消耗和成本增加。
说明内容
针对上述问题，本发明提供一种质量轻、强度高、导热系数低、耐高温、吸水率低、致密性好的高强低导热耐火节能浇注料及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：
一种高强低导热耐火节能浇注料，包括以下组分原料及重量份：包括以下组分原料及重量份：3-8mm轻质骨料15-35份，1-3mm轻质氧化铝空心球10-25份，0.1-1mm焦宝石粉5-15份，0.02-0.45mm高铝矾土细粉5-15份，粒径小于1μm的硅微粉3-8份，粒径小于1.5μm的Al2O3 微粉3-8份，高铝水泥3-10份，0.25-1.5mm膨胀珍珠岩5-10份，三聚磷酸钠0.1-0.3份，防爆纤维0.1-0.25份，硅烷偶联剂0.07-0.12份；所述轻质骨料选自轻质微孔莫来石、红柱石、轻质钒土骨料、硅莫砖废骨料中的一种或多种。
优选的，所述轻质骨料的重量份为28-33份，轻质氧化铝空心球15-20份，焦宝石粉9-12份，高铝矾土细粉5-8份。
优选的，所述轻质骨粒由粒径3-5mm和5-8mm的两种颗粒级配而成，粒径3-5mm的颗粒占莫来石总重量的40-50%。
优选的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ―氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。
优选的，所述防爆纤维为直径1.5-2.5μm，长度3-6mm的聚丙烯纤维。
一种高强低导热耐火节能浇注料的制备方法，包括如下步骤：将浇注料的原料室温搅拌混合，加入4-6%的水搅拌均匀，搅拌好的物料注入模具，震动成型，养护48h-72h后进行烘烧，温度达到110℃时保温8-16h，温度达到450℃时保温16-24h，升温至1300℃煅烧15-16h即可。
本发明的有益效果如下：
1、本发明采用轻质骨料、轻质氧化铝空心球作为基体，可以有效减轻浇注料的重量，材料本身导热系数小，轻质微孔莫来石、红柱石、轻质矾土骨料、硅莫砖废骨料化学性质稳定，对酸、碱都有良好的抵抗性，轻质氧化铝空心球机械强度高、隔热效果好、耐侵蚀。此外，本发明的采用轻质骨料、轻质氧化铝空心球、硅微粉、Al203微粉均具有较好的耐高温性能。
2、本发明采用硬度高、耐火度高的焦宝石粉和高铝矾土细粉作为细粉填充骨料间的间隙，轻质骨料表面凹凸不平，增大与细粉之间的接触比表面积，使得两者结合更紧密。高铝水泥、硅微粉和Al2O3 微粉作为结合剂，通过高铝水泥的水化作用将细粉和骨料粘结，硅微粉和Al2O3 微粉能够填充水泥颗粒间隙，同时与水化产物反应生成凝胶体，提高了骨料与细粉的结合强度同时减少孔隙。三聚磷酸钠作为减水剂配合铝酸盐水泥的使用，降低了浇注料的加水量，提高浇注料性能。
3、本发明采用膨胀珍珠岩作为膨胀剂，膨胀珍珠岩是一种轻质骨料，具有良好的耐火保温性能，在高温下体积迅速膨胀，可提高浇注料内部结构的致密性。但膨胀珍珠岩存在吸水率高的缺点，在制备浇注料时呈现前期吸水后期失水的状态，导致体积收缩变形大从而影响其使用效果。本发明通过添加硅烷偶联剂使膨胀珍珠岩在浇注料制备前期表面疏水，具体通过烘烧阶段由常温升至110℃并保温这个过程完成膨胀珍珠岩的表面改性，降低吸水率。同时硅烷偶联剂水解后在轻质骨料与胶体材料间形成键合，促进界面融合，从而提高浇注料的整体结合强度。
4、本发明通过添加防爆纤维防止浇注料的爆裂，浇注料气孔率低使得材料透气性降低，低导热系数使得浇注料内部温度分布不均，导致浇注料有爆裂的可能性，防爆纤维在烘烧过程软化、收缩、熔化，最后形成气孔并碳化，在材料内部形成微小网络气孔，打开水气通道，减轻材料内部应力，提高浇注料的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种高强低导热耐火节能浇注料，包括以下组分原料及重量份：5-8mm轻质微孔莫来石10份，3-5mm轻质微孔莫来石10份，1-3mm轻质氧化铝空心球10份，0.1-1mm焦宝石粉5份，0.02-0.45mm高铝矾土细粉5份，粒径小于1μm的硅微粉3份，粒径小于1.5μm的Al203 微粉4份，高铝水泥3份，0.25-1.5mm膨胀珍珠岩5份，三聚磷酸钠0.1份，防爆纤维0.1份，乙烯基三乙氧基硅烷0.07份。
按如下步骤制备浇注料：将上述浇注料的原料室温搅拌混合，加入4%的水搅拌均匀，搅拌好的物料注入模具，震动成型，养护48h后进行烘烧，温度达到110℃时保温8h，温度达到450℃时保温16h，升温至1300℃煅烧15h。
实施例2
一种高强低导热耐火节能浇注料，包括以下组分原料及重量份：5-8mm轻质微孔莫来石16.8份，3-5mm红柱石11.2份，1-3mm轻质氧化铝空心球15份，0.1-1mm焦宝石粉9份，0.02-0.45mm高铝矾土细粉6份，粒径小于1μm的硅微粉5份，粒径小于1.5μm的Al203 微粉5份，高铝水泥6份，0.25-1.5mm膨胀珍珠岩6份，三聚磷酸钠0.12份，防爆纤维0.14份，乙烯基三乙氧基硅烷0.08份。
按如下步骤制备浇注料：将上述浇注料的原料室温搅拌混合，加入4%的水搅拌均匀，搅拌好的物料注入模具，震动成型，养护56h后进行烘烧，温度达到110℃时保温8h，温度达到450℃时保温18h，升温至1300℃煅烧15h。
实施例3
一种高强低导热耐火节能浇注料，包括以下组分原料及重量份：5-8mm轻质微孔莫来石15份，3-5mm硅莫砖废骨料15份，1-3mm轻质氧化铝空心球18份，0.1-1mm焦宝石粉10份，0.02-0.45mm高铝矾土细粉8份，粒径小于1μm的硅微粉5份，粒径小于1.5μm的Al203 微粉6份，高铝水泥8份，0.25-1.5mm膨胀珍珠岩7份，三聚磷酸钠0.15份，防爆纤维0.18份，乙烯基三乙氧基硅烷0.08份。
按如下步骤制备浇注料：将上述浇注料的原料室温搅拌混合，加入5%的水搅拌均匀，搅拌好的物料注入模具，震动成型，养护60h后进行烘烧，温度达到110℃时保温10h，温度达到450℃时保温21h，升温至1300℃煅烧15h。
实施例4
一种高强低导热耐火节能浇注料，包括以下组分原料及重量份：5-8mm轻质矾土骨料17.6份，3-5mm硅莫砖废骨料14.4份，1-3mm轻质氧化铝空心球20份，0.1-1mm焦宝石粉12份，0.02-0.45mm高铝矾土细粉12份，粒径小于1μm的硅微粉6份，粒径小于1.5μm的Al203 微粉7份，高铝水泥9份，0.25-1.5mm膨胀珍珠岩9份，三聚磷酸钠0.24份，防爆纤维0.2份，γ―氨丙基三乙氧基硅烷0.1份。
按如下步骤制备浇注料：将上述浇注料的原料室温搅拌混合，加入5%的水搅拌均匀，搅拌好的物料注入模具，震动成型，养护64h后进行烘烧，温度达到110℃时保温12h，温度达到450℃时保温21h，升温至1300℃煅烧16h。
实施例5
一种高强低导热耐火节能浇注料，包括以下组分原料及重量份：5-8mm轻质微孔莫来石19份，3-5mm轻质矾土骨料8份，3-5mm红柱石6份，1-3mm轻质氧化铝空心球25份，0.1-1mm焦宝石粉15份，0.02-0.45mm高铝矾土细粉14份，粒径小于1μm的硅微粉8份，粒径小于1.5μm的Al203 微粉7份，高铝水泥10份，0.25-1.5mm膨胀珍珠岩10份，三聚磷酸钠0.28份，防爆纤维0.24份，γ―氨丙基三乙氧基硅烷0.12份。
按如下步骤制备浇注料：将上述浇注料的原料室温搅拌混合，加入6%的水搅拌均匀，搅拌好的物料注入模具，震动成型，养护72h后进行烘烧，温度达到110℃时保温16h，温度达到450℃时保温24h，升温至1300℃煅烧16h。
上述实施例所得浇注料技术性能指标如下：
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明所作的等效变换与修改，都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种高强低导热耐火节能浇注料，其特征在于：包括以下组分原料及重量份：3-8mm轻质骨料15-35份，1-3mm轻质氧化铝空心球10-25份，0.1-1mm焦宝石粉5-15份，0.02-0.45mm高铝矾土细粉5-15份，粒径小于1μm的硅微粉3-8份，粒径小于1.5μm的Al2O3 微粉3-8份，高铝水泥3-10份，0.25-1.5mm膨胀珍珠岩5-10份，三聚磷酸钠0.1-0.3份，防爆纤维0.1-0.25份，硅烷偶联剂0.07-0.12份；所述轻质骨料选自轻质微孔莫来石、红柱石、轻质钒土骨料、硅莫砖废骨料中的一种或多种；所述防爆纤维为直径1.5-2.5μm，长度3-6mm的聚丙烯纤维。
2.根据权利要求1所述的高强低导热耐火节能浇注料，其特征在于：所述轻质骨料的重量份为28-33份，轻质氧化铝空心球15-20份，焦宝石粉9-12份，高铝矾土细粉5-8份。
3.根据权利要求1所述的高强低导热耐火节能浇注料，其特征在于：所述轻质骨料由粒径3-5mm和5-8mm的两种颗粒级配而成，粒径3-5mm的颗粒占莫来石总重量的40-50%。
4.根据权利要求1所述的高强低导热耐火节能浇注料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ―氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。
5.一种如权利要求1所述高强低导热耐火节能浇注料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将权利要求1所述的原料室温搅拌混合，加入4-6%的水搅拌均匀，搅拌好的物料注入模具，震动成型，养护48h-72h后进行烘烧，温度达到110℃时保温8-16h，温度达到450℃时保温16-24h，升温至1300℃煅烧15-16h即可。
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Denomination of invention: A high-strength, low thermal conductivity, fire-resistant, energy-saving casting material and its preparation method Effective date of registration: 20231008 Granted publication date: 20190906 Pledgee: Industrial Commercial Bank of China Ltd. Changxin branch Pledgor: CHANGXING XING YING BUILDING MATERIAL Co.,Ltd. OF NEW FIRE RESISTANT Registration number: Y2023980060018 |