CN107827469B - 低导热高耐磨刚玉质浇注料及其制备方法 - Google Patents

低导热高耐磨刚玉质浇注料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于耐火浇注料制备技术领域，具体涉及一种低导热高耐磨刚玉质浇注料及其制备方法。所述的低导热高耐磨刚玉质浇注料，由如下重量百分比的原料外加复合减水剂制备而成：六铝酸钙颗粒0～95％；刚玉细粉0～10％；纯铝酸钙水泥3～10％。本发明低导热高耐磨刚玉质浇注料，具有导热系数低、高温性能好、耐磨、耐冲刷的特点，应用于水泥窑窑口位置，能够使水泥窑筒体温度大幅度降低，散热损失减少，且其使用寿命有较大幅度提高；本发明同时提供其制备方法，科学合理、简单易行。

Description

低导热高耐磨刚玉质浇注料及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火浇注料制备技术领域，具体涉及一种低导热高耐磨刚玉质浇注料及其制备方法。
背景技术
水泥窑窑口位置虽然没有高温带温度高，但熟料熔体温度在1400℃左右，且随着窑体的大型化、产量增加、单位时间内通过的熟料量增加，其热应力产生的损坏效应依然占首位。其次，窑口部位没有窑皮保护，已离烧成带的熟料和大块窑皮由于温度降低，因而凝固变硬，对衬砖产生磨损和冲刷，而熟料颗粒形成后，在窑体运转过程中从上部快速落下，对衬砖的砸蚀作用也不可忽视。随着窑径增加和衬砖高度的增加，单位长度内的衬砖自重同比增加，在窑体运转过程中，衬砖的压应力增加。再加上其它因素的影响，且以上因素并非单一存在，而是同时作用，某些时候，其综合应力往往超过100％。这就要求内衬材料必须有很好的高温体积稳定性，以消除由于热应力产生的损坏，同时要有很高的热态、冷态强度和抗侵蚀性和耐磨性，且导热系数要低以减少筒体散热损失，才能满足使用要求。
目前国内大型新型干法窑窑口部位流行使用窑口专用刚玉浇注料、刚玉碳化硅浇注料、莫来石耐磨浇注料，但其导热系数相对较高且耐火度相对较低，随着碱金属盐类渗透侵蚀及水泥熟料的冲刷，极易造成内衬材料剥落损坏，影响窑炉平稳安全运行，且随着行业发展和进步，水泥回转窑作为协同处置的最佳设备，水泥回转窑的协同处置范围将越来越宽，由此也将导致窑内气氛、挥发性盐类浓度、碱硫比等的波动越来越频繁，进而对材料的普适性要求越来越严格。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种低导热高耐磨刚玉质浇注料，具有导热系数低、高温性能好、耐磨、耐冲刷的特点，应用于水泥窑窑口位置，能够使水泥窑筒体温度大幅度降低，散热损失减少，且其使用寿命有较大幅度提高；本发明同时提供其制备方法，科学合理、简单易行。
本发明所述的低导热高耐磨刚玉质浇注料，由如下重量百分比的原料外加复合减水剂制备而成：
六铝酸钙颗粒 80～95％
刚玉细粉 0～10％
纯铝酸钙水泥 3～10％。
其中：
所述的六铝酸钙颗粒的粒度≤20mm。
优选地，所述的六铝酸钙颗粒的粒度≤5mm。
所述的复合减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚羧酸盐、木质素磺酸盐中的几种，复合减水剂的用量为六铝酸钙颗粒、刚玉细粉与纯铝酸钙水泥总质量的0.15～1.0％。
所述的六铝酸钙颗粒中，Al2O3的质量含量≥90％，颗粒体积密度为2.90～3.1g/cm3，吸水率≤4.0％。所述的六铝酸钙为市售预合成原料。
所述的刚玉细粉中，Al2O3的质量含量≥98％。
所述的纯铝酸钙水泥中，Al2O3的质量含量≥70％。
所述的低导热高耐磨刚玉质浇注料的制备方法，步骤如下：
(1)将六铝酸钙颗粒、刚玉细粉、纯铝酸钙水泥和复合减水剂混合，得混合粉体；
(2)向混合粉体中加入水混合均匀，得混合料；
(3)将混合料振动成型，养护、干燥，得低导热高耐磨刚玉质浇注料。
所述的水的用量为混合粉体质量的4～8％。
所述的养护温度为20～30℃，时间为20～26h。
所述的干燥温度为120～140℃，时间为20～24h。
综上所述，本发明的有益效果如下：
(1)本发明采用(CaAl12O19，CA6)原料的高化学纯度、高耐火度、优异的抗热震性能及相对较低的导热系数等性能，将其作为耐火原料制成浇注料。同时由于六铝酸钙是预合成原料，所以用它制得的浇注料在高温下不会出现因为形成新矿相而导致的体积变化。
(2)发明所用原料六铝酸钙、刚玉细粉、纯铝酸钙水泥为高纯原料(CaO和Al2O3的质量含量＞99％)，在高温下反应生成的物相均为高熔点相，六铝酸钙矿相的熔点为1903℃，刚玉相的熔点为2050℃，杂质少，稳定性好，且六铝酸钙自身导热系数相对较低，所以又具有一定的降低筒体温度节能降耗的作用。
(3)采用本发明配比的原料制得的产品与现有产品相比具有耐碱性、抗侵蚀性能好，高温强度高，耐磨、耐冲刷，体积稳定，使用寿命长等优点。
(4)本发明采用复合减水剂能够有效提高浇注料的流动值，同时延长浇注料的保存周期。改进了浇注料存放一段时间后，在使用时，浇注料流动性较差的现象。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例中采用的所有原料，除特殊说明外均为市购。
实施例1
各组分的含量以质量百分比表示：
粒度≤5mm的六铝酸钙80％，
刚玉细粉10％，
纯铝酸钙水泥10％，
外加上述原料总质量的0.15％的复合减水剂。
其中，复合减水剂为三聚磷酸钠与六偏磷酸钠按6：4质量比混合而成。
其制备方法如下：
(1)将上述原料混合，得混合粉体；
(2)加入占混合粉体总质量的6％的水，搅拌均匀，得混合料；
(3)将混合料振动成型，成型后的坯体在25℃下养护23h后脱模，在130℃下干燥22h，得低导热高耐磨刚玉质浇注料。
实施例2
各组分的含量以质量百分比表示：
粒度≤5mm的六铝酸钙85％，
刚玉细粉10％，
纯铝酸钙水泥5％，
外加上述原料总质量的0.20％的复合减水剂。
其中，复合减水剂为三聚磷酸钠与聚羧酸盐按8：2质量比混合而成。
其制备方法如下：
(1)将上述原料混合，得混合粉体；
(2)加入占混合粉体总质量的7％的水，搅拌均匀，得混合料；
(3)将混合料振动成型，成型后的坯体在25℃下养护24h后脱模，在120℃下干燥24h，得低导热高耐磨刚玉质浇注料。
实施例3
各组分的含量以质量百分比表示：
粒度≤5mm的六铝酸钙85％，
刚玉细粉7％，
纯铝酸钙水泥8％，
外加上述原料总质量的0.6％的复合减水剂。
其中，复合减水剂为六偏磷酸钠与木质素磺酸盐按4：6质量比混合而成。
其制备方法如下：
(1)将上述原料混合，得混合粉体；
(2)加入占混合粉体总质量的5％的水，搅拌均匀，得混合料；
(3)将混合料振动成型，成型后的坯体在20℃下养护26h后脱模，在140℃下干燥20h，得低导热高耐磨刚玉质浇注料。
实施例4
各组分的含量以质量百分比表示：
粒度≤5mm的六铝酸钙90％，
刚玉细粉5％，
纯铝酸钙水泥5％，
外加上述原料总质量的0.4％的复合减水剂。
其中，复合减水剂为聚羧酸盐与木质素磺酸盐按5：5质量比混合而成。
其制备方法如下：
(1)将上述原料混合，得混合粉体；
(2)加入占混合粉体总质量的8％的水，搅拌均匀，得混合料；
(3)将混合料振动成型，成型后的坯体在室温下30℃养护20h后脱模，在120℃下干燥24h，得低导热高耐磨刚玉质浇注料。
实施例5
各组分的含量以质量百分比表示：
粒度≤5mm的六铝酸钙95％，
纯铝酸钙水泥5％，
外加上述原料总质量的0.8％的复合减水剂。
其中，复合减水剂为三聚磷酸钠与木质素磺酸盐按5：5质量比混合而成。
其制备方法如下：
(1)将上述原料混合，得混合粉体；
(2)加入占混合粉体总质量的4％的水，搅拌均匀，得混合料；
(3)将混合料振动成型，成型后的坯体在25℃下养护22h后脱模，在125℃下干燥23h，得低导热高耐磨刚玉质浇注料。
对比例1
各组分的含量以质量百分比表示：
粒度≤5mm的六铝酸钙95％，
纯铝酸钙水泥5％，
其制备方法如下：
(1)将上述原料混合，得混合粉体；
(2)加入占混合粉体总质量的9％的水，搅拌均匀，得混合料；
(3)将混合料振动成型，成型后的坯体在25℃下养护22h后脱模，在125℃下干燥23h，得低导热高耐磨刚玉质浇注料。
对比例2
窑口专用刚玉质浇注料。
对比例3
莫来石耐磨浇注料。
分别对实施例1-5和对比例1-3浇注料进行性能测试，测试结果见表1。
表1实施例1-5和对比例1-3浇注料性能测试结果。
Figure BDA0001439018360000051
Figure BDA0001439018360000061
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种低导热高耐磨刚玉质浇注料，其特征在于：由如下重量百分比的原料外加复合减水剂制备而成：
六铝酸钙颗粒 80～95％
刚玉细粉 0～10％
纯铝酸钙水泥 3～10％；
所述的复合减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚羧酸盐、木质素磺酸盐中的几种，复合减水剂的用量为六铝酸钙颗粒、刚玉细粉与纯铝酸钙水泥总质量的0.15～1.0％；
所述的六铝酸钙颗粒中，Al2O3的质量含量≥90％，颗粒体积密度为2.90～3.1g/cm3，吸水率≤4.0％；
所述的刚玉细粉中，Al2O3的质量含量≥98％；
所述的纯铝酸钙水泥中，Al2O3的质量含量≥70％。
2.根据权利要求1所述的低导热高耐磨刚玉质浇注料，其特征在于：所述的六铝酸钙颗粒的粒度≤20mm。
3.根据权利要求2所述的低导热高耐磨刚玉质浇注料，其特征在于：所述的六铝酸钙颗粒的粒度≤5mm。
4.一种权利要求1-3任一所述的低导热高耐磨刚玉质浇注料的制备方法，其特征在于：步骤如下：
(1)将六铝酸钙颗粒、刚玉细粉、纯铝酸钙水泥和复合减水剂混合，得混合粉体；
(2)向混合粉体中加入水混合均匀，得混合料；
(3)将混合料振动成型，养护、干燥，得低导热高耐磨刚玉质浇注料。
5.根据权利要求4所述的低导热高耐磨刚玉质浇注料的制备方法，其特征在于：所述的养护温度为20～30℃，时间为20～26h。
6.根据权利要求4所述的低导热高耐磨刚玉质浇注料的制备方法，其特征在于：所述的干燥温度为120～140℃，时间为20～24h。
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