CN108249937A - 一种环保无铬耐磨捣打料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种环保无铬耐磨捣打料的制备方法，包括以下步骤：A、骨料制备；B、粉料制备；C、结合剂预混；D、添加剂预混；E、将上述步骤得到的骨料、粉料、结合剂和添加剂按照比例投入搅拌机中搅拌均匀，直至手捏成团，形成捣打料，装袋密封；上述制备过程在常温、常压下进行。本发明提供的环保无铬耐磨捣打料的制备方法制备的捣打料具有提高耐受温度，免除烘烤工序，节约工期，提高生产效率，使用了无铬配方，避免污染环境，损害健康的优点。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种环保无铬耐磨捣打料的制备方法。
背景技术
现有的耐火捣打料中，或多或少的含有铬元素，主要起到提高耐火材料抗侵蚀的能力，但是含有铬的化合物都具有一定毒性，六价铬离子Cr6+的毒性最大，三价铬离子Cr3+次之，二价铬离子Cr2+毒性最小。据报道，Cr6+的毒性比Cr3+几乎大100倍。铬的化合物常以溶液、粉尘或蒸汽的形式污染环境，危害人体健康，会造成长期性的危害，是一种毒性极强的强烈致癌物质，也是严重的腐蚀介质和重污染环境的物质。在氧化铬与碱、CaO、SiO2等氧化物接触时，Cr3+转变成Cr6+的速度在空气中加快，形成的Cr6+对人体的健康有害。材料中的高价铬离子是高致癌物质，会污染环境。含铬捣打料显然已不符合环保要求，必须以无铬新捣打料取代含铬捣打料。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种环保无铬耐磨捣打料的制备方法，并用该方法来制备环保无铬耐磨捣打料。
为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：
一种环保无铬耐磨捣打料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、骨料制备：
(1)将纯度95％以上不同粒径的碳化硅按照以下比例混合：1.18mm≥粒度＞1.00mm，20～40wt％，0.85mm≥粒度＞0.72mm，25～35wt％，0.30mm≥粒度＞0.19mm，20～30wt％，0.075mm≥粒度＞0.062mm，10～20wt％；
(2)将纯度98％以上不同粒径的石墨按照以下比例混合：粒度＜0.19mm，20～30wt％；1mm≥粒度≥0.19mm，40～45wt％；5mm≥粒度＞1mm，10～20wt％；8mm≥粒度＞5mm，10～15wt％；10mm≥粒度＞8mm，5～10wt％；
(3)将纯度95％以上不同粒径的ZTA陶瓷按照以下比例混合：0.30mm≥粒度≥0.20mm，25～30wt％；1mm≥粒度＞0.30mm，20～35wt％；8mm≥粒度＞1mm，20～40wt％；粒度＞8mm，10～15wt％；
(4)将上述步骤制得的产品按照碳化硅15～20份、石墨10～20份、ZTA陶瓷40～60份混合制得骨料；
B、粉料制备：
(1)将纯度97％以上不同粒径的镁砂按照以下比例混合：5mm≥粒度＞2mm，14～15wt％；2mm≥粒度＞1mm，45～50wt％；1mm≥粒度＞0.05mm，24～25wt％；0.05mm≥粒度，12～15wt％；
(2)将纯度95％以上不同粒径的硅化钼按照以下比例混合：0.05mm≥粒度≥0.03mm，60～80wt％；0.03mm＞粒度，20～40wt％；
(3)将纯度95％以上不同粒径的硼化钛按照以下比例混合：0.15mm≥粒度≥0.075mm，15～25wt％；0.075mm＞粒度≥0.04mm，45～60wt％；0.04mm＞粒度≥0.028mm，20～30wt％；
(4)将上述步骤制得的产品与纯度99.5％以上的纳米二氧化硅按照镁砂40～60份、硅化钼5～15份、硼化钛1～5份、纳米二氧化硅5～10份混合制得粉料；
C、结合剂预混：将硅油10～15份、热固性树脂15～25份混合制备结合剂，其中，所述硅油的纯度99％以上，选自甲基苯基硅油、甲基乙烯基硅油或含氰硅油中的一种；所述热固性树脂的纯度99.5％以上，选自聚丁二烯树脂、有机硅树脂或酚醛树脂中的一种；
D、添加剂预混：将分散剂2～4份、抗氧剂1～3份、防爆纤维1～3份混合制备添加剂，其中，所述分散剂的纯度99％以上，选自聚丙烯酸钠、木质素磺酸镁或萘磺酸缩合物中的一种；所述抗氧剂选自硅粉、铝粉和碳化硼按任意比组合的混合物；
E、将上述步骤得到的骨料、粉料、结合剂和添加剂按照骨料50～60份，粉料40～50份，结合剂4～16份，添加剂2～6份投入搅拌机中搅拌均匀，直至手捏成团，形成捣打料，装袋密封。
进一步地，制备过程在常温、常压下进行。
进一步地，对骨料中碳化硅在混合之前以酸洗的方式进行净化处理。
进一步地，结合剂中热固性树脂的添加量与1mm≥粒度≥0.19mm的石墨骨料添加量成正比例关系。
进一步地，所述抗氧剂中硅粉、铝粉和碳化硼按照50～60:30～40:10～20的重量比混合而成，混合后的抗氧剂的平均粒度≤0.08mm。
进一步地，所述纳米二氧化硅的粒度为50～60nm。
进一步地，所述防爆纤维为碳纤维或聚四氟乙烯纤维中的一种。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)提高了捣打料的抗震性、耐受温度、导热率、密实度等各项性能，使用寿命得到提升；
(2)免除了烘烤工序，节约工期，提高生产效率；
(3)使用了无铬配方，避免污染环境，损害健康。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的环保无铬耐磨捣打料的制备方法包括以下步骤：A、骨料制备；B、粉料制备；C、结合剂预混；D、添加剂预混；E、将上述步骤得到的骨料、粉料、结合剂和添加剂按照比例投入搅拌机中搅拌均匀，直至手捏成团，形成捣打料，装袋密封。
实施例1：
本发明环保无铬耐磨捣打料，主要由以下重量份原料组成：骨料50份，粉料40份，结合剂16份，添加剂2份；
骨料由碳化硅20份、石墨10份、ZTA陶瓷40份组成；
其中：碳化硅骨料的纯度95％以上，并以酸洗的方式进行了净化处理，按下述粒度级配配制而成：1.18mm≥粒度＞1.00mm，30wt％，0.85mm≥粒度＞0.72mm，35wt％，0.30mm≥粒度＞0.19mm，20wt％，0.075mm≥粒度＞0.062mm，15wt％；石墨骨料的纯度98％以上，按下述粒度级配配制成：粒度＜0.19mm，25wt％；1mm≥粒度≥0.19mm，45wt％；5mm≥粒度＞1mm，10wt％；8mm≥粒度＞5mm，10wt％；10mm≥粒度＞8mm，10wt％；ZTA陶瓷骨料的纯度95％以上，按下述粒度级配配制成：0.30mm≥粒度≥0.20mm，30wt％；1mm≥粒度＞0.30mm，20wt％；8mm≥粒度＞1mm，40wt％；粒度＞8mm，10wt％；
粉料由镁砂60份、硅化钼5份、硼化钛5份、纳米二氧化硅5份组成；
其中：镁砂粉料的纯度97％以上，按下述粒度级配配制成：5mm≥粒度＞2mm，14wt％；2mm≥粒度＞1mm，50wt％；1mm≥粒度＞0.05mm，24wt％；0.05mm≥粒度，12wt％；硅化钼粉料的纯度95％以上，按下述粒度级配配制成：0.05mm≥粒度≥0.03mm，60wt％；0.03mm＞粒度，40wt％；硼化钛粉料的纯度95％以上，按下述粒度级配配制成：0.15mm≥粒度≥0.075mm，15wt％；0.075mm＞粒度≥0.04mm，60wt％；0.04mm＞粒度≥0.028mm，25wt％；
纳米二氧化硅的纯度99.5％以上，粒度为50nm；
结合剂由纯度为99％以上的甲基苯基硅油10份、纯度为99.5％以上的聚丁二烯树脂25份组成；
添加剂由纯度为99％以上的聚丙烯酸钠2份作为分散剂，硅粉、铝粉、碳化硼按重量比50:40:10的混合物3份作为抗氧剂，混合后的抗氧剂的平均粒度≤0.08mm，碳纤维1份作为防爆纤维。
实施例2：
本发明环保无铬耐磨捣打料，主要由以下重量份原料组成：骨料60份，粉料50份，结合剂4份，添加剂6份；
骨料由碳化硅15份、石墨20份、ZTA陶瓷60份组成；
其中：碳化硅骨料的纯度95％以上，并以酸洗的方式进行了净化处理，按下述粒度级配配制而成：1.18mm≥粒度＞1.00mm，40wt％，0.85mm≥粒度＞0.72mm，25wt％，0.30mm≥粒度＞0.19mm，25wt％，0.075mm≥粒度＞0.062mm，10wt％；石墨骨料的纯度98％以上，按下述粒度级配配制成：粒度＜0.19mm，20wt％；1mm≥粒度≥0.19mm，40wt％；5mm≥粒度＞1mm，20wt％；8mm≥粒度＞5mm，15wt％；10mm≥粒度＞8mm，5wt％；ZTA陶瓷骨料的纯度95％以上，按下述粒度级配配制成：0.30mm≥粒度≥0.20mm，25wt％；1mm≥粒度＞0.30mm，35wt％；8mm≥粒度＞1mm，25wt％；粒度＞8mm，15wt％；
所述粉料由镁砂40份、硅化钼15份、硼化钛1份、纳米二氧化硅10份组成；
其中：镁砂粉料的纯度97％以上，按下述粒度级配配制成：5mm≥粒度＞2mm，15wt％；2mm≥粒度＞1mm，48wt％；1mm≥粒度＞0.05mm，25wt％；0.05mm≥粒度，12wt％；硅化钼粉料的纯度95％以上，按下述粒度级配配制成：0.05mm≥粒度≥0.03mm，80wt％；0.03mm＞粒度，20wt％；硼化钛粉料的纯度95％以上，按下述粒度级配配制成：0.15mm≥粒度≥0.075mm，25wt％；0.075mm＞粒度≥0.04mm，45wt％；0.04mm＞粒度≥0.028mm，30wt％；
纳米二氧化硅的纯度99.5％以上，粒度为60nm；
结合剂由纯度为99％以上的甲基乙烯基硅油15份、纯度为99.5％以上的有机硅树脂20份组成；
添加剂由纯度为99％以上的木质素磺酸镁4份作为分散剂，硅粉、铝粉、碳化硼按重量比60:30:20的混合物1份作为抗氧剂，混合后的抗氧剂的平均粒度≤0.08mm，聚四氟乙烯纤维3份作为防爆纤维组成。
实施例3：
本发明环保无铬耐磨捣打料，主要由以下重量份原料组成：骨料55份，粉料45份，结合剂10份，添加剂4份；
骨料由碳化硅18份、石墨15份、ZTA陶瓷50份组成；
其中：碳化硅骨料的纯度95％以上，并以酸洗的方式进行了净化处理，按下述粒度级配配制而成：1.18mm≥粒度＞1.00mm，20wt％，0.85mm≥粒度＞0.72mm，30wt％，0.30mm≥粒度＞0.19mm，30wt％，0.075mm≥粒度＞0.062mm，20wt％；石墨骨料的纯度98％以上，按下述粒度级配配制成：粒度＜0.19mm，30wt％；1mm≥粒度≥0.19mm，42wt％；5mm≥粒度＞1mm，10wt％；8mm≥粒度＞5mm，10wt％；10mm≥粒度＞8mm，8wt％；ZTA陶瓷骨料的纯度95％以上，按下述粒度级配配制成：0.30mm≥粒度≥0.20mm，30wt％；1mm≥粒度＞0.30mm，35wt％；8mm≥粒度＞1mm，20wt％；粒度＞8mm，15wt％；
粉料由镁砂50份、硅化钼10份、硼化钛3份、纳米二氧化硅8份组成；
其中：镁砂粉料的纯度97％以上，按下述粒度级配配制成：5mm≥粒度＞2mm，15wt％；2mm≥粒度＞1mm，45wt％；1mm≥粒度＞0.05mm，25wt％；0.05mm≥粒度，15wt％；硅化钼粉料的纯度95％以上，按下述粒度级配配制成：0.05mm≥粒度≥0.03mm，70wt％；0.03mm＞粒度，30wt％；硼化钛粉料的纯度95％以上，按下述粒度级配配制成：0.15mm≥粒度≥0.075mm，20wt％；0.075mm＞粒度≥0.04mm，55wt％；0.04mm＞粒度≥0.028mm，25wt％；
纳米二氧化硅的纯度99.5％以上，粒度为55nm；
结合剂由纯度为99％以上的含氰硅油12份、纯度为99.5％以上的酚醛树脂23份组成；
添加剂由纯度为99％以上的萘磺酸缩合物3份作为分散剂，硅粉、铝粉、碳化硼按重量比55:35:15的混合物2份作为抗氧剂，混合后的抗氧剂的平均粒度≤0.08mm，聚四氟乙烯纤维2份作为防爆纤维组成。
实施例4：
本发明环保无铬耐磨捣打料，主要由以下重量份原料组成：骨料50份，粉料50份，结合剂15份，添加剂4份；
骨料由碳化硅20份、石墨10份、ZTA陶瓷50份组成；
其中：碳化硅骨料的纯度95％以上，并以酸洗的方式进行了净化处理，按下述粒度级配配制而成：1.18mm≥粒度＞1.00mm，20wt％，0.85mm≥粒度＞0.72mm，35wt％，0.30mm≥粒度＞0.19mm，25wt％，0.075mm≥粒度＞0.062mm，20wt％；石墨骨料的纯度98％以上，按下述粒度级配配制成：粒度＜0.19mm，25wt％；1mm≥粒度≥0.19mm，40wt％；5mm≥粒度＞1mm，15wt％；8mm≥粒度＞5mm，12wt％；10mm≥粒度＞8mm，8wt％；ZTA陶瓷骨料的纯度95％以上，按下述粒度级配配制成：0.30mm≥粒度≥0.20mm，30wt％；1mm≥粒度＞0.30mm，30wt％；8mm≥粒度＞1mm，30wt％；粒度＞8mm，10wt％；
粉料由镁砂40份、硅化钼15份、硼化钛5份、纳米二氧化硅5份组成；
其中：镁砂粉料的纯度97％以上，按下述粒度级配配制成：5mm≥粒度＞2mm，15wt％；2mm≥粒度＞1mm，45wt％；1mm≥粒度＞0.05mm，25wt％；0.05mm≥粒度，15wt％；硅化钼粉料的纯度95％以上，按下述粒度级配配制成：0.05mm≥粒度≥0.03mm，70wt％；0.03mm＞粒度，30wt％；硼化钛粉料的纯度95％以上，按下述粒度级配配制成：0.15mm≥粒度≥0.075mm，20wt％；0.075mm＞粒度≥0.04mm，50wt％；0.04mm＞粒度≥0.028mm，30wt％；
纳米二氧化硅的纯度99.5％以上，粒度为50nm；
结合剂由纯度为99％以上的甲基苯基硅油15份、纯度为99.5％以上的酚醛树脂20份组成；
添加剂由纯度为99％以上的萘磺酸缩合物4份作为分散剂，硅粉、铝粉、碳化硼按重量比50:30:20的混合物3份作为抗氧剂，混合后的抗氧剂的平均粒度≤0.08mm，聚四氟乙烯纤维3份作为防爆纤维组成。
实施例5：
本发明环保无铬耐磨捣打料，主要由以下重量份原料组成：骨料55份，粉料45份，结合剂15份，添加剂5份；
骨料由碳化硅15份、石墨20份、ZTA陶瓷55份组成；
其中：碳化硅骨料的纯度95％以上，并以酸洗的方式进行了净化处理，按下述粒度级配配制而成：1.18mm≥粒度＞1.00mm，20wt％，0.85mm≥粒度＞0.72mm，30wt％，0.30mm≥粒度＞0.19mm，30wt％，0.075mm≥粒度＞0.062mm，20wt％；石墨骨料的纯度98％以上，按下述粒度级配配制成：粒度＜0.19mm，30wt％；1mm≥粒度≥0.19mm，42wt％；5mm≥粒度＞1mm，10wt％；8mm≥粒度＞5mm，10wt％；10mm≥粒度＞8mm，10wt％；ZTA陶瓷骨料的纯度95％以上，按下述粒度级配配制成：0.30mm≥粒度≥0.20mm，30wt％；1mm≥粒度＞0.30mm，35wt％；8mm≥粒度＞1mm，20wt％；粒度＞8mm，15wt％；
粉料由镁砂55份、硅化钼15份、硼化钛5份、纳米二氧化硅10份组成；
其中：镁砂粉料的纯度97％以上，按下述粒度级配配制成：5mm≥粒度＞2mm，15wt％；2mm≥粒度＞1mm，45wt％；1mm≥粒度＞0.05mm，25wt％；0.05mm≥粒度，15wt％；硅化钼粉料的纯度95％以上，按下述粒度级配配制成：0.05mm≥粒度≥0.03mm，65wt％；0.03mm＞粒度，35wt％；硼化钛粉料的纯度95％以上，按下述粒度级配配制成：0.15mm≥粒度≥0.075mm，25wt％；0.075mm＞粒度≥0.04mm，55wt％；0.04mm＞粒度≥0.028mm，20wt％；
纳米二氧化硅的纯度99.5％以上，粒度为60nm；
结合剂由纯度为99％以上的含氰硅油15份、纯度为99.5％以上的有机硅树脂22份组成；
添加剂由纯度为99％以上的木质素磺酸镁2份作为分散剂，硅粉、铝粉、碳化硼按重量比55:35:15的混合物2份作为抗氧剂，混合后的抗氧剂的平均粒度≤0.08mm，碳纤维2份作为防爆纤维组成。
将上述实施例1～5中的配方按照上述制备方法制得各实施例的捣打料。在施工时将捣打料切成小块，小心装填到所需衬里表面的适当的部位，每次加料厚度不超过20mm，用橡皮锤捣打，锤头与锤头重叠2/3，往复捣打2～4遍，反复捣打密实，无空隙。特别注意在管件四周将捣打料充分填满。施工完毕，即可投入使用，无需阴干、烘炉。
另外，将制成的各实施例的捣打料各取6块与进口SiC85P捣打料进行检测，检测结果如表1所示：
表1 本发明各实施例的无铬捣打料的性能测试结果
从以上实施例与表1的结果可以看出本发明的无铬捣打料在体积密度、线变化率、抗折强度、耐压强度、耐磨性方面都与进口的SiC85P捣打料性能相当，甚至有些性能超过了进口SiC85P捣打料；根据GB/T 50474-2008隔热耐磨衬里技术规范中规定，高耐磨A级捣打料耐磨量≤6cm3，耐磨量越小，耐磨性越好；因此，本发明的无铬耐磨捣打料配方环保，耐磨性能达到高耐磨A级，使用寿命得到提升。
本发明按照上述实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种环保无铬耐磨捣打料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、骨料制备：
(1)将纯度95％以上不同粒径的碳化硅按照以下比例混合：1.18mm≥粒度＞1.00mm，20～40wt％，0.85mm≥粒度＞0.72mm，25～35wt％，0.30mm≥粒度＞0.19mm，20～30wt％，0.075mm≥粒度＞0.062mm，10～20wt％；
(2)将纯度98％以上不同粒径的石墨按照以下比例混合：粒度＜0.19mm，20～30wt％；1mm≥粒度≥0.19mm，40～45wt％；5mm≥粒度＞1mm，10～20wt％；8mm≥粒度＞5mm，10～15wt％；10mm≥粒度＞8mm，5～10wt％；
(3)将纯度95％以上不同粒径的ZTA陶瓷按照以下比例混合：0.30mm≥粒度≥0.20mm，25～30wt％；1mm≥粒度＞0.30mm，20～35wt％；8mm≥粒度＞1mm，20～40wt％；粒度＞8mm，10～15wt％；
(4)将上述步骤制得的产品按照碳化硅15～20份、石墨10～20份、ZTA陶瓷40～60份混合制得骨料；
B、粉料制备：
(1)将纯度97％以上不同粒径的镁砂按照以下比例混合：5mm≥粒度＞2mm，14～15wt％；2mm≥粒度＞1mm，45～50wt％；1mm≥粒度＞0.05mm，24～25wt％；0.05mm≥粒度，12～15wt％；
(2)将纯度95％以上不同粒径的硅化钼按照以下比例混合：0.05mm≥粒度≥0.03mm，60～80wt％；0.03mm＞粒度，20～40wt％；
(3)将纯度95％以上不同粒径的硼化钛按照以下比例混合：0.15mm≥粒度≥0.075mm，15～25wt％；0.075mm＞粒度≥0.04mm，45～60wt％；0.04mm＞粒度≥0.028mm，20～30wt％；
(4)将上述步骤制得的产品与纯度99.5％以上的纳米二氧化硅按照镁砂40～60份、硅化钼5～15份、硼化钛1～5份、纳米二氧化硅5～10份混合制得粉料；
C、结合剂预混：将硅油10～15份、热固性树脂15～25份混合制备结合剂，其中，所述硅油的纯度99％以上，选自甲基苯基硅油、甲基乙烯基硅油或含氰硅油中的一种；所述热固性树脂的纯度99.5％以上，选自聚丁二烯树脂、有机硅树脂或酚醛树脂中的一种；
D、添加剂预混：将分散剂2～4份、抗氧剂1～3份、防爆纤维1～3份混合制备添加剂，其中，所述分散剂的纯度99％以上，选自聚丙烯酸钠、木质素磺酸镁或萘磺酸缩合物中的一种；所述抗氧剂选自硅粉、铝粉和碳化硼按任意比组合的混合物；
E、将上述步骤得到的骨料、粉料、结合剂和添加剂按照骨料50～60份，粉料40～50份，结合剂4～16份，添加剂2～6份投入搅拌机中搅拌均匀，直至手捏成团，形成捣打料，装袋密封。
2.根据权利要求1所述的环保无铬耐磨捣打料的制备方法，其特征在于，制备过程在常温、常压下进行。
3.根据权利要求1所述的环保无铬耐磨捣打料的制备方法，其特征在于，对骨料中碳化硅在混合之前以酸洗的方式进行净化处理。
4.根据权利要求1所述的环保无铬耐磨捣打料的制备方法，其特征在于，结合剂中热固性树脂的添加量与1mm≥粒度≥0.19mm的石墨骨料添加量成正比例关系。
5.根据权利要求1所述的环保无铬耐磨捣打料的制备方法，其特征在于，所述抗氧剂中硅粉、铝粉和碳化硼按照50～60:30～40:10～20的重量比混合而成，混合后的抗氧剂的平均粒度≤0.08mm。
6.根据权利要求1所述的环保无铬耐磨捣打料的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒度为50～60nm。
7.根据权利要求1所述的环保无铬耐磨捣打料的制备方法，其特征在于，所述防爆纤维为碳纤维或聚四氟乙烯纤维中的一种。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180706 |