CN108341675B - 一种低温氯化用耐火可塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低温氯化用耐火可塑料及其制备方法，耐火可塑料由以下原料制得，所述原料包括粒度1～3mm的刚玉19～22份，粒度18～325目的刚玉15～18份，粒度小于325目的刚玉28～32份，α‑Al2O3 4～56份，粘土3～4份，铝酸钙水泥2～4份，添加剂2～4份，添加剂为六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，磷酸二氢铝20～22份。本发明通过上述组分的协同作用，使得耐火可塑料具有较高的耐压强度。还具有较好的体积稳定性、侵蚀速率低、使用寿命长、不易掉料等优点，广泛适用于低温氯化反应炉的各部位工作内衬，提高炉衬使用寿命，降低耐材成本消耗，为耐火可塑料产业化提供了技术保障，具有良好经济效益、社会效益。

Description

一种低温氯化用耐火可塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火可塑料技术领域，尤其涉及一种低温氯化用耐火可塑料及其制备方法。
背景技术
耐火可塑料是用耐火骨料和粉料、生粘土和化学复合剂及外加剂，经配制混炼、挤压成砖坯状，并在包装贮存一定时间后仍具有良好的可塑性，可用捣打方法施工的一种耐火材料。按组成可塑料的主材质分有黏土质、高铝质、硅质、半硅质、刚玉质、锆英石质、含碳化硅和碳质等可塑料。结合剂有气硬性或热硬性的无机结合剂和热硬性的有机结合剂。外加剂有增塑剂、保存剂和防缩剂等。耐火可塑料主要用于钢铁工业中的各种加热炉、均热炉、退火炉、烧结炉，以及电炉顶等作衬体。
攀钢高炉渣中含TiO2 21％～25％，年排放量700多万吨，目前攀钢大力开展利用高炉渣高温碳化、低温氯化的工艺路线提取钛的研究，并修建了年产2.6万吨的中试线，下步将全面实现产业化。其中低温氯化工序用反应炉使用温度600～650℃，炉衬在氯化反应过程中，主要承受强烈的氯气和碳化钛渣的物理、化学侵蚀和机械冲刷作用。目前反应炉炉衬主要采用刚玉陶瓷块拼接而成，使用中存在掉块、耐材成本消耗高等问题，严重制约项目的推广应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低温氯化用耐火可塑料及其制备方法，该耐火可塑料具有较高的耐压强度。
本发明提供了一种低温氯化用耐火可塑料，由以下原料制得，以重量份数计，所述原料包括以下组分：
粒度1～3mm的刚玉19～22份，
粒度18～325目的刚玉15～18份，
粒度小于325目的刚玉28～32份，
α-Al2O3 4～56份，
粘土3～4份，
铝酸钙水泥2～4份，
添加剂2～4份，所述添加剂为六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，
磷酸二氢铝20～22份。
优选地，所述六偏磷酸钠和硝酸银的混合物中六偏磷酸钠和硝酸银的质量比为1:3～4。
优选地，所述粘土选自广西白泥和/或膨润土。
优选地，所述α-Al2O3的粒度小于1250目。
优选地，所述氯酸钙水泥中0＜SiO2质量含量≤1.00％、68％＜Al2O3质量含量≤100％、21＜CaO质量含量≤28.00％，0＜Fe2O3质量含量≤0.7％，0＜Na2O+K2O总质量含量≤0.4％。
优选地，所述广西白泥中0＜SiO2质量含量≤51％，30％＜Al2O3质量含量≤100％，0＜Fe2O3质量含量≤1.5％。
优选地，所述膨润土中0＜SiO2质量含量≤62％，15％＜Al2O3质量含量≤100％，0＜Fe2O3质量含量≤3.5％。
本发明提供了一种上述技术方案所述低温氯化用耐火可塑料的制备方法，包括以下步骤：
将粒度1～3mm的刚玉19～22份、粒度18～325目的刚玉15～18份、粒度小于325目的刚玉28～32份、α-Al2O3 4～56份，粘土3～4份，氯酸钙水泥2～4份和添加剂2～4份混合，所述添加剂为六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，得到混合物；
所述混合物再和磷酸二氢铝20～22份混合，得到低温氯化用耐火可塑料。
本发明提供了一种低温氯化用耐火可塑料，由以下原料制得，以重量份数计，所述原料包括以下组分：粒度1～3mm的刚玉19～22份，粒度18～325目的刚玉15～18份，粒度小于325目的刚玉28～32份，α-Al2O3 4～56份，粘土3～4份，铝酸钙水泥2～4份，添加剂2～4份，所述添加剂为六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，磷酸二氢铝20～22份。本发明通过上述组分的协同作用，使得耐火可塑料具有较高的耐压强度。还具有较好的体积稳定性、侵蚀速率低、使用寿命长、不易掉料等优点，可广泛适用于低温氯化反应炉的各部位工作内衬，可提高炉衬使用寿命，降低耐材成本消耗，为耐火可塑料产业化提供了技术保障，具有良好的经济效益、社会效益。实验结果表明：本发明实施例制备的耐火可塑料在110℃×24h下耐压强度为30.8～33.7MPa；650℃×5h下耐压强度为31.2～32.4MPa；650℃×5h下重烧线变化率为-0.1～0.4％。
具体实施方式
本发明提供了一种低温氯化用耐火可塑料，由以下原料制得，所述原料包括以下组分：
粒度1～3mm的刚玉19～22份，
粒度18～325目的刚玉15～18份，
粒度小于325目的刚玉28～32份，
α-Al2O3 4～56份，
粘土3～4份，
铝酸钙水泥2～4份，
添加剂2～4份，所述添加剂为六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，
磷酸二氢铝20～22份。
以重量份数计，本发明提供的低温氯化用耐火可塑料包括粒度1～3mm的刚玉19～22份。
本发明提供的低温氯化用耐火可塑料包括粒度18～325目的刚玉15～18份。
本发明提供的低温氯化用耐火可塑料包括粒度小于325目的刚玉28～32份。
在本发明中，所述粒度1～3mm的刚玉、粒度18～325目的刚玉和粒度小于325目的刚玉通过电熔刚玉制得。
本发明提供的低温氯化用耐火可塑料包括α-Al2O3 4～56份。所述α-Al2O3的粒度优选小于1250目。所述α-Al2O3中Al2O3的质量含量大于等于99.23％。
本发明提供的低温氯化用耐火可塑料包括粘土3～4份。所述粘土选自广西白泥和/或膨润土。所述广西白泥中0＜SiO2质量含量≤51％，30％＜Al2O3质量含量≤100％，0＜Fe2O3质量含量≤1.5％。所述膨润土中0＜SiO2质量含量≤62％，15％＜Al2O3质量含量≤100％，0＜Fe2O3质量含量≤3.5％。
本发明提供的低温氯化用耐火可塑料包括氯酸钙水泥2～4份。所述氯酸钙水泥中0＜SiO2质量含量≤1.00％、68％＜Al2O3质量含量≤100％、21＜CaO质量含量≤28.00％，0＜Fe2O3质量含量≤0.7％，0＜Na2O+K2O总质量含量≤0.4％。
本发明提供的低温氯化用耐火可塑料包括添加剂2～4份，所述添加剂为六偏磷酸钠和硝酸银的混合物。所述六偏磷酸钠和硝酸银的混合物中六偏磷酸钠和硝酸银的质量比优选为1～4:1～3。在本发明具体实施例中，所述六偏磷酸钠和硝酸银的混合物中六偏磷酸钠和硝酸银的质量比具体为2:1、1:2、1:1、4:3或2:3。
本发明提供的低温氯化用耐火可塑料包括磷酸二氢铝20～22份。在本发明中，所述磷酸二氢铝作为结合剂。所述磷酸二氢铝的体积密度优选大于1.35g/cm3。
在本发明具体实施例中，所述低温氯化用耐火可塑料的制备原料包括：
粒度1～3mm的刚玉20份，粒度18～325目的刚玉16份，粒度小于325目的刚玉30份，α-Al2O3 4份，粘土4份，铝酸钙水泥3份，添加剂3份，所述添加剂为六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，磷酸二氢铝20份；
或粒度1～3mm的刚玉19份，粒度18～325目的刚玉18份，粒度小于325目的刚玉29份，α-Al2O3 5份，粘土2份，铝酸钙水泥4份，添加剂2份，所述添加剂为六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，磷酸二氢铝21份；
或粒度1～3mm的刚玉22份，粒度18～325目的刚玉15份，粒度小于325目的刚玉28份，α-Al2O3 4份，粘土3份，铝酸钙水泥2份，添加剂4份，所述添加剂为六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，磷酸二氢铝22份；
或粒度1～3mm的刚玉19份，粒度18～325目的刚玉15份，粒度小于325目的刚玉32份，α-Al2O3 5份，粘土3份，铝酸钙水泥2份，添加剂2份，所述添加剂为六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，磷酸二氢铝22份；
或粒度1～3mm的刚玉20份，粒度18～325目的刚玉17份，粒度小于325目的刚玉30份，α-Al2O3 5份，粘土1份，铝酸钙水泥2份，添加剂3份，所述添加剂为六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，磷酸二氢铝21份；
本发明提供了一种上述技术方案所述低温氯化用耐火可塑料的制备方法，包括以下步骤：
将粒度1～3mm的刚玉19～22份、粒度18～325目的刚玉15～18份、粒度小于325目的刚玉28～32份、α-Al2O3 4～56份，粘土3～4份，氯酸钙水泥2～4份和添加剂2～4份混合，所述添加剂为六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，得到混合物；
所述混合物再和磷酸二氢铝20～22份混合，得到低温氯化用耐火可塑料。
在本发明中，粒度1～3mm的刚玉、粒度18～325目的刚玉、粒度小于325目的刚玉、α-Al2O3、粘土、铝酸钙水泥和添加剂混合的温度优选为10～40℃，更优选为10～25℃；时间优选为2～5min。
所述混合物和磷酸二氢铝混合的温度优选为10～40℃，更优选为10～25℃；时间优选为6～8min。
本发明提供了一种低温氯化用耐火可塑料，以重量份数计，包括以下组分：粒度1～3mm的刚玉19～22份，粒度18～325目的刚玉15～18份，粒度小于325目的刚玉28～32份，α-Al2O3 4～56份，粘土3～4份，铝酸钙水泥2～4份，添加剂2～4份，所述添加剂为六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，磷酸二氢铝20～22份。本发明通过上述组分的协同作用，使得耐火可塑料具有较高的耐压强度。还具有较好的体积稳定性；具有耐磨性好、侵蚀速率低、使用寿命长、不易掉料等优点，可广泛适用于低温氯化反应炉的各部位工作内衬，可提高炉衬使用寿命，降低耐材成本消耗，为攀钢高炉渣低温氯化项目下步产业化提供了技术保障，具有良好的经济效益、社会效益。实验结果表明：本发明实施例制备的耐火可塑料在110℃×24h下耐压强度为30.8～33.7MPa；650℃×5h下耐压强度为31.2～32.4MPa；650℃×5h下重烧线变化率为-0.1～0.4％。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的低温氯化用耐火可塑料及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将电熔刚玉制备成粒度3～1mm的刚玉、粒度18～325目的刚玉和粒度小于325目的刚玉。
将粒度3～1mm的电熔刚玉20重量份，粒度18～325目的刚玉16重量份，粒度小于325目的刚玉细粉30重量份，粒度小于1250目的α-Al2O3微粉4重量份，广西白泥4重量份、纯铝酸钙水泥3重量份，添加剂3重量份，添加剂为质量比为2:1的六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，在15℃下混合均匀，使用时加入20重量份的磷酸二氢铝(体积密度大于1.35g/cm3)，在15℃下混合均匀，得到低温氯化炉用耐火可塑料。
所述浇注料的原料成分见表1：
表1实施例1～5采用的原料成分组成及含量
Figure BDA0001584849880000061
实施例1制备的低温氯化炉用耐火可塑料的化学成分、体积密度、耐压强度和重烧线变化率测试结果见表2，表2为实施例1制备的低温氯化炉用耐火可塑料的理化性能：
表2实施例1制备的低温氯化炉用耐火可塑料的理化性能
Figure BDA0001584849880000062
实施例2
先将电熔刚玉制备成粒度3～1mm的刚玉、粒度18～325目的刚玉和小于325目的刚玉。
将粒度3～1mm的电熔刚玉19重量份，粒度18～325目的刚玉18重量份，粒度小于325目的刚玉细粉29重量份，粒度小于1250目的α-Al2O3微粉5重量份，膨润土2重量份、纯铝酸钙水泥4重量份，添加剂2重量份，添加剂为质量比为1:2的六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，在25℃下混合均匀，使用时加入21重量份的磷酸二氢铝(体积密度大于1.35g/cm3)在25℃下混合均匀，得到低温氯化炉用耐火可塑料。
实施例2制备的低温氯化炉用耐火可塑料的化学成分、体积密度、耐压强度和重烧线变化率测试结果见表3，表3为实施例2制备的低温氯化炉用耐火可塑料的理化测试结果：
表3实施例2制备的低温氯化炉用耐火可塑料的理化测试结果
Figure BDA0001584849880000071
实施例3
先将电熔刚玉制备成粒度3～1mm的刚玉、粒度18～325目的刚玉和小于325目的刚玉。
将粒度3～1mm的电熔刚玉22重量份，粒度18～325目的刚玉15重量份，粒度小于325目的刚玉细粉28重量份，粒度小于1250目的α-Al2O3微粉4重量份，广西白泥3重量份、纯铝酸钙水泥2重量份，添加剂4重量份，添加剂为质量比为1:1的六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，在20℃下混合均匀，使用时加入22重量份的磷酸二氢铝(体积密度大于1.35g/cm3)在20℃下混合均匀，得到低温氯化炉用耐火可塑料。
实施例3制备的低温氯化炉用耐火可塑料的化学成分、体积密度、耐压强度和重烧线变化率测试结果见表4，表4为实施例3制备的低温氯化炉用耐火可塑料的理化测试结果：
表4实施例3制备的低温氯化炉用耐火可塑料的理化测试结果
Figure BDA0001584849880000072
实施例4
先将电熔刚玉制备成粒度3～1mm的刚玉、粒度18～325目的刚玉和小于325目的刚玉。
将粒度3～1mm的电熔刚玉19重量份，粒度18～325目的刚玉15重量份，粒度小于325目的刚玉细粉32重量份，粒度小于1250目的α-Al2O3微粉5重量份，膨润土3重量份、纯铝酸钙水泥2重量份，添加剂2重量份，添加剂为质量比为4:3的六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，在25℃下混合均匀，使用时加入22重量份的磷酸二氢铝(体积密度大于1.35g/cm3)在25℃下混合均匀，得到低温氯化炉用耐火可塑料
实施例4制备的低温氯化炉用耐火可塑料的化学成分、体积密度、耐压强度和重烧线变化率测试结果见表5，表5为实施例4制备的低温氯化炉用耐火可塑料的理化测试结果：
表5实施例4制备的低温氯化炉用耐火可塑料的理化测试结果
Figure BDA0001584849880000081
实施例5
将电熔刚玉制备成粒度3～1mm的刚玉、粒度18～325目的刚玉和小于325目的刚玉。
将粒度3～1mm的电熔刚玉20重量份，粒度18～325目的刚玉17重量份，粒度小于325目的刚玉细粉30重量份，粒度小于1250目的α-Al2O3微粉5重量份，膨润土1重量份、纯铝酸钙水泥3重量份，添加剂3重量份，添加剂为质量比为2:3的六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，在25℃下混合均匀，使用时加入21重量份的磷酸二氢铝(体积密度大于1.35g/cm3)在25℃下混合均匀，得到低温氯化炉用耐火可塑料。
实施例5制备的低温氯化炉用耐火可塑料的化学成分、体积密度、耐压强度和重烧线变化率测试结果见表6，表6为实施例5制备的低温氯化炉用耐火可塑料的理化测试结果：
表6实施例5制备的低温氯化炉用耐火可塑料的理化测试结果
Figure BDA0001584849880000082
由以上实施例可知，本发明提供了一种低温氯化用耐火可塑料，由以下原料制得，以重量份数计，所述原料包括以下组分：粒度1～3mm的刚玉19～22份，粒度18～325目的刚玉15～18份，粒度小于325目的刚玉28～32份，α-Al2O34～56份，粘土3～4份，铝酸钙水泥2～4份，添加剂2～4份，所述添加剂为六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，磷酸二氢铝20～22份。本发明通过上述组分的协同作用，使得耐火可塑料具有较高的耐压强度。还具有较好的高温体积稳定性、侵蚀速率低、使用寿命长、不易掉料等优点，可广泛适用于低温氯化反应炉的各部位工作内衬，可提高炉衬使用寿命，降低耐材成本消耗，为耐火可塑料产业化提供了技术保障，具有良好的经济效益、社会效益。实验结果表明：本发明实施例制备的耐火可塑料在110℃×24h下耐压强度为30.8～33.7MPa；650℃×5h下耐压强度为31.2～32.4MPa；650℃×5h下重烧线变化率为-0.1～0.4％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种低温氯化用耐火可塑料，由以下原料制得，以重量份数计，所述原料包括以下组分：
粒度1~3mm的刚玉19~22份，
粒度18~325目的刚玉15~18份，
粒度小于325目的刚玉28~32份，
α-Al2O3 4~56份，
粘土3~4份，
铝酸钙水泥2~4份，
添加剂2~4份，所述添加剂为六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，
磷酸二氢铝20~22份；
所述六偏磷酸钠和硝酸银的混合物中六偏磷酸钠和硝酸银的质量比为1:3~4；
粘土选自广西白泥和/或膨润土；
所述α-Al2O3的粒度小于1250目。
2.根据权利要求1所述的低温氯化用耐火可塑料，其特征在于，所述铝酸钙水泥中0＜SiO2质量含量≤1.00%、68%＜Al2O3质量含量≤100%、21＜CaO质量含量≤28.00%， 0＜Fe2O3质量含量≤0.7%，0＜Na2O+K2O总质量含量≤0.4%。
3.根据权利要求1所述的低温氯化用耐火可塑料，其特征在于，所述广西白泥中0＜SiO2质量含量≤51%，30%＜Al2O3质量含量≤100%，0＜Fe2O3质量含量≤1.5%。
4.根据权利要求1所述的低温氯化用耐火可塑料，其特征在于，所述膨润土中0＜SiO2质量含量≤62%，15%＜Al2O3质量含量≤100%，0＜Fe2O3质量含量≤3.5%。
5.一种权利要求1~4任意一项所述低温氯化用耐火可塑料的制备方法，包括以下步骤：
将粒度1~3mm的刚玉19~22份、粒度18~325目的刚玉15~18份、粒度小于325目的刚玉28~32份、α-Al2O3 4~56份，粘土3~4份，铝酸钙水泥2~4份和添加剂2~4份混合，所述添加剂为六偏磷酸钠和硝酸银的混合物，得到混合物；
所述混合物再和磷酸二氢铝20~22份混合，得到低温氯化用耐火可塑料。
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