CN108569906A - 一种轻量隔热耐磨浇注料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轻量隔热耐磨浇注料及其制备方法。其技术方案是：按高铝矾土︰γ‑Al2O3的质量比为(40～50)︰1配料，球磨，得混合料。向混合料中加入硅溶胶，搅拌，成型，于1300～1400℃条件下热处理，冷却，研磨，得热处理料。将热处理料加入圆盘造粒机中，再加入二氧化钛溶胶，造粒；于1480～1500℃条件下热处理，冷却，筛分，得到不同粒径的球形料A、球形料B和球形料C。按球形料A∶球形料B∶球形料C∶云母粉∶ρ‑Al2O3的质量比为(3.0～3.5)︰(3.0～3.5)︰(2.0～2.5)︰(0.5～1.0)︰1配料，搅拌，得预混料。向预混料中加入水，混合，制得轻量隔热耐磨浇注料。本发明工艺简单和成本低廉；所制制品体积密度低、导热系数小、耐磨性强和施工性能好。

Description

一种轻量隔热耐磨浇注料及其制备方法
技术领域
本发明属于浇注料技术领域。具体涉及一种轻量隔热耐磨浇注料及其制备方法。
背景技术
随着高温工业窑炉的规模化、大型化及新技术的发展，其内衬材料的功能化要求也越来越高，在满足服役寿命的同时，进一步节能降耗和具备良好的施工性能，已成为高温工业窑炉内衬材料发展的关键问题。
轻量隔热耐磨浇注料兼具重量轻、隔热保温及耐磨损的特点，这不仅有利于降低炉衬的整体重量，减小机械损耗，而且能够有效提升窑炉的隔热效果、降低能耗。目前，轻量隔热耐磨浇注料主要以刚玉球为原料，通过铝酸盐水泥结合提供较高的强度，进而提高材料的耐磨性，其主要缺点在于：一是刚玉球制备工艺复杂，成本较高；二是铝酸盐水泥硬化速率受温度、组分及加水量等因素的影响难以控制，不利于施工；三是刚玉导热系数较大和隔热效果较差。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种工艺简单和成本低廉的轻量隔热耐磨浇注料的制备方法，用该方法制备的轻量隔热耐磨浇注料的体积密度低、导热系数小、耐磨性强和施工性能好。
为实现上述目的，本发明所采用的制备方法的具体步骤是：
第一步、按高铝矾土︰γ-Al2O3的质量比为(40～50)︰1，将所述高铝矾土和所述γ-Al2O3混合，球磨至粒度≤80μm，得到混合料。
第二步、向所述混合料中加入占所述混合料3～6wt％的硅溶胶，搅拌3～5分钟，成型；置于马弗炉中，于空气气氛和1300～1400℃条件下热处理40～50分钟，随炉冷却，破碎，研磨至粒度为35～40μm，得到热处理料。
第三步、将所述热处理料加入圆盘造粒机中，然后向所述圆盘造粒机中加入占所述热处理料5～8wt％的二氧化钛溶胶，造粒成型；再置于马弗炉中，于空气气氛和1480～1500℃条件下热处理30～40分钟，随炉冷却，筛分，得到粒径为3～5mm的球形料A、粒径为1～2mm的球形料B和粒径为0.05～0.1mm的球形料C。
第四步、按所述球形料A∶所述球形料B∶所述球形料C∶云母粉∶ρ-Al2O3的质量比为(3.0～3.5)︰(3.0～3.5)︰(2.0～2.5)︰(0.5～1.0)︰1，将所述球形料A、所述球形料B、所述球形料C、所述云母粉和所述ρ-Al2O3混合，搅拌5～8分钟，得到预混料。
第五步、向所述预混料中加入占所述预混料7～10wt％的水，混合3～5分钟，即得轻量隔热耐磨浇注料。
所述高铝矾土的主要化学成分是：Al2O3的含量≥80wt％，SiO2的含量≤5wt％，Fe2O3的含量≤1wt％。
所述γ-Al2O3的Al2O3含量≥99wt％。
所述硅溶胶的SiO2含量为30～35wt％。
所述二氧化钛溶胶的TiO2含量为10～15wt％。
所述云母粉的粒度≤60μm；所述云母粉的主要化学成分是：Al2O3的含量为30～35wt％，SiO2的含量为45～50wt％，Fe2O3的含量≤1wt％。
所述ρ-Al2O3的粒度≤60μm；所述ρ-Al2O3的Al2O3含量≥99wt％。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用的主要原料为高铝矾土，成本低和来源广；本发明在制备过程中无需特殊的处理设备与技术，制备工艺简单。
2、本发明通过“二步煅烧”提升球形料的强度，进而提高轻量隔热耐磨浇注料的耐磨性，并利用球形料的堆积造孔，能显著降低轻量隔热耐磨浇注料的体积密度与导热系数。
3、本发明采用无水泥结合，既利于轻量隔热耐磨浇注料的施工，亦能保持轻量隔热耐磨浇注料的高温性能。
本发明所制备的轻量隔热耐磨浇注料经检测：体积密度为1.8～2.3g·cm-3；导热系数为3.3～3.8W·m-1·K-1，耐磨性试验磨损量为4.0～4.5cm3。
因此，本发明具有工艺简单和成本低廉的特点；所制备的轻量隔热耐磨浇注料体积密度低、导热系数小、耐磨性强和施工性能好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述高铝矾土的主要化学成分是：Al2O3的含量≥80wt％，SiO2的含量≤5wt％，Fe2O3的含量≤1wt％。
所述γ-Al2O3的Al2O3含量≥99wt％。
所述硅溶胶的SiO2含量为30～35wt％。
所述二氧化钛溶胶的TiO2含量为10～15wt％。
所述云母粉的粒度≤60μm；所述云母粉的主要化学成分是：Al2O3的含量为30～35wt％，SiO2的含量为45～50wt％，Fe2O3的含量≤1wt％。
所述ρ-Al2O3的粒度≤60μm；所述ρ-Al2O3的Al2O3含量≥99wt％。
实施例1
一种轻量隔热耐磨浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、按高铝矾土︰γ-Al2O3的质量比为(40～44)︰1，将所述高铝矾土和所述γ-Al2O3混合，球磨至粒度≤80μm，得到混合料。
第二步、向所述混合料中加入占所述混合料3～5wt％的硅溶胶，搅拌3～5分钟，成型；置于马弗炉中，于空气气氛和1300～1340℃条件下热处理40～50分钟，随炉冷却，破碎，研磨至粒度为35～40μm，得到热处理料。
第三步、将所述热处理料加入圆盘造粒机中，然后向所述圆盘造粒机中加入占所述热处理料5～7wt％的二氧化钛溶胶，造粒成型；再置于马弗炉中，于空气气氛和1480～1488℃条件下热处理30～40分钟，随炉冷却，筛分，得到粒径为3～5mm的球形料A、粒径为1～2mm的球形料B和粒径为0.05～0.1mm的球形料C。
第四步、按所述球形料A∶所述球形料B∶所述球形料C∶云母粉∶ρ-Al2O3的质量比为(3.0～3.2)︰(3.0～3.2)︰(2.0～2.2)︰(0.5～0.7)︰1，将所述球形料A、所述球形料B、所述球形料C、所述云母粉和所述ρ-Al2O3混合，搅拌5～8分钟，得到预混料。
第五步、向所述预混料中加入占所述预混料7～9wt％的水，混合3～5分钟，即得轻量隔热耐磨浇注料。
本实施例所制备的轻量隔热耐磨浇注料经检测：体积密度为1.8～2.0g·cm-3；导热系数为3.3～3.5W·m-1·K-1，耐磨性试验磨损量为4.0～4.2cm3。
实施例2
一种轻量隔热耐磨浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、按高铝矾土︰γ-Al2O3的质量比为(42～46)︰1，将所述高铝矾土和所述γ-Al2O3混合，球磨至粒度≤80μm，得到混合料。
第二步、向所述混合料中加入占所述混合料3～5wt％的硅溶胶，搅拌3～5分钟，成型；置于马弗炉中，于空气气氛和1320～1360℃条件下热处理40～50分钟，随炉冷却，破碎，研磨至粒度为35～40μm，得到热处理料。
第三步、将所述热处理料加入圆盘造粒机中，然后向所述圆盘造粒机中加入占所述热处理料5～7wt％的二氧化钛溶胶，造粒成型；再置于马弗炉中，于空气气氛和1484～1492℃条件下热处理30～40分钟，随炉冷却，筛分，得到粒径为3～5mm的球形料A、粒径为1～2mm的球形料B和粒径为0.05～0.1mm的球形料C。
第四步、按所述球形料A∶所述球形料B∶所述球形料C∶云母粉∶ρ-Al2O3的质量比为(3.1～3.3)︰(3.1～3.3)︰(2.1～2.3)︰(0.6～0.8)︰1，将所述球形料A、所述球形料B、所述球形料C、所述云母粉和所述ρ-Al2O3混合，搅拌5～8分钟，得到预混料。
第五步、向所述预混料中加入占所述预混料7～9wt％的水，混合3～5分钟，即得轻量隔热耐磨浇注料。
本实施例所制备的轻量隔热耐磨浇注料经检测：体积密度为1.9～2.1g·cm-3；导热系数为3.4～3.6W·m-1·K-1，耐磨性试验磨损量为4.1～4.3cm3。
实施例3
一种轻量隔热耐磨浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、按高铝矾土︰γ-Al2O3的质量比为(44～48)︰1，将所述高铝矾土和所述γ-Al2O3混合，球磨至粒度≤80μm，得到混合料。
第二步、向所述混合料中加入占所述混合料4～6wt％的硅溶胶，搅拌3～5分钟，成型；置于马弗炉中，于空气气氛和1340～1380℃条件下热处理40～50分钟，随炉冷却，破碎，研磨至粒度为35～40μm，得到热处理料。
第三步、将所述热处理料加入圆盘造粒机中，然后向所述圆盘造粒机中加入占所述热处理料6～8wt％的二氧化钛溶胶，造粒成型；再置于马弗炉中，于空气气氛和1488～1496℃条件下热处理30～40分钟，随炉冷却，筛分，得到粒径为3～5mm的球形料A、粒径为1～2mm的球形料B和粒径为0.05～0.1mm的球形料C。
第四步、按所述球形料A∶所述球形料B∶所述球形料C∶云母粉∶ρ-Al2O3的质量比为(3.2～3.4)︰(3.2～3.4)︰(2.2～2.4)︰(0.7～0.9)︰1，将所述球形料A、所述球形料B、所述球形料C、所述云母粉和所述ρ-Al2O3混合，搅拌5～8分钟，得到预混料。
第五步、向所述预混料中加入占所述预混料8～10wt％的水，混合3～5分钟，即得轻量隔热耐磨浇注料。
本实施例所制备的轻量隔热耐磨浇注料经检测：体积密度为2.0～2.2g·cm-3；导热系数为3.5～3.7W·m-1·K-1，耐磨性试验磨损量为4.2～4.4cm3。
实施例4
一种轻量隔热耐磨浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、按高铝矾土︰γ-Al2O3的质量比为(46～50)︰1，将所述高铝矾土和所述γ-Al2O3混合，球磨至粒度≤80μm，得到混合料。
第二步、向所述混合料中加入占所述混合料4～6wt％的硅溶胶，搅拌3～5分钟，成型；置于马弗炉中，于空气气氛和1360～1400℃条件下热处理40～50分钟，随炉冷却，破碎，研磨至粒度为35～40μm，得到热处理料。
第三步、将所述热处理料加入圆盘造粒机中，然后向所述圆盘造粒机中加入占所述热处理料6～8wt％的二氧化钛溶胶，造粒成型；再置于马弗炉中，于空气气氛和1492～1500℃条件下热处理30～40分钟，随炉冷却，筛分，得到粒径为3～5mm的球形料A、粒径为1～2mm的球形料B和粒径为0.05～0.1mm的球形料C。
第四步、按所述球形料A∶所述球形料B∶所述球形料C∶云母粉∶ρ-Al2O3的质量比为(3.3～3.5)︰(3.3～3.5)︰(2.3～2.5)︰(0.8～1.0)︰1，将所述球形料A、所述球形料B、所述球形料C、所述云母粉和所述ρ-Al2O3混合，搅拌5～8分钟，得到预混料。
第五步、向所述预混料中加入占所述预混料8～10wt％的水，混合3～5分钟，即得轻量隔热耐磨浇注料。
本实施例所制备的轻量隔热耐磨浇注料经检测：体积密度为2.1～2.3g·cm-3；导热系数为3.6～3.8W·m-1·K-1，耐磨性试验磨损量为4.3～4.5cm3。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下优点：
1、本具体实施方式采用的主要原料为高铝矾土，成本低和来源广；本具体实施方式在制备过程中无需特殊的处理设备与技术，制备工艺简单。
2、本具体实施方式通过“二步煅烧”提升球形料的强度，进而提高轻量隔热耐磨浇注料的耐磨性，并利用球形料的堆积造孔，能显著降低轻量隔热耐磨浇注料的体积密度与导热系数。
3、本具体实施方式采用无水泥结合，既利于轻量隔热耐磨浇注料的施工，亦能保持轻量隔热耐磨浇注料的高温性能。
本具体实施方式所制备的轻量隔热耐磨浇注料经检测：体积密度为1.8～2.3g·cm-3；导热系数为3.3～3.8W·m-1·K-1，耐磨性试验磨损量为4.0～4.5cm3。
因此，本具体实施方式具有工艺简单和成本低廉的特点；所制备的轻量隔热耐磨浇注料体积密度低、导热系数小、耐磨性强和施工性能好。

Claims (8)

1.一种轻量隔热耐磨浇注料的制备方法，其特征在于所述制备方法的具体步骤如下：
第一步、按高铝矾土︰γ-Al2O3的质量比为(40～50)︰1，将所述高铝矾土和所述γ-Al2O3混合，球磨至粒度≤80μm，得到混合料；
第二步、向所述混合料中加入占所述混合料3～6wt％的硅溶胶，搅拌3～5分钟，成型；置于马弗炉中，于空气气氛和1300～1400℃条件下热处理40～50分钟，随炉冷却，破碎，研磨至粒度为35～40μm，得到热处理料；
第三步、将所述热处理料加入圆盘造粒机中，然后向所述圆盘造粒机中加入占所述热处理料5～8wt％的二氧化钛溶胶，造粒成型；再置于马弗炉中，于空气气氛和1480～1500℃条件下热处理30～40分钟，随炉冷却，筛分，得到粒径为3～5mm的球形料A、粒径为1～2mm的球形料B和粒径为0.05～0.1mm的球形料C；
第四步、按所述球形料A∶所述球形料B∶所述球形料C∶云母粉∶ρ-Al2O3的质量比为(3.0～3.5)︰(3.0～3.5)︰(2.0～2.5)︰(0.5～1.0)︰1，将所述球形料A、所述球形料B、所述球形料C、所述云母粉和所述ρ-Al2O3混合，搅拌5～8分钟，得到预混料；
第五步、向所述预混料中加入占所述预混料7～10wt％的水，混合3～5分钟，即得轻量隔热耐磨浇注料。
2.根据权利要求1所述的轻量隔热耐磨浇注料的制备方法，其特征在于所述高铝矾土的主要化学成分是：Al2O3的含量≥80wt％，SiO2的含量≤5wt％，Fe2O3的含量≤1wt％。
3.根据权利要求1所述的轻量隔热耐磨浇注料的制备方法，其特征在于所述γ-Al2O3的Al2O3含量≥99wt％。
4.根据权利要求1所述的轻量隔热耐磨浇注料的制备方法，其特征在于所述硅溶胶的SiO2含量为30～35wt％。
5.根据权利要求1所述的轻量隔热耐磨浇注料的制备方法，其特征在于所述二氧化钛溶胶的TiO2含量为10～15wt％。
6.根据权利要求1所述的轻量隔热耐磨浇注料的制备方法，其特征在于所述云母粉的粒度≤60μm；所述云母粉的主要化学成分是：Al2O3的含量为30～35wt％，SiO2的含量为45～50wt％，Fe2O3的含量≤1wt％。
7.根据权利要求1所述的轻量隔热耐磨浇注料的制备方法，其特征在于所述ρ-Al2O3的粒度≤60μm；所述ρ-Al2O3的Al2O3含量≥99wt％。
8.一种轻量隔热耐磨浇注料，其特征在于所述轻量隔热耐磨浇注料是根据权利要求1～7项中任一项所述的轻量隔热耐磨浇注料的制备方法所制备的轻量隔热耐磨浇注料。
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