CN109020568A - 一种水泥窑用高性能抗结皮浇注料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水泥窑用高性能抗结皮浇注料，按重量份组成为：粒径为3‑5mm的莫来石25‑35份、粒径为1‑3mm的莫来石17‑27份、粒径为0.088‑1mm的莫来石10‑20份、粒径为0.03‑0.088mm的镁铝尖晶石微粉3‑7份、粒径小于0.03mm的镁铝尖晶石微粉1‑5份、氮化硅微粉2‑6份、α氧化铝微粉3‑9份、石英微粉1‑6份、镁砂微粉0.5‑4份、防爆纤维0.1‑0.5份、复合减水剂0.1‑1份、结合剂5‑12份，其制备方法包括如下步骤：按重量比称取所有原料，备用；将莫来石、镁铝尖晶石微粉、氮化硅微粉、α氧化铝微粉、石英微粉、镁砂微粉、防爆纤维加入混料机中，搅拌混合；将复合减水剂、结合剂加入混料机中，搅拌混合；检验、包装。本发明制备的浇注料抗结皮性能优异。

Description

一种水泥窑用高性能抗结皮浇注料及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种水泥窑用高性能抗结皮浇注料及其制备方法。
背景技术
在水泥制造行业，新型干法水泥回转窑得到普遍应用。但是随着水泥生产效率提高，产量加大，回转窑中的各种挥发性杂质，包括重金属离子、硫、氯、碱等，由于大量挥发性物质的存在，一些窑料粘附在耐火材料表面形成结皮。随着时间的延长，耐火材料粘附的结皮越来越多，窑内空间越变越窄，成为妨碍气流流动的阻碍，形成堵塞。如果不用压缩空气吹扫等方法清除堵塞，就不得不停窑处理。所以，结皮、堵塞会干扰，甚至严重影响水泥窑的生产。因此，如何提高耐火材料的抗结皮性能显得尤为重要。
发明内容
基于背景技术存在的问题，本发明提出了一种水泥窑用高性能抗结皮浇注料及其制备方法，本发明制备的浇注料抗结皮性能优异。
一种水泥窑用高性能抗结皮浇注料，按重量份组成为：粒径为3-5mm的莫来石25-35份、粒径为1-3mm的莫来石17-27份、粒径为0.088-1mm的莫来石10-20份、粒径为0.03-0.088mm的镁铝尖晶石微粉3-7份、粒径小于0.03mm的镁铝尖晶石微粉1-5份、氮化硅微粉2-6份、α氧化铝微粉3-9份、石英微粉1-6份、镁砂微粉0.5-4份、防爆纤维0.1-0.5份、复合减水剂0.1-1份、结合剂5-12份。
优选地，所述复合减水剂由ADW-1、六偏磷酸钠、ADS-1、三聚磷酸钠组成。
优选地，所述复合减水剂中ADW-1、六偏磷酸钠、ADS-1、三聚磷酸钠的质量比为3-6：1-3：5-8：1-4。
优选地，所述结合剂由铝酸盐耐火水泥和硅溶胶按重量比1-5:3-7组成。
优选地，所述铝酸盐耐火水泥为铝酸钙耐火水泥。
优选地，所述α氧化铝微粉的粒径小于0.03mm。
优选地，所述石英微粉的粒径小于0.088mm。
优选地，所述镁砂微粉的粒径小于0.088mm。
优选地，所述氮化硅微粉的粒径小于0.088mm。
优选地，所述防爆纤维为聚丙烯防爆纤维。
优选地，一种水泥窑用高性能抗结皮浇注料的制备方法，包括如下步骤：
S1、按重量比称取所有原料，备用；
S2、将粒径为3-5mm的莫来石、粒径为1-3mm的莫来石、粒径为0.088-1mm的莫来石、粒径为0.03-0.088mm的镁铝尖晶石微粉、粒径小于0.03mm的镁铝尖晶石微粉、氮化硅微粉、α氧化铝微粉、石英微粉、镁砂微粉、防爆纤维加入混料机中，搅拌混合10-50min；
S3、将复合减水剂、结合剂加入混料机中，搅拌混合10-25min；
S4、检验、包装。
本发明中莫来石其具有膨胀均匀、热震稳定性好、高温稳定性、抗化学腐蚀性好的特点，是一种性能良好的耐火材料，本发明以莫来石为骨料，通过调整莫来石粒度与配比之间的组合，利用莫来石的高温稳定性和抗化学腐蚀性，能遏制水泥窑内介质及物料内碱性成份在高温下形成的低温液相的侵蚀渗透及在工作衬表面的结皮，提高了材料抗化学侵蚀及抗结皮能力；本发明配合加入氮化硅，氮化硅的加入可进一步提高喷涂料抗结皮性能，因为氮化硅被高温氧化后不仅能够产生二氧化硅，二氧化硅在材料表面形成釉层封堵气孔，氮化硅被高温氧化后还能放出氮气，在材料表面形成能让材料表面更致密、更耐磨以及更耐高温含硅铝的氮氧化物，从而增强材料的抗结皮性能。另外针对材料表面的二氧化硅薄膜在温度上升到1200℃时开始和CaO反应，导致材料抗结皮性能降低的问题，对此，本发明一方面使用硅溶胶和铝酸钙耐火水泥复合作为结合剂，通过减少水泥的使用，降低材料中CaO的含量，从而缓解二氧化硅薄膜的腐蚀，而且硅溶胶和铝酸钙耐火水泥的结合相是一种云絮状的胶体物质不同于水泥的结合方式，并且硅溶胶引入了活性二氧化硅，活性二氧化硅参予了水化反应，形成的胶体充填了材料气孔，降低了显气孔率，因而使得浇注料能以较低的水泥掺量获得较高的抗侵蚀能力；另一方面本发明加入镁铝尖晶石微粉、α氧化铝微粉、石英微粉、镁砂微粉，其中镁铝尖晶石属于碱性物质，化学稳定性很好，与水泥窑料以及硫氯碱不发生化学反应，使浇注料具有优异的抗结皮性，α氧化铝微粉、石英微粉、镁砂微粉在高温下会发生反应生成堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)产生陶瓷结合，提供良好的结合强度以及良好的抗结皮性，而且生成的堇青石与镁铝尖晶石会形成一种复合相组织，并在二氧化硅涂层周围形成致密保护，使得材料在具有抗结皮性能的同时，有优异的抗热震性；本发明还通过合理的粒度级配以及添加有机无机复合减水剂，来提浇注料的流动性，尽可能的减少施工过程中加水量，改善施工性能，这些都有利于浇注料自身物理性能的改善。本发明在浇注料中加入适量聚丙烯防爆纤维，在高温条件下有机纤维受热发生熔化，从而在浇注料中形成微小的狭长气孔，可以起到增强浇注料的抗震性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
实施例1
一种水泥窑用高性能抗结皮浇注料，按重量份组成为：粒径为3-5mm的莫来石25份、粒径为1-3mm的莫来石27份、粒径为0.088-1mm的莫来石10份、粒径为0.03-0.088mm的镁铝尖晶石微粉7份、粒径小于0.03mm的镁铝尖晶石微粉1份、氮化硅微粉6份、α氧化铝微粉3份、石英微粉6份、镁砂微粉0.5份、防爆纤维0.5份、复合减水剂0.1份、结合剂12份；
所述复合减水剂由ADW-1、六偏磷酸钠、ADS-1、三聚磷酸钠按质量比3：3：5-8：1组成；所述结合剂由铝酸盐耐火水泥和硅溶胶按重量比1:7组成；所述铝酸盐耐火水泥为铝酸钙耐火水泥；所述α氧化铝微粉的粒径小于0.03mm；所述石英微粉的粒径小于0.088mm；所述镁砂微粉的粒径小于0.088mm；所述氮化硅微粉的粒径小于0.088mm；所述防爆纤维为聚丙烯防爆纤维；
一种水泥窑用高性能抗结皮浇注料的制备方法，包括如下步骤：
S1、按重量比称取所有原料，备用；
S2、将粒径为3-5mm的莫来石、粒径为1-3mm的莫来石、粒径为0.088-1mm的莫来石、粒径为0.03-0.088mm的镁铝尖晶石微粉、粒径小于0.03mm的镁铝尖晶石微粉、氮化硅微粉、α氧化铝微粉、石英微粉、镁砂微粉、防爆纤维加入混料机中，搅拌混合10min；
S3、将复合减水剂、结合剂加入混料机中，搅拌混合25min；
S4、检验、包装。
实施例2
一种水泥窑用高性能抗结皮浇注料，按重量份组成为：粒径为3-5mm的莫来石35份、粒径为1-3mm的莫来石17份、粒径为0.088-1mm的莫来石20份、粒径为0.03-0.088mm的镁铝尖晶石微粉3份、粒径小于0.03mm的镁铝尖晶石微粉5份、氮化硅微粉2份、α氧化铝微粉9份、石英微粉1份、镁砂微粉4份、防爆纤维0.1份、复合减水剂1份、结合剂5份；
所述复合减水剂由ADW-1、六偏磷酸钠、ADS-1、三聚磷酸钠按质量比6：1：5-8：4组成；所述结合剂由铝酸盐耐火水泥和硅溶胶按重量比5:3组成；所述铝酸盐耐火水泥为铝酸钙耐火水泥；所述α氧化铝微粉的粒径小于0.03mm；所述石英微粉的粒径小于0.088mm；所述镁砂微粉的粒径小于0.088mm；所述氮化硅微粉的粒径小于0.088mm；所述防爆纤维为聚丙烯防爆纤维；
一种水泥窑用高性能抗结皮浇注料的制备方法，包括如下步骤：
S1、按重量比称取所有原料，备用；
S2、将粒径为3-5mm的莫来石、粒径为1-3mm的莫来石、粒径为0.088-1mm的莫来石、粒径为0.03-0.088mm的镁铝尖晶石微粉、粒径小于0.03mm的镁铝尖晶石微粉、氮化硅微粉、α氧化铝微粉、石英微粉、镁砂微粉、防爆纤维加入混料机中，搅拌混合50min；
S3、将复合减水剂、结合剂加入混料机中，搅拌混合10min；
S4、检验、包装。
实施例3
一种水泥窑用高性能抗结皮浇注料，按重量份组成为：粒径为3-5mm的莫来石27份、粒径为1-3mm的莫来石19份、粒径为0.088-1mm的莫来石12份、粒径为0.03-0.088mm的镁铝尖晶石微粉4份、粒径小于0.03mm的镁铝尖晶石微粉2份、氮化硅微粉3份、α氧化铝微粉4份、石英微粉2份、镁砂微粉1份、防爆纤维0.2份、复合减水剂0.3份、结合剂7份；
所述复合减水剂由ADW-1、六偏磷酸钠、ADS-1、三聚磷酸钠按质量比4：2：6：3组成；所述结合剂由铝酸盐耐火水泥和硅溶胶按重量比2:5组成；所述铝酸盐耐火水泥为铝酸钙耐火水泥；所述α氧化铝微粉的粒径小于0.03mm；所述石英微粉的粒径小于0.088mm；所述镁砂微粉的粒径小于0.088mm；所述氮化硅微粉的粒径小于0.088mm；所述防爆纤维为聚丙烯防爆纤维；
一种水泥窑用高性能抗结皮浇注料的制备方法，包括如下步骤：
S1、按重量比称取所有原料，备用；
S2、将粒径为3-5mm的莫来石、粒径为1-3mm的莫来石、粒径为0.088-1mm的莫来石、粒径为0.03-0.088mm的镁铝尖晶石微粉、粒径小于0.03mm的镁铝尖晶石微粉、氮化硅微粉、α氧化铝微粉、石英微粉、镁砂微粉、防爆纤维加入混料机中，搅拌混合20min；
S3、将复合减水剂、结合剂加入混料机中，搅拌混合15min；
S4、检验、包装。
实施例4
一种水泥窑用高性能抗结皮浇注料，按重量份组成为：粒径为3-5mm的莫来石30份、粒径为1-3mm的莫来石25份、粒径为0.088-1mm的莫来石17份、粒径为0.03-0.088mm的镁铝尖晶石微粉6份、粒径小于0.03mm的镁铝尖晶石微粉4份、氮化硅微粉5份、α氧化铝微粉7份、石英微粉4份、镁砂微粉3份、防爆纤维0.4份、复合减水剂0.8份、结合剂10份；
所述复合减水剂由ADW-1、六偏磷酸钠、ADS-1、三聚磷酸钠按质量比5：2：6：3组成；所述结合剂由铝酸盐耐火水泥和硅溶胶按重量比4:5组成；所述铝酸盐耐火水泥为铝酸钙耐火水泥；所述α氧化铝微粉的粒径小于0.03mm；所述石英微粉的粒径小于0.088mm；所述镁砂微粉的粒径小于0.088mm；所述氮化硅微粉的粒径小于0.088mm；所述防爆纤维为聚丙烯防爆纤维；
一种水泥窑用高性能抗结皮浇注料的制备方法，包括如下步骤：
S1、按重量比称取所有原料，备用；
S2、将粒径为3-5mm的莫来石、粒径为1-3mm的莫来石、粒径为0.088-1mm的莫来石、粒径为0.03-0.088mm的镁铝尖晶石微粉、粒径小于0.03mm的镁铝尖晶石微粉、氮化硅微粉、α氧化铝微粉、石英微粉、镁砂微粉、防爆纤维加入混料机中，搅拌混合40min；
S3、将复合减水剂、结合剂加入混料机中，搅拌混合20min；
S4、检验、包装。
实验例1
对本发明实施例1-4制备的水泥窑用高性能抗结皮浇注料进行抗结皮测试中，具体步骤为：将浇注料制成尺寸为50mm×50mm×100mm的试样，以外加20％K2SO4、10％CaSO4的水泥生料作为结皮料，用试样夹住结皮料制成三明治试验体，经1100℃热处理3小时、1200℃热处理3小时、1300℃热处理3小时。结果发现试样和结皮料几乎不发生粘结，说明本发明制备的水泥窑用高性能抗结皮浇注料具有很好的抗结皮性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水泥窑用高性能抗结皮浇注料，其特征在于，按重量份组成为：粒径为3-5mm的莫来石25-35份、粒径为1-3mm的莫来石17-27份、粒径为0.088-1mm的莫来石10-20份、粒径为0.03-0.088mm的镁铝尖晶石微粉3-7份、粒径小于0.03mm的镁铝尖晶石微粉1-5份、氮化硅微粉2-6份、α氧化铝微粉3-9份、石英微粉1-6份、镁砂微粉0.5-4份、防爆纤维0.1-0.5份、复合减水剂0.1-1份、结合剂5-12份。
2.根据权利要求1所述的浇注料，其特征在于，所述复合减水剂由ADW-1、六偏磷酸钠、ADS-1、三聚磷酸钠组成。
3.根据权利要求1或2所述的浇注料，其特征在于，所述复合减水剂中ADW-1、六偏磷酸钠、ADS-1、三聚磷酸钠的质量比为3-6：1-3：5-8：1-4。
4.根据权利要求1-3任一项所述的浇注料，其特征在于，所述结合剂由铝酸盐耐火水泥和硅溶胶按重量比1-5:3-7组成。
5.根据权利要求1-4任一项所述的浇注料，其特征在于，所述铝酸盐耐火水泥为铝酸钙耐火水泥。
6.根据权利要求1-5任一项所述的浇注料，其特征在于，所述α氧化铝微粉的粒径小于0.03mm；所述石英微粉的粒径小于0.088mm；所述镁砂微粉的粒径小于0.088mm；所述氮化硅微粉的粒径小于0.088mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的浇注料，其特征在于，所述防爆纤维为聚丙烯防爆纤维。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述浇注料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按重量比称取所有原料，备用；
S2、将粒径为3-5mm的莫来石、粒径为1-3mm的莫来石、粒径为0.088-1mm的莫来石、粒径为0.03-0.088mm的镁铝尖晶石微粉、粒径小于0.03mm的镁铝尖晶石微粉、氮化硅微粉、α氧化铝微粉、石英微粉、镁砂微粉、防爆纤维加入混料机中，搅拌混合；
S3、将复合减水剂、结合剂加入混料机中，搅拌混合；
S4、检验、包装。
9.根据权利要求7或8所述浇注料的制备方法，其特征在于，S2中，搅拌混合的时间为10-50min。
10.根据权利要求7-9任一项所述浇注料的制备方法，其特征在于，S3中，搅拌混合的时间为10-25min。
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