CN109456071A - 一种高强低导热耐磨浇注料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强低导热耐磨浇注料，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙30～90％，氧化铝微粉或矾土微粉3～20％，纯铝酸钙水泥2～20％，余量为水。其原料还包括：聚羧酸减水剂、聚丙烯酸钠和柠檬酸，聚羧酸减水剂在原料中所占重量百分比为0～0.5％，聚丙烯酸钠在原料中所占重量百分比为0～0.5％，柠檬酸在原料中所占重量百分比为0～0.04％。本发明公开了上述高强低导热耐磨浇注料制备和使用方法，包括如下步骤：将原料配比，混合均匀得到成品；向成品中加水搅拌，浇注成形，养护，干燥，烘烤。本发明具有施工性能好、硬化快、强度高、导热系数低、耐磨性能好的优点，用来满足一些窑炉部位隔热、耐磨损的要求。

Description

一种高强低导热耐磨浇注料及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火浇注料技术领域，尤其涉及一种高强低导热耐磨浇注料及其制备方法。
背景技术
耐火材料指耐火度不低于1580℃的一类无机非金属材料。耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。耐火材料广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域，在冶金工业中用量最大，占总产量的50-60％。
耐火浇注料是不定型耐火材料的主要品种，耐火浇注料占不定型耐火材料的40～50％。中国在20世纪50年代初期开始应用硅酸盐水泥耐火浇注料，当时称为耐热混凝土，主要用于700℃以下(有时700-1200℃)的热工构筑物，1965-1975年普遍采用铝酸钙水泥和磷酸盐耐火浇注料，当时称为耐火混凝土，使用温度提高到1400～1600℃，在此期间建设了产品生产基地，1976年初建立了产品标准，1976年以后，产品种类迅速增加，质量也逐步提高，80年代中期中国又开发了新一代耐火浇注料，包括低水泥、超低水泥和无水泥耐火浇注料，其质量接近国际先进水平。
目前，不定型耐火材料已得到广泛的应用。其中，低水泥、超低水泥耐火浇注料是主要不定型材料品种。水泥通常是指铝酸钙水泥。低水泥、超低水泥都是按照CaO含量来界定的，低水泥实质就是要避免材料中有太多的CaO进入，过多的CaO将导致材料高温性能急剧下降，由此带来一系列的不良影响。材料高温液相增多，热态强度降低，抗渣性能劣化等，而且水泥会促进镁砂的水化，烘烤过程中加大制品开裂的几率。
现有的耐火浇注料强度低、导热系数高、耐磨性能不足，导致难以满足部分窑炉部位特殊的隔热、耐磨损要求。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强低导热耐磨浇注料及其制备方法，具有施工性能好、硬化快、强度高、导热系数低、耐磨性能好的优点，用来满足一些窑炉部位隔热、耐磨损的要求。
本发明提出的一种高强低导热耐磨浇注料，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙30～90％，氧化铝微粉或矾土微粉3～20％，纯铝酸钙水泥2～20％，余量为水。
优选地，二铝酸钙的粒径小于3mm。
优选地，二铝酸钙中，3-1mm二铝酸钙、1-0.088mm二铝酸钙、<0.088mm二铝酸钙的重量比为10～30：10～30：10～30。
优选地，二铝酸钙的粒径小于5mm。
优选地，二铝酸钙中，5-3mm二铝酸钙、3-1mm二铝酸钙、1-0.088mm二铝酸钙、<0.088mm二铝酸钙的重量比为0～30：10～30：10～30：10～30，其中不包括5-3mm二铝酸钙所占重量比为0时的情况。
二铝酸钙是CaO-Al2O3二元系统中重要的化合物之一，具有较高的熔点(1765±25℃)，在建材、冶金、化工、国防等领域得到了广泛的应用。研究发现二铝酸钙材料具有极低的热膨胀系数(200℃，1.4×10-6/℃；1400℃，4.4×10-6/℃)，同时由于二铝酸钙材料的低膨胀系数及其对材料的膨胀滞后效应，使二铝酸钙及其复合材料在耐火浇注料行业中具有良好的应用前景。
高能的活性状态，原料的颗粒越细，体系的能量越高，烧结的推动力就越大，越有利于烧结。但粒径太大，细粉容易团聚，在含有团聚体的材料烧结时，由于团聚体内部颗粒之间距离较小和质点的迁移距离较小，故其内部的微粒之间优先烧结。而团聚体之外的颗粒因距离较大，传质距离较远，存在气孔，不能优先烧结成大晶粒。由于在团聚体周围的微粒能够被正常烧结，它与团聚体晶粒形成大小不一的非均匀的显微组织，大气孔存在于晶界上及晶粒内，即使再进一步烧结，这些气孔也无法排除，相反引起二次重结晶，从而导致复合材料的机械性能和体积密度急剧下降。另一方面，合适的粉料粒径比有利于成形时的颗粒紧密堆积，提高成形生坯密度，有利于烧结。但是细粉继续多加对性能变化不利。
综上所述，本发明采用不同粒径的二铝酸钙进行优化组合以达到性能的最优化。
优选地，氧化铝微粉或矾土微粉的粒径小于0.020mm。
氧化铝微粉，主要成分为Al2O3，经电弧炉高温熔融再结晶而成的一种高纯度晶体，色泽洁白，其化学稳定性好，其是一种优良的耐火原料。本发明所述氧化铝微粉为氧化铝微粉耐火原料，可通过市场购买得到。
矾土微粉，又名铝矾土微粉，主要成分为氧化铝。常因含有氧化铁而呈黄至红色，故又称“铁钒土”，为炼铝的主要原料。矾土是由三种铝的氢氧化物以不同的比率组成的胶体混合物。根据其用途将其分为冶金级、化工级、耐火级、研磨级、水泥级等。被用于制造耐火材料，这种矾土被称为耐火级矾土。本发明所述矾土为矾土耐火原料，本领域技术人员能够获知的矾土耐火原料均可实现本发明。
铝酸盐水泥为铝酸盐水泥耐火原料，本领域技术人员能够获知的铝酸盐水泥耐火原料均可实现本发明。
优选地，其原料还包括：聚羧酸减水剂、聚丙烯酸钠和柠檬酸。
优选地，聚羧酸减水剂在原料中所占重量百分比为0～0.5％，其中重量百分比为0时，表示浇注料不含有聚羧酸减水剂。
优选地，聚丙烯酸钠在原料中所占重量百分比为0～0.5％，其中重量百分比为0时，表示浇注料不含有聚丙烯酸钠。
本发明采用聚羧酸减水剂和聚丙烯酸钠作为解凝剂(亦称减水剂或絮凝剂)能够增加料浆的活动性、降低泥浆粘度。
优选地，柠檬酸在原料中所占重量百分比为0～0.04％，其中重量百分比为0时，表示浇注料不含有柠檬酸。
本发明采用柠檬酸作为缓凝剂，可以延长水泥的水化硬化时间，有效控制水泥的水化速度，屏蔽水泥水化释放的Ca2+，使成形时浇注料具有良好的流动性。
本发明提出的上述高强低导热耐磨浇注料制备和使用方法，包括如下步骤：
I、将原料配比，混合均匀得到成品；
II、向成品中加水搅拌，浇注成形，养护，干燥，烘烤。
本发明采用不用粒径的二铝酸钙颗粒、二铝酸钙细粉与氧化铝微粉、纯铝酸钙水泥及助剂配合，使本发明具有施工性能好、硬化快、强度高、导热系数低、耐磨性能好的优点，用来满足一些窑炉部位隔热、耐磨损的要求。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种高强低导热耐磨浇注料，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙30％，粒径小于0.020mm的氧化铝微粉或矾土微粉20％，纯铝酸钙水泥8％，聚羧酸减水剂0.5％，柠檬酸0.04％，余量为水。
二铝酸钙中，3-1mm二铝酸钙、1-0.088mm二铝酸钙、<0.088mm二铝酸钙的重量比为10：30：10。
实施例2
一种高强低导热耐磨浇注料，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙90％，粒径小于0.020mm的氧化铝微粉或矾土微粉3％，纯铝酸钙水泥2％，聚丙烯酸钠0.5％，余量为水。
二铝酸钙中，3-1mm二铝酸钙、1-0.088mm二铝酸钙、<0.088mm二铝酸钙的重量比为30：10：30。
实施例3
一种高强低导热耐磨浇注料，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙40％，粒径小于0.020mm的氧化铝微粉或矾土微粉16％，纯铝酸钙水泥14％，聚羧酸减水剂0.2％，聚丙烯酸钠0.2％，柠檬酸0.02％，余量为水。
二铝酸钙中，3-1mm二铝酸钙、1-0.088mm二铝酸钙、<0.088mm二铝酸钙的重量比为20：20：20。
实施例4
一种高强低导热耐磨浇注料，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙80％，粒径小于0.020mm的氧化铝微粉或矾土微粉16％，纯铝酸钙水泥15％，聚羧酸减水剂0.1％，聚丙烯酸钠0.4％，柠檬酸0.01％，余量为水。
二铝酸钙中，5-3mm二铝酸钙、3-1mm二铝酸钙、1-0.088mm二铝酸钙、<0.088mm二铝酸钙的重量比为5：25：5：25。
实施例5
一种高强低导热耐磨浇注料，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙70％，粒径小于0.020mm的氧化铝微粉或矾土微粉14％，纯铝酸钙水泥6％，聚羧酸减水剂0.4％，聚丙烯酸钠0.2％，柠檬酸0.03％，余量为水。
二铝酸钙中，5-3mm二铝酸钙、3-1mm二铝酸钙、1-0.088mm二铝酸钙、<0.088mm二铝酸钙的重量比为20：15：25：18。
实施例6
一种高强低导热耐磨浇注料，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙60％，粒径小于0.020mm的氧化铝微粉或矾土微粉10％，纯铝酸钙水泥11％，聚羧酸减水剂0.25％，聚丙烯酸钠0.25％，柠檬酸0.02％，余量为水。
二铝酸钙中，5-3mm二铝酸钙、3-1mm二铝酸钙、1-0.088mm二铝酸钙、<0.088mm二铝酸钙的重量比为15：20：20：20。
实施例7
一种高强低导热耐磨浇注料，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙80％，粒径小于0.020mm的氧化铝微粉或矾土微粉10％，纯铝酸钙水泥10％，聚羧酸减水剂0.2％，聚丙烯酸钠0.1％，柠檬酸0.02％，余量为水。
二铝酸钙中，5-3mm二铝酸钙、3-1mm二铝酸钙、1-0.088mm二铝酸钙、<0.088mm二铝酸钙的重量比为1：1：1：1。
上述高强低导热耐磨浇注料制备和使用方法，包括如下步骤：
I、将原料配比，混合均匀得到成品；
II、向成品中加水搅拌，浇注成形，养护，干燥，烘烤。
将实施例7所得高强低导热耐磨浇注料进行性能检测，其结果如下所示：
从上可知，本发明具有高强度、低导热系数、耐磨等优点，满足一些窑炉部位隔热、耐磨损的要求。
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 (9)

1.一种高强低导热耐磨浇注料，其特征在于，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙30～90％，氧化铝微粉或矾土微粉3～20％，纯铝酸钙水泥2～20％，余量为水。
2.根据权利要求1所述高强低导热耐磨浇注料，其特征在于，二铝酸钙的粒径小于3mm。
3.根据权利要求1或2所述高强低导热耐磨浇注料，其特征在于，二铝酸钙中，3-1mm二铝酸钙、1-0.088mm二铝酸钙、<0.088mm二铝酸钙的重量比为10～30：10～30：10～30。
4.根据权利要求1所述高强低导热耐磨浇注料，其特征在于，二铝酸钙的粒径小于5mm。
5.根据权利要求1或4所述高强低导热耐磨浇注料，其特征在于，二铝酸钙中，5-3mm二铝酸钙、3-1mm二铝酸钙、1-0.088mm二铝酸钙、<0.088mm二铝酸钙的重量比为0～30：10～30：10～30：10～30。
6.根据权利要求1或4所述高强低导热耐磨浇注料，其特征在于，氧化铝微粉或矾土微粉的粒径小于0.020mm。
7.根据权利要求1或4所述高强低导热耐磨浇注料，其特征在于，其原料还包括：聚羧酸减水剂、聚丙烯酸钠和柠檬酸。
8.根据权利要求7所述高强低导热耐磨浇注料，其特征在于，聚羧酸减水剂在原料中所占重量百分比为0～0.5％，聚丙烯酸钠在原料中所占重量百分比为0～0.5％，柠檬酸在原料中所占重量百分比为0～0.04％。
9.一种如权利要求1-8任一项所述高强低导热耐磨浇注料制备和使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
I、将原料配比，混合均匀得到成品；
II、向成品中加水搅拌，浇注成形，养护，干燥，烘烤。
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