CN109456072A - 一种水泥窑用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抗结皮浇注料，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙20～60％，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：粒径为5‑1mm的低铝莫来石，其所占原料的重量百分比为0～60％。本发明公开了上述水泥窑用抗结皮浇注料制备方法，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。本发明提出的水泥窑用抗结皮浇注料及其制备方法，具有施工性能好、硬化快、强度高、耐侵蚀、抗结皮性能优良的特点，用于水泥窑分解炉及烟室等易结皮部位。

Description

一种水泥窑用抗结皮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，尤其涉及一种水泥窑用抗结皮浇注料及其制备方法。
背景技术
不定型耐火材料品种繁多，由生产方法和使用方法可分为混凝土、浇注料、可塑料、捣打料、喷补料、投射料、涂抹料、干式捣打料、火泥料，各种补炉料(沥清结合大面补炉料、马丁砂等)也属于不定型之列。
耐火浇注料是一种由耐火物质制成的粒状和粉状材料，并加入一定量结合剂和水分共同组成。它具有较高的流动性，适宜用浇注方法施工，并无需加热即可硬化的不定型耐火材料。由耐火骨料、粉料、结合剂、外加剂、水或其他液体材料组成。一般在使用现场以浇注、震动或捣固的方法浇筑成型，也可以制成预制件使用。
传统的普通耐火浇注料水泥含量高达10-30％，而低水泥、超低水泥的基质中是用与浇注料主材质化学成分相同或相近的超微粉(粒度小于5μm)取代部分或者大部分水泥，同时加入微量的解凝剂(减水剂)和一定量的迟效缓凝剂配制而成。其优点是：1)浇注料中氧化钙含量较低，可减少材料中生成的低共熔相，从而提高了耐火度、高温强度和渣性；2)成型养护后生成的水泥水化物少，在加热烘烤时不存在大量水合键破坏而使中温强度下降的问题，而是随着热处理温度的提高而逐渐烧结，强度也逐渐提高；3)浇注料的需水量大大降低，因此气孔率低，体积密度高。
但现有的耐火浇注料的强度低，不耐侵蚀，尤其是易于结皮，难以用于水泥窑分解炉及烟室等水泥窑部位。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种水泥窑用抗结皮浇注料及其制备方法，具有施工性能好、硬化快、强度高、耐侵蚀、抗结皮性能优良的特点，用于水泥窑分解炉及烟室等易结皮部位。
本发明提出的一种水泥窑用抗结皮浇注料，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙20～60％，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，其原料还包括：粒径为5-1mm的低铝莫来石，其所占原料的重量百分比为0～60％。
优选地，低铝莫来石中，5-3mm低铝莫来石与3-1mm低铝莫来石的重量比为0～30：0～30。
莫来石是Al2O3-SiO2二元系中常压下唯一稳定存在的二元化合物，其化学式为3Al2O3-2SiO2，天然莫来石非常少，通常用烧结法或电熔法等人工合成。低铝莫来石作为莫来石中的一种，是一种优质的耐火材料，它具有膨胀均匀、热震稳定性极好、荷重软化点高、高温蠕变值小、硬度大、抗化学腐蚀性好等特点，本发明所述莫来石为莫来石耐火原料，可通过市场购买得到。
优选地，二铝酸钙粒径小于1mm。
优选地，二铝酸钙中，1-0.088mm二铝酸钙和<0.088mm二铝酸钙的重量比为10～30：10～30。
优选地，二铝酸钙粒径小于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0～30：0～30：10～30：10～30。
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低铝莫来石和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。
本发明提出的上述水泥窑用抗结皮浇注料制备方法，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低铝莫来石和二铝酸钙颗粒、二铝酸钙细粉、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、耐侵蚀、抗结皮性能优良的特点，用于水泥窑分解炉及烟室等易结皮部位。
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
一种水泥窑用抗结皮浇注料，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙21％，氧化铝微粉或矾土微粉19％，纯铝酸钙水泥4％，余量为水。
实施例2
一种水泥窑用抗结皮浇注料，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙58％，氧化铝微粉或矾土微粉5％，纯铝酸钙水泥20％，余量为水。
二铝酸钙中，粒径1-0.088mm二铝酸钙和<0.088mm二铝酸钙的重量比为22：28。
实施例3
一种水泥窑用抗结皮浇注料，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙23％，氧化铝微粉或矾土微粉17％，纯铝酸钙水泥5％，粒径为5-1mm的低铝莫来石59％，聚羧酸减水剂0.1％，聚丙烯酸钠0.5％，柠檬酸0.01％，余量为水。
低铝莫来石中，5-3mm低铝莫来石与3-1mm低铝莫来石的重量比为1：30。
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1：28：1：29。
氧化铝微粉或矾土微粉的粒径小于0.020mm。
所述水泥窑用抗结皮浇注料制备方法，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。
实施例4
一种水泥窑用抗结皮浇注料，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙58％，氧化铝微粉或矾土微粉4％，纯铝酸钙水泥17％，粒径为5-1mm的低铝莫来石1％，聚羧酸减水剂0.45％，聚丙烯酸钠0.1％，柠檬酸0.04％，余量为水。
低铝莫来石中，5-3mm低铝莫来石与3-1mm低铝莫来石的重量比为0～30：0～30。
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30：4：25：12。
氧化铝微粉或矾土微粉的粒径小于0.020mm。
所述水泥窑用抗结皮浇注料制备方法，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。
实施例5
一种水泥窑用抗结皮浇注料，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙45％，氧化铝微粉或矾土微粉12％，纯铝酸钙水泥12％，粒径为5-1mm的低铝莫来石32％，聚羧酸减水剂0.23％，聚丙烯酸钠0.2％，柠檬酸0.02％，余量为水。
低铝莫来石中，5-3mm低铝莫来石与3-1mm低铝莫来石的重量比为21：26。
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14：10：15：22。
氧化铝微粉或矾土微粉的粒径小于0.020mm。
所述水泥窑用抗结皮浇注料制备方法，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5所得水泥窑用抗结皮浇注料进行性能检测，其结果如下所示：
从上可知，本发明具有强度高、耐侵蚀、抗结皮性能优良的特点，适用于水泥窑分解炉及烟室等易结皮部位。
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)

1.一种水泥窑用抗结皮浇注料，其特征在于，其原料按重量百分比包括：二铝酸钙20～60％，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所述水泥窑用抗结皮浇注料，其特征在于，其原料还包括：粒径为5-1mm的低铝莫来石，其所占原料的重量百分比为0～60％。
3.根据权利要求2所述水泥窑用抗结皮浇注料，其特征在于，低铝莫来石中，5-3mm低铝莫来石与3-1mm低铝莫来石的重量比为0～30：0～30。
4.根据权利要求1-3任一项所述水泥窑用抗结皮浇注料，其特征在于，二铝酸钙粒径小于1mm。
5.根据权利要求4所述水泥窑用抗结皮浇注料，其特征在于，二铝酸钙中，1-0.088mm二铝酸钙和<0.088mm二铝酸钙的重量比为10～30：10～30。
6.根据权利要求1-3任一项所述水泥窑用抗结皮浇注料，其特征在于，二铝酸钙粒径小于5mm。
7.根据权利要求6所述水泥窑用抗结皮浇注料，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0～30：0～30：10～30：10～30。
8.根据权利要求1-7任一项所述水泥窑用抗结皮浇注料，其特征在于，氧化铝微粉或矾土微粉的粒径小于0.020mm。
9.根据权利要求1-8任一项所述水泥窑用抗结皮浇注料，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；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％。
10.一种如权利要求1-8任一项所述水泥窑用抗结皮浇注料制备方法，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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