CN109912312B - 一种抗侵蚀耐火浇注料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗侵蚀耐火浇注料，具体的说，涉及危险化学品安全生产技术领域。本发明包括镁尖晶石系填料310‑1350份，功能性填料10.25‑102份，水泥基体20‑130份，功能添加剂0.5‑5份；有效利用材料的高温化学稳定及工作温度下新生成矿物耐火度高及高温液相粘滞性，以提高抗低粘度含钠（Na）高硫碱（或盐）溶液的溶蚀的性能，从而实现高温化工窑炉的长寿命运行。

Description

一种抗侵蚀耐火浇注料

技术领域

本发明公开了一种耐火浇注料，具体的说，是一种高性能抗含钠（Na）高硫碱（或盐）溶液侵蚀的新型耐火浇注料。

背景技术

浇注料又称耐火浇注料，是一种由耐火物料加入一定量结合剂制成的粒状和粉状材料，具有较高流动性，以浇注方式成型的不定形耐火材料。

在将浇注料运用到化工合成等渣体复杂的高温窑炉中时，尤其是含钠（Na）高硫盐或碱等重度处理的化工窑炉中时，常规的浇注料在常温时都会在一定时间的使用后，受到化学物质的侵蚀，在高温窑炉中更容易受到侵蚀进而熔失，从而对高温化工窑炉造成极大的安全隐患；为了排除安全隐患，就需要在较短的时间内，多次对高温化工窑炉进行检修维护，极大的增加了生产成本，并降低生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗侵蚀耐火浇注料，有效利用材料的高温化学稳定及工作温度下新生成矿物耐火度高及高温液相粘滞性，以提高抗低粘度含钠（Na）高硫碱（或盐）溶液的溶蚀的性能，从而实现高温化工窑炉的长寿命运行。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术手段：

一种抗侵蚀耐火浇注料，包括以下重量份的原料：镁尖晶石系填料310-1350份，功能性填料10.25-102份，水泥基体20-130份，功能添加剂0.5-5份。

作为优选的，所述镁尖晶石系填料为镁铁尖晶石和镁铬尖晶石，按重量份计，所述镁铁尖晶石260-1050份，所述镁铬尖晶石50-300份。

进一步的，所述镁铁尖晶石是镁铁尖晶石砂，所述镁铁尖晶石砂的粒径不大于8mm，所述镁铬尖晶石是镁铬尖晶石粉，所述镁铬尖晶石粉的粒径不小于180目。

更进一步的，所述镁铁尖晶石砂按照不同粒径包括以下重量份的原料：粒径为5-8mm的镁铁尖晶石砂50-250份，粒径为3-5mm的镁铁尖晶石砂150-350份，粒径为1-3mm的镁铁尖晶石砂50-250份，粒径为0-1mm的镁铁尖晶石砂10-200份。

更进一步的，所述镁铁尖晶石中的氧化镁含量不小于45%、氧化铁总含量不超过10%，所述镁铬尖晶石中的氧化镁含量不小于75%、三氧化二铬含量不超过8%。

更进一步的，所述功能性填料为硅微粉和防爆纤维，按重量份计，所述硅微粉10-100份，所述防爆纤维0.25-2份，所述硅微粉的粒径不大于3微米，所述硅微粉的二氧化硅含量不小于92%。

更进一步的，所述水泥基体为铝酸盐水泥，所述铝酸盐水泥的粒径不小于325目，所述铝酸盐水泥的氧化铝含量不小于55%，所述铝酸盐水泥的钙含量不大于42%。

更进一步的，所述功能添加剂为复合减水剂，所述复合减水剂为三聚磷酸钠以及六偏磷酸钠中的任意一种或几种。

一种抗侵蚀耐火浇注料制备方式，包括以下步骤：S1：对镁尖晶石系填料进行选料，选料采用多级振筛选料；S2：将复合减水剂、防爆纤维以及选料后的硅微粉和镁尖晶石系填料分别根据需求计量称量后，投入混合设备进行干料混合；S3：将铝酸盐水泥进行计量称量后，与前述步骤S2中称量好的各种物料混合，按照8%~9%的掺水量，将前述步骤S3中混合的干粉料制成浇筑泥浆后按照国家标准进行浇筑并验收。

通过本发明得到的抗侵蚀耐火浇注料，至少具备以下有益效果之一：

1、本发明制备的抗侵蚀耐火浇注料，该系材料具有耐火度高、高温液相粘度大、线膨胀系数适中等特点，因耐熔蚀抗渗透性能优良而广泛应用于有金冶炼，化工合成等渣体复杂的高温窑炉中。尤其在含钠（Na）高硫盐或碱等重度处理的高温化工窑炉中，取得良好的应用效果；

2、本发明制备的抗侵蚀耐火浇注料，对硫化钠、硫酸钠及其复合高温熔体敏感度低，有效利用材料的高温化学稳定及工作温度下新生成矿物耐火度高及高温液相粘滞性，以提高抗低粘度含钠（Na）高硫碱（或盐）熔液的熔蚀的性能，从而实现硫化钠还原熔炼窑炉的长寿命运行，减小高温化工窖炉的维护成本；

3、本发明制备的抗侵蚀耐火浇注料，所用的镁铁尖晶石砂可由天然矿煅烧后获得，储量大、成本低、社会效益良好，同时所用镁铬尖晶粉（或砂），可部分引用同成分废旧耐火材料制得，提高垃圾耐火材料利用率，节省资源，减少环境污染，符合国家循环经济及绿色环保政策。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

在本发明的一个实施例中，一种抗侵蚀耐火浇注料，具体选择以下重量份的原料：镁铁尖晶石砂260份，镁铬尖晶石粉50份；同时还加入了粒径不大于3微米硅微粉10份，以及防爆纤维0.25份，硅酸盐水泥20份，复合减水剂0.5份，前述复合减水剂为三聚磷酸钠0.5份；

在本实施例中按照以下步骤制备本发明的抗侵蚀耐火浇注料：

a.将复合减水剂（三聚磷酸钠）、防爆纤维、硅微粉、镁铁尖晶石砂、镁铬尖晶石粉分别根据需求计量称量后，投入混合设备进行干料混合；混合时间只需达到目视混合均匀即可，也可按照要求时间，高速混合10分钟；

b.将铝酸盐水泥进行计量称量后，与前述步骤a中称量好的各种物料混合，按照8%~9%的掺水量，将前述步骤b中混合的干粉料制成浇筑泥浆后按照国家标准进行浇筑并验收。

在本实施例中制备出的抗侵蚀耐火浇注料在制备后，由于添加镁铁尖晶石砂以及镁铬尖晶石粉、硅微粉后，能够初步增加耐火浇注料在应用在高温化工窖炉特别是在硫化钠还原熔炼窑炉中的耐用时间，再通过后续对配方的优化，实现更加的效果。

实施例2

在本发明的另一个实施例中，一种抗侵蚀耐火浇注料，具体选择以下重量份的原料：镁铁尖晶石砂260份，前述镁铁尖晶石砂具有不同的粒径，其中分别为：粒径5-8mm50份，粒径3-5mm150份，粒径1-3mm50份，粒径0-1mm10份；镁铬尖晶石粉50份，前述镁铬尖晶石粉的粒径不小于180目；同时还加入了粒径不大于3微米硅微粉10份，前述硅微粉的二氧化硅含量不小于92%；以及防爆纤维0.25份，前述的防爆纤维采用易熔化学纤维，硅酸盐水泥20份，前述硅酸盐水泥的粒径不小于325目，并且前述硅酸盐水泥三氧化二铝的含量不小于55%，钙含量不大于42%，复合减水剂0.5份，前述复合减水剂是由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠复合而成，其中复合比例：三聚磷酸钠/六偏磷酸钠=10/1；

在本实施例中按照以下步骤制备本发明的抗侵蚀耐火浇注料：

a.首先对本实施例中的镁铁尖晶石砂进过筛选料，采用多重过筛机对前述的镁铁尖晶石砂进行过筛，前述的多重过筛机中的滤网的孔径从上至下依次是：8mm，5mm，3mm，1mm；再对本实施例中的镁铬尖晶石粉采用多重振筛机进行多重振筛，在对镁铬尖晶石粉进行振筛时，多重振筛机中安装有多个滤网，滤网的孔径从上至下依次减小，孔径为180的滤网设置在滤网的中部；再对铝酸盐水泥粉料进行振筛过滤，振筛网的孔径不小于325目，并且对前述硅微粉进行振筛过滤，振筛网的孔径不小于5000目；

b.将复合减水剂、防爆纤维、硅微粉、镁铁尖晶石砂、镁铬尖晶石粉分别根据需求计量称量后，投入混合设备进行干料混合；混合时间只需达到目视混合均匀即可，也可按照要求时间，高速混合10分钟；

c.将铝酸盐水泥进行计量称量后，与前述步骤a中称量好的各种物料混合，按照8%~9%的掺水量，将前述步骤b中混合的干粉料制成浇筑泥浆后按照国家标准进行浇筑并验收。

在本实施例中制备出的抗侵蚀耐火浇注料在制备后，由于添加了不同粒径的镁铁尖晶石砂以及镁铬尖晶石粉、硅微粉后，能够增加耐火浇注料在应用在高温化工窖炉特别是在硫化钠还原熔炼窑炉中的耐用时间，让浇注料在制备成泥浆后能够让填料有良好的分散性，从而让浇注料的性能能够更加的均匀；再通过后续对配方的优化，实现更佳的效果。

实施例3

在本发明的另一个实施例中，一种抗侵蚀耐火浇注料，具体选择以下重量份的原料：镁铁尖晶石砂1050份，前述镁铁尖晶石砂具有不同的粒径，其中分别为：粒径5-8mm250份，粒径3-5mm350份，粒径1-3mm250份，粒径0-1mm200份；镁铬尖晶石粉300份，前述镁铬尖晶石粉的粒径不小于180目；同时还加入了粒径不大于3微米硅微粉100份，前述硅微粉的二氧化硅含量不小于92%；以及防爆纤维2份，前述的防爆纤维采用易熔化学纤维，硅酸盐水泥130份，前述硅酸盐水泥的粒径不小于325目，并且前述硅酸盐水泥三氧化二铝的含量不小于55%，钙含量不大于42%，复合减水剂5份，前述复合减水剂是由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠复合而成，其中复合比例：三聚磷酸钠/六偏磷酸钠=10/1；

在本实施例中按照以下步骤制备本发明的抗侵蚀耐火浇注料：

a.首先对本实施例中的镁铁尖晶石砂进过筛选料，采用多重过筛机对前述的镁铁尖晶石砂进行过筛，前述的多重过筛机中的滤网的孔径从上至下依次是：8mm，5mm，3mm，1mm；再对本实施例中的镁铬尖晶石粉采用多重振筛机进行多重振筛，在对镁铬尖晶石粉进行振筛时，多重振筛机中安装有多个滤网，滤网的孔径从上至下依次减小，孔径为180的滤网设置在滤网的中部；再对铝酸盐水泥粉料进行振筛过滤，振筛网的孔径不小于325目，并且对前述硅微粉进行振筛过滤，振筛网的孔径不小于5000目；

b.将复合减水剂、防爆纤维、硅微粉、镁铁尖晶石砂、镁铬尖晶石粉分别根据需求计量称量后，投入混合设备进行干料混合；混合时间只需达到目视混合均匀即可，也可按照要求时间，高速混合10分钟；

c.将铝酸盐水泥进行计量称量后，与前述步骤a中称量好的各种物料混合，按照8%~9%的掺水量，将前述步骤b中混合的干粉料制成浇筑泥浆后按照国家标准进行浇筑并验收。

在本实施例中制备出的抗侵蚀耐火浇注料在制备后，由于添加了不同粒径的镁铁尖晶石砂以及镁铬尖晶石粉、硅微粉后，能够增加耐火浇注料在应用在高温化工窖炉特别是在硫化钠还原熔炼窑炉中的耐用时间，让浇注料在制备成泥浆后能够让填料有良好的分散性，从而让浇注料的性能能够更加的均匀；再通过后续对配方的优化，实现更加的效果。

实施例4

在本发明的另一个实施例中，一种抗侵蚀耐火浇注料，具体选择以下重量份的原料：镁铁尖晶石砂655份，前述镁铁尖晶石砂具有不同的粒径，其中分别为：粒径5-8mm150份，粒径3-5mm250份，粒径1-3mm150份，粒径0-1mm105份；镁铬尖晶石粉175份，前述镁铬尖晶石粉的粒径不小于180目；同时还加入了粒径不大于3微米硅微粉55份，前述硅微粉的二氧化硅含量不小于92%；以及防爆纤维1.125份，前述的防爆纤维采用易熔化学纤维，硅酸盐水泥75份，前述硅酸盐水泥的粒径不小于325目，并且前述硅酸盐水泥三氧化二铝的含量不小于55%，钙含量不大于42%，复合减水剂2.75份，前述复合减水剂是由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠复合而成，其中复合比例：三聚磷酸钠/六偏磷酸钠=10/1；

在本实施例中按照以下步骤制备本发明的抗侵蚀耐火浇注料：

a.首先对本实施例中的镁铁尖晶石砂进过筛选料，采用多重过筛机对前述的镁铁尖晶石砂进行过筛，前述的多重过筛机中的滤网的孔径从上至下依次是：8mm，5mm，3mm，1mm；再对本实施例中的镁铬尖晶石粉采用多重振筛机进行多重振筛，在对镁铬尖晶石粉进行振筛时，多重振筛机中安装有多个滤网，滤网的孔径从上至下依次减小，孔径为180的滤网设置在滤网的中部；再对铝酸盐水泥粉料进行振筛过滤，振筛网的孔径不小于325目，并且对前述硅微粉进行振筛过滤，振筛网的孔径不小于5000目；这样通过原料加工精细化，使砂粉的粒度达到工艺要求；

同时在本步骤中，镁铁尖晶石砂各个粒度的配比能够让浇注料内部形成紧密堆积的状态，在非紧密堆积状态下，浇筑体结构的强度低，抗侵蚀抗冲刷性能恶化，导致高温工作寿命缩短，从而造成高温化工窑炉在使用过程中容易造成安全隐患；

b.将复合减水剂、防爆纤维、硅微粉、镁铁尖晶石砂、镁铬尖晶石粉分别根据需求计量称量后，投入混合设备进行干料混合；混合时间只需达到目视混合均匀即可，也可按照要求时间，高速混合10分钟；

c.将铝酸盐水泥进行计量称量后，与前述步骤a中称量好的各种物料混合，按照8%~9%的掺水量，掺水量是重要指标之一，如果浇注料的流动性差，浇筑体的密度和强度随之降低，耐压强度和抗折强度大幅降低，从而影响材料在使用过程中的安全系数，将前述步骤b中混合的干粉料制成浇筑泥浆后按照国家标准进行浇筑并验收，具体浇筑的要求应该遵循以下的程序及要求：

1）局部或全部一次性浇筑施工完成后，常温下（不小于15℃），应带模养护48~24小时方可脱模，并在脱模前认真检查浇筑体的强度是否满足不变形不塌落的要求，确认其强度复合要求后，方可进行脱模施工 ；

2）脱模工作的要求应该达到以下几个方面：

A、达到规定的带模养护时间，并检查浇筑体强度，确定是否可以脱模；

B、脱模过程中，因分先后以及主次，严禁强力拆除，避免损伤浇筑体；

3）烘炉工作应符合以下要求：

A、前期全炉模具拆除后，应安排7天左右常温通风凉炉；

B、烘炉点火前，应组织全炉巡检，确认质量与安全符合要求；

C、烘炉应严格执行烘炉曲线，及相关烘炉判度，以保证烘炉的安全和烘炉质量。

在本实施例中，通过改进的各种填料的配比以及粒径，同时采用化学成分最为优化的原料进行制备，本发明制备的一种抗侵蚀耐火浇注料，其在加水后，流动值不小于180，这样能够便捷的对浇注料进行施工，让施工更加的便捷；在110摄氏度的条件下，干燥24小时后，通过按照国标的测量标准，其常温耐压强度不小于40MPa，体积密度不小于2.40g/cm³，在1300摄氏度下高温处理3小时，其线变化率上下波动0.5%；在20摄氏度到1000摄氏度的条件下，本发明制备的一种抗侵蚀耐火浇注料，其线膨胀系数为9*10^-6/℃^-1，同时在保证良好的力学性能，能够满足结构性材料的应用的条件下，同时还能够具有耐火度高、高温液相粘度大、线膨胀系数适中等特点，因耐熔蚀抗渗透性能优良而广泛应用于有金冶炼，化工合成等渣体复杂的高温窑炉中。尤其在含钠（Na）高硫盐或碱等重度处理的化工窑炉中，取得良好的应用效果；本发明制备的抗侵蚀耐火浇注料，对硫化钠、硫酸钠复合高温熔体敏感度低，有效利用材料的高温化学稳定及工作做温度下新生成矿物耐火度高及高温液相粘滞性，以提高抗低粘度含钠（Na）高硫碱（或盐）溶液的溶蚀的性能，从而实现硫化钠还原熔炼窑炉的长寿命运行，减小高温化工窖炉的维护成本；本发明制备的抗侵蚀耐火浇注料，所用的镁铁尖晶石砂可由天然矿煅烧后获得，储量大、成本低、社会效益良好，同时所用镁铬尖晶粉（或砂），可部分引用同成分废旧耐火材料制得，提高垃圾耐火材料利用率，节省资源，减少环境污染，复合国家循环经济及绿色环保政策。

上述所有实施例中，实施例4作为具有最好高温耐侵蚀能力的实施例，通过实施例4中制备的抗侵蚀耐火浇注料，来作为浇注料制备的高温化工窖炉，在1150℃下持续工作96小时，浇注料无高温无侵蚀及熔失行为，同时在实际的操作中，使用实施例4中制备的浇注料制备的高温化工窑炉能够让硫酸钠-硫化钠反应持续不停产连续使用6个月以上；而采用常规浇注料制备的高温化工窑炉，在正常使用20-40天后，在高温（1150℃）条件下，高温化工窑炉被击穿，窑炉内硫酸钠-硫化钠碱液出现漏料，只能停产检修，常规浇注料在1150℃下，高温物理化学反应剧烈，侵蚀严重。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (2)

1.一种抗侵蚀耐火浇注料，其特征在于：包括以下重量份的原料：镁尖晶石系填料1350份，功能性填料102份，水泥基体130份，功能添加剂5份；

所述镁尖晶石系填料由镁铁尖晶石和镁铬尖晶石组成，按重量份计，所述镁铁尖晶石1050份，所述镁铬尖晶石300份；

所述镁铁尖晶石是镁铁尖晶石砂，所述镁铁尖晶石砂的粒径不大于8mm，所述镁铬尖晶石是镁铬尖晶石粉，所述镁铬尖晶石粉的粒径不小于180目；

所述镁铁尖晶石中的氧化镁含量不小于45%、氧化铁总含量不超过10%，所述镁铬尖晶石中的氧化镁含量不小于75%、三氧化二铬含量不超过8%；

所述功能性填料为硅微粉和防爆纤维，按重量份计，所述硅微粉10-100份，所述防爆纤维0.25-2份，所述硅微粉的粒径不大于3微米，所述硅微粉的二氧化硅含量不小于92%；

所述水泥基体为铝酸盐水泥，所述铝酸盐水泥的粒径不小于325目，所述铝酸盐水泥的氧化铝含量不小于55%，所述铝酸盐水泥的钙含量不大于42%；

所述功能添加剂为复合减水剂，所述复合减水剂为三聚磷酸钠以及六偏磷酸钠中的任意一种或几种；

所述耐火浇注料通过以下步骤进行制备：

S1：对硅微粉以及镁尖晶石系填料进行选料，选料采用多级振筛选料；

S2：将复合减水剂、防爆纤维以及选料后的硅微粉和镁尖晶石系填料分别根据需求计量称量后，投入混合设备进行干料混合；

S3：将铝酸盐水泥进行计量称量后，与所述步骤S2中称量好的各种物料混合，掺水混合制成浇筑泥浆后按照国家标准进行浇筑并验收；

所述步骤S3中掺水混合的步骤，掺水量为8%~9%。

2.根据权利要求1所述的一种抗侵蚀耐火浇注料，其特征在于：所述镁铁尖晶石砂按照不同粒径包括以下重量份的原料：粒径为5-8mm的镁铁尖晶石砂50-250份，粒径为3-5mm的镁铁尖晶石砂150-350份，粒径为1-3mm的镁铁尖晶石砂50-250份，粒径为0-1mm的镁铁尖晶石砂10-200份。