CN110282991A - 一种废旧镁铝尖晶石为原料制备中间包镁质涂抹料及方法 - Google Patents

一种废旧镁铝尖晶石为原料制备中间包镁质涂抹料及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于不定形耐火材料技术领域，具体涉及一种废旧镁铝尖晶石为原料制备的中间包镁质涂抹料及方法，所述废旧镁铝尖晶石通过耐火材料企业生产过程中产生的废旧镁铝尖晶石质砖或预制件，经拣选、破碎破碎成3‑0mm粒径和钢厂用后废旧镁铝尖晶石质砖或预制件，经除渣、拣选、破碎3‑0mm粒径，通过两种途径获得的废镁铝尖晶石按照1.5:1～1:1.5比例混合后，经筛分后获得3‑1mm，1‑0mm两种粒径的废旧镁铝尖晶石颗粒为原料，同时添加结合剂、增塑剂、减水剂及防爆剂等，开发出一种性能稳定、强度高、施工性能优良且成本低的中间包涂抹料，实现了废旧耐材的循环利用，降低企业生产成本。

Description

一种废旧镁铝尖晶石为原料制备中间包镁质涂抹料及方法
技术领域
本发明属于不定形耐火材料技术领域，具体涉及一种废旧镁铝尖晶石为原料制备的中间包镁质涂抹料及其制备方法。
背景技术
中间包用涂抹料一般多为镁质涂抹料，骨料多采用电熔镁砂、烧结镁砂或电熔皮砂，再配以镁砂细粉、结合剂、减水剂等制备而成。该种涂抹料因镁砂良好的自身性能，使得产品具有寿命高，抗渣性能优良等特点。然而随着日渐增长的原材料价格，对耐火材料企业来说，继续采用镁砂等原料生产镁质涂抹料因成本压力大而难以维持，研发出低成本、高寿命的新型镁质涂抹料已迫在眉睫。多数耐火材料厂家为降低生产成本，多采用再生镁碳料作为镁砂颗粒的替代者，再生镁碳料多来源于钢厂回收的废旧镁碳砖、镁铝碳砖、铝镁碳砖等，经过水化处理后经破碎、拣选等工序加工而成，然后以一定比例添加。但采用该种方案生产的镁质涂抹料多出现难以翻包、涂抹困难等现象。同时废旧镁碳砖及镁铝碳砖因精选成本较高，造成再生料质量存在波动，都会影响涂抹料使用性能。为此，如何降低镁质涂抹料生产成本，提高产品性能及施工性能是耐火材料技术人员亟待解决的问题。
本发明通过以废镁铝尖晶石及部分镁砂颗粒作为骨料，以镁砂细粉作为基质，同时添加少量结合剂，增塑剂，减水剂及防爆剂共同使用，确定一种以废旧镁铝尖晶石为主要原料的中间包涂抹料的制备工艺。
发明内容
本发明目的在于在原来中间包镁质涂抹料的基础改良，采用废镁铝尖晶石料部分替代镁砂原料，同时添加结合剂、增塑剂、减水剂及防爆剂等，开发出一种性能稳定、强度高、施工性能优良且成本低的中间包涂抹料，实现了废旧耐材的循环利用，降低企业生产成本。
具体的，本发明公开了一种以废旧镁铝尖晶石为主要原料制备的中间包镁质涂抹料，其特征在于，所述中间包镁质涂抹料包括以下质量百分比的各组分：30-50wt％的废旧镁铝尖晶石、15-50％镁砂颗粒、15～35wt％的镁砂细粉、1～6wt％的结合剂、0.1～1.5wt％的减水剂、0.1～0.5wt％的防爆剂。
优选的，所述废旧镁铝尖晶石经以下方法得到：
(1)耐火材料企业生产过程中产生的废旧镁铝尖晶石质砖或预制件，经拣选、破碎成3-0mm粒径；
(2)水泥窑用后钢厂用后废旧镁铝尖晶石质砖或预制件，经除渣、拣选、破碎3-0mm粒径；
(3)两种途径获得的废镁铝尖晶石按照1.5:1～1:1.5比例混合后混碾，经筛分后获得3-1mm，1-0mm两种粒径的废旧镁铝尖晶石颗粒。
优选的，企业生产过程中产生的废旧镁铝尖晶石质砖或预制件为RH炉用废砖。
优选的，所述废旧镁铝尖晶石的MgO含量＞82wt％，优选＞85wt％，所述废旧镁铝尖晶石的MgO含量＞82wt％，优选＞85wt％，所述的废旧镁铝尖晶石总质量百分比30-50％，其中颗粒粒径为3～1mm的质量百分比为20～40wt％，粒径为1-0mm的质量百分比为10～30％。
优选的，所述所述镁砂颗粒和镁砂细粉为电熔镁砂或烧结镁砂，所述镁砂颗粒及细粉的MgO含量≥95wt％，镁砂颗粒的粒径为5-3mm、3-1mm、1-0mm的一种或多种，镁砂细粉粒径为180目-200目。
优选的，镁砂颗粒的粒径为5-3mm、镁砂颗粒的粒径为3-1mm、镁砂颗粒的粒径为1-0mm的质量百分比分别优选为10％～20％。
优选的，所述结合剂为广西白泥、苏州粘土、硅微粉的一种或多种，质量百分比分别优选为1％-3％；所述的硅微粉SiO2含量≥94wt％，粒度180目-200目。
优选的，所述减水剂为六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠的一种或两种。所述减水剂质量百分比分别优选为0.3％-0.7％。
优选的，所述防爆剂为防爆纤维。
本发明还公开了上述任一项所述的中间包镁质涂抹料的制备方法，其生产之别工艺如下：按照配料比例添加原料至倾斜式搅拌机，按照先颗粒，后细粉的添加顺序，搅拌时间为10-30min，优选15-20min，搅拌后混合料可直接装入吨包袋，拉至钢厂使用。
中间包镁质涂抹料施工工艺如下：将吨包袋的镁质涂抹料倒入1500t砂浆搅拌机中搅拌3-5min后开始加水，加水量为镁质涂抹料质量百分比的12％-17％，优选14-16％，继续搅拌5min至搅拌均匀，即可将涂抹料倒入中包开始涂抹施工。
与现有技术相比，本发明中间包涂抹料具有以下优点：
(1)不同与以往利用废旧镁碳砖、镁铝碳砖作为镁砂替代料，采用钢厂RH炉或水泥窑用废砖破碎而成的废旧镁铝尖晶石作为镁砂资源新的替代者，解决以往涂抹料采用废旧镁碳料难以翻包，颜色发黑、容易剥落等难题，采用该系统生产的涂抹料，易涂抹，过程易翻包，不易剥落；
(2)废旧镁铝尖晶石资源稳定，处理工艺简单，且质量稳定，不会造成产品质量波动；镁铝尖晶石的引入进一步提高涂抹料的高温性能；废旧镁铝尖晶石的最高添加比例达50％，替代比例高；此中间包涂抹料以废旧镁铝尖晶石为主要原料，成本低，加上镁铝尖晶石自身性能稳定、强度高、抗渣性能优良等优势，提高产品质量，产品性价比高；
(3)采用以废旧镁铝尖晶石为主要原料生产中间包涂抹料，搅拌和涂抹后颜色正常，使用正常，最高13炉，最低7炉，平均8.5炉。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。所描述的实施例及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
再生废旧镁铝尖晶石经如下工艺获得：
(1)将耐火材料企业生产过程中产生的废旧镁铝尖晶石质砖或镁铝尖晶石质预制件，要求MgO含量大于85％，经拣选、破碎成3-0mm粒径；
(2)钢厂或水泥窑用后废旧镁铝尖晶石质砖或预制件，经除渣、拣选、破碎成3-0mm粒径；
(3)两种途径获得的废镁铝尖晶石按照1:1比例混合，各200kg混合放入S112型混碾机中混碾20-25min后，经筛分获得3-1mm，1-0mm两种粒径的废旧镁铝尖晶石颗粒。
中间包镁质涂抹料经如下工艺制得：
(1)中间包镁质涂抹料组成如下：粒度为5～3mm的电熔镁砂质量百分比为15％，粒度为3-1mm的电熔镁砂质量百分比为15％，粒度为1-0mm的电熔镁砂质量百分比为10％，粒度为180目的电熔镁砂细粉质量百分比为23％，粒度为3-1mm的废旧镁铝尖晶石质量百分比为15％，粒度为1-0mm的废旧镁铝尖晶石质量百分比为15％，广西白泥质量百分比为2％，苏州粘土质量百分比为1％，硅微粉质量百分比为2.9％，减水剂选用聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠，质量百分比均为0.5％，防爆纤维质量百分比为0.1％。
(2)中间包镁质涂抹料制备工艺如下：加入上述组成中的原料，采用倾斜式搅拌机搅拌，按照先颗粒，后细粉的添加顺序，搅拌时间为10-15min，搅拌后混合料可直接装入吨包袋，拉至钢厂使用。
中间包镁质涂抹料施工工艺如下：将吨包袋的镁质涂抹料倒入1500t砂浆搅拌机中搅拌3-5min后开始加水，加水量为镁质涂抹料质量百分比的12％，继续搅拌5min至搅拌均匀，即可将涂抹料倒入中包开始涂抹施工。
采用该中间包涂抹料，在马钢四钢轧中间包试用，使用次数可达13炉。
该中间包涂抹料的理化指标如下：
检测项目 MgO/％ 常温耐压强度/Mpa 烧后耐压强度/Mpa 线变化率/％
检测值 85.15 7.2 14.1 -1.25
实施例2
再生废旧镁铝尖晶石按照实施例1相同工艺获得。
中间包镁质涂抹料经如下工艺制得：
(1)中间包镁质涂抹料组成如下：粒度为5～3mm的电熔镁砂质量百分比为14％，粒度为1-0mm的电熔镁砂质量百分比为12％，粒度为180目的电熔镁砂细粉质量百分比为22％，粒度为3-1mm的废旧镁铝尖晶石质量百分比为25％，粒度为1-0mm的废旧镁铝尖晶石质量百分比为20％，广西粘土质量百分比为2.5％，硅微粉质量百分比为3.4％，减水剂选用聚丙烯酸钠质量百分比为0.5％，减水剂六偏磷酸钠质量百分比为0.5％，防爆纤维质量百分比为0.1％。
(2)中间包镁质涂抹料制备工艺如下：加入上述组成中的原料，采用倾斜式搅拌机搅拌，按照先颗粒，后细粉的添加顺序，搅拌时间为10-15min，搅拌后混合料可直接装入吨包袋，拉至钢厂使用。
中间包镁质涂抹料施工工艺如下：将吨包袋的镁质涂抹料倒入1500t砂浆搅拌机中搅拌3-5min后开始加水，加水量为镁质涂抹料质量百分比的14％，继续搅拌5min至搅拌均匀，即可将涂抹料倒入中包开始涂抹施工。
采用该中间包涂抹料，在马钢四钢轧中间包试用，使用次数可达12炉。
该中间包涂抹料的理化指标如下：
检测项目 MgO/％ 常温耐压强度/Mpa 烧后耐压强度/Mpa 线变化率/％
检测值 84.54 6.8 11.9 -1.68
实施例3
再生废旧镁铝尖晶石按照实施例1相同工艺获得。
中间包镁质涂抹料经如下工艺制得：
(1)中间包镁质涂抹料组成如下：粒度为5～3mm的电熔镁砂质量百分比为10％，粒度为1-0mm的电熔镁砂质量百分比为10％，粒度为180目的电熔镁砂细粉质量百分比为23％，粒度为3-1mm的废旧镁铝尖晶石质量百分比为25％，粒度为1-0mm的废旧镁铝尖晶石质量百分比为25％，广西粘土质量百分比为2％，苏州粘土质量百分比为1％，硅微粉质量百分比为2.9％，减水剂选用聚丙烯酸钠质量百分比为0.7％，减水剂六偏磷酸钠质量百分比均为0.3％，防爆纤维质量百分比为0.1％。
(2)中间包镁质涂抹料制备工艺如下：加入上述组成中的原料，采用倾斜式搅拌机搅拌，按照先颗粒，后细粉的添加顺序，搅拌时间为10-15min，搅拌后混合料可直接装入吨包袋，拉至钢厂使用。
中间包镁质涂抹料施工工艺如下：将吨包袋的镁质涂抹料倒入1500t砂浆搅拌机中搅拌3-5min后开始加水，加水量为镁质涂抹料质量百分比的16％，继续搅拌5min至搅拌均匀，即可将涂抹料倒入中包开始涂抹施工。
采用该中间包涂抹料，在马钢四钢轧中间包试用，使用次数为10炉。
检测项目 MgO/％ 常温耐压强度/Mpa 烧后耐压强度/Mpa 线变化率/％
检测值 83.42 6.9 10.2 -1.61
实施例4
再生废旧镁铝尖晶石经如下工艺获得：
(1)将企业生产过程中产生的废旧镁铝尖晶石质砖或镁铝尖晶石质预制件，要求MgO含量大于85％，经拣选、破碎成3-0mm粒径；
(2)用后废旧镁铝尖晶石质砖或预制件，经除渣、拣选、破碎成3-0mm粒径；
(3)两种途径获得的废镁铝尖晶石按照1.5:1比例混合，各200kg混合放入S112型混碾机中混碾20-25min后，经筛分获得3-1mm，1-0mm两种粒径的废旧镁铝尖晶石颗粒。
中间包镁质涂抹料各组分和含量及生产工艺同实施例1。
中间包镁质涂抹料施工工艺如下：将吨包袋的镁质涂抹料倒入1500t砂浆搅拌机中搅拌3-5min后开始加水，加水量为镁质涂抹料质量百分比的14.5％，继续搅拌5min至搅拌均匀，即可将涂抹料倒入中包开始涂抹施工。
采用该中间包涂抹料，在马钢四钢轧中间包试用，使用次数可达12炉。
该中间包涂抹料的理化指标如下：
检测项目 MgO/％ 常温耐压强度/Mpa 烧后耐压强度/Mpa 线变化率/％
检测值 85.68 7.0 12.1 -1.78
实施例5
再生废旧镁铝尖晶石经如下工艺获得：
(1)将企业生产过程中产生的废旧镁铝尖晶石质砖或镁铝尖晶石质预制件，要求MgO含量大于85％，经拣选、破碎成3-0mm粒径；
(2)用后废旧镁铝尖晶石质砖或预制件，经除渣、拣选、破碎成3-0mm粒径；
(3)两种途径获得的废镁铝尖晶石按照1:1.5比例混合，各200kg混合放入S112型混碾机中混碾20-25min后，经筛分获得3-1mm，1-0mm两种粒径的废旧镁铝尖晶石颗粒。
中间包镁质涂抹料各组分和含量及生产工艺同实施例1。
中间包镁质涂抹料施工工艺如下：将吨包袋的镁质涂抹料倒入1500t砂浆搅拌机中搅拌3-5min后开始加水，加水量为镁质涂抹料质量百分比的15％，继续搅拌5min至搅拌均匀，即可将涂抹料倒入中包开始涂抹施工。
采用该中间包涂抹料，在马钢四钢轧中间包试用，使用次数可达11炉。
该中间包涂抹料的理化指标如下：
检测项目 MgO/％ 常温耐压强度/Mpa 烧后耐压强度/Mpa 线变化率/％
检测值 83.12 6.2 10.1 -1.81
对比例1
再生废旧镁铝尖晶石工艺与实施例1保持一致，唯一不同为废旧镁铝尖晶石MgO含量大于75％，降低10个百分点，后续生产制备施工工艺完全相同，加水量为镁质涂抹料质量百分比的17％。
该中间包涂抹料的理化指标如下：
检测项目 MgO/％ 常温耐压强度/Mpa 烧后耐压强度/Mpa 线变化率/％
检测值 78.8 5.4 8.1 -181.97
与实施例1相比较，加水量明显增多，强度下降，线变化增大。
对比例2
再生废旧镁铝尖晶石中耐火材料企业生产的废砖与钢厂回收的废砖添加比例变为0.5:1，其他含量与实施例1保持一致，后续生产制备施工工艺完全相同，加水量为镁质涂抹料质量百分比增加为18％。
该中间包涂抹料的理化指标如下：
检测项目 MgO/％ 常温耐压强度/Mpa 烧后耐压强度/Mpa 线变化率/％
检测值 85.45 4.8 8.5 -2.12
与实施例1相比较，加水量明显增多，强度下降，线变化增大。
对比例3
再生废旧镁铝尖晶石中耐火材料企业生产的废砖与钢厂回收的废砖添加比例变为1:0.5，其他含量与实施例1保持一致，后续生产制备施工工艺完全相同，加水量为镁质涂抹料质量百分比增加为20％。
该中间包涂抹料的理化指标如下：
检测项目 MgO/％ 常温耐压强度/Mpa 烧后耐压强度/Mpa 线变化率/％
检测值 85.45 5.8 9.5 -1.62
与实施例1相比较，加水量明显增多，强度下降，线变化增大。
对比例4
仍以实施例1对比，研究中只选用聚丙烯酸钠作为减水剂，加入量为1％，其他不变，后续生产制备施工工艺完全相同，加水量为镁质涂抹料质量百分比增加为19％。
该中间包涂抹料的理化指标如下：
检测项目 MgO/％ 常温耐压强度/Mpa 烧后耐压强度/Mpa 线变化率/％
检测值 85.45 6.8 9.6 -1.62
与实施例1相比较，加水量增加，线变化增大，强度指标降低。
对比例5
再生废旧镁铝尖晶石的制备工艺与实施例1保持一致，将再生废旧镁铝尖晶石的添加量增至60％，具体质量百分比如下：粒度为5～3mm的电熔镁砂质量百分比为5％，粒度1-0mm电熔镁砂质量百分比为5％，粒度为180目的电熔镁砂细粉质量百分比为23％，粒度3-1mm的废旧镁铝尖晶石质量百分比为30％，粒度1-0mm废旧镁铝尖晶石质量百分比为30％，广西粘土质量百分比为2％，苏州粘土质量百分比为1％，硅微粉质量百分比为2.9％，减水剂选用聚丙烯酸钠质量百分比为0.7％，减水剂六偏磷酸钠质量百分比为0.3％，防爆纤维质量百分比为0.1％。该中间包涂抹料加水量为镁质涂抹料质量百分比增加为20％。具体理化指标如下：
检测项目 MgO/％ 常温耐压强度/Mpa 烧后耐压强度/Mpa 线变化率/％
检测值 83.45 4.2 6.5 -2.24
与实施例1相比较，加水量增加，线变化增大，强度指标降低。

Claims (10)

1.一种以废旧镁铝尖晶石为主要原料制备的中间包镁质涂抹料，其特征在于，所述中间包镁质涂抹料包括以下质量百分比的各组分：30-50wt％的废旧镁铝尖晶石、15-50％镁砂颗粒、15～35wt％的镁砂细粉、1～6wt％的结合剂、0.1～1.5wt％的减水剂、0.1～0.5wt％的防爆剂。
2.根据权利要求1所述的中间包镁质涂抹料，其特征在于，所述废旧镁铝尖晶石经以下方法得到：
(1)耐火材料企业生产过程中产生的废旧镁铝尖晶石质砖或预制件，经拣选、破碎成3-0mm粒径；
(2)水泥窑用后钢厂用后废旧镁铝尖晶石质砖或预制件，经除渣、拣选、破碎3-0mm粒径；
(3)两种途径获得的废镁铝尖晶石按照1.5:1～1:1.5比例混合后混碾，经筛分后获得3-1mm，1-0mm两种粒径的废旧镁铝尖晶石颗粒。
3.根据权利要求1所述的中间包镁质涂抹料，其特征在于，所述废旧镁铝尖晶石的MgO含量＞82wt％，优选＞85wt％，所述的废旧镁铝尖晶石总质量百分比30-50％，其中颗粒粒径为3～1mm的质量百分比为20～40wt％，粒径为1-0mm的质量百分比为10～30％。
4.根据权利要求1所述的中间包镁质涂抹料，其特征在于，所述镁砂颗粒和镁砂细粉为电熔镁砂或烧结镁砂，所述镁砂颗粒及细粉的MgO含量≥95wt％，镁砂颗粒的粒径为5-3mm、3-1mm、1-0mm的一种或多种，镁砂细粉粒径为180目-200目。
5.根据权利要求4所述的中间包镁质涂抹料，其特征在于，镁砂颗粒的粒径为5-3mm、镁砂颗粒的粒径为3-1mm、镁砂颗粒的粒径为1-0mm的质量百分比分别优选为10％～20％。
6.根据权利要求1所述的中间包镁质涂抹料，其特征在于，所述结合剂为广西白泥、苏州粘土、硅微粉的一种或多种，质量百分比分别优选为1％-3％；所述的硅微粉SiO2含量≥94wt％，粒度180目-200目。
7.根据权利要求1所述的中间包镁质涂抹料，其特征在于，所述减水剂为六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠的一种或两种。
8.根据权利要求7所述的中间包镁质涂抹料，其特征在于，所述减水剂质量百分比分别优选为0.3％-0.7％。
9.根据权利要求1所述的中间包镁质涂抹料，其特征在于，所述防爆剂为防爆纤维。
10.一种权利要求1-9任一项所述的中间包镁质涂抹料的制备方法，包括：将原料按照先颗粒，后细粉的添加顺序，加入搅拌机搅拌均匀备用。
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