CN111302814B

CN111302814B - 一种铝碳化硅炭质泥浆及其制备方法

Info

Publication number: CN111302814B
Application number: CN202010047107.7A
Authority: CN
Inventors: 魏建修
Original assignee: Wuhan Research Institute of Metallurgical Construction Co Ltd
Current assignee: Wuhan Research Institute of Metallurgical Construction Co Ltd
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2021-12-21
Anticipated expiration: 2040-01-16
Also published as: CN111302814A

Abstract

本发明公开了一种铝碳化硅炭质泥浆及其制备方法；包括粉料和水，其中粉料的组分按质量百分比计为：致密刚玉细骨料22～44％；致密刚玉粉15‑30％；氧化铝微粉6～10％；二氧化硅微粉9～11％；碳化硅抽尘粉20～25％；纳米炭黑3‑5％；碳化硼粉0.5‑1％；金属硅粉1.5～2.5％；分散剂0.3‑0.7％；水的加入量为粉料质量的8.8‑10％。将粉料充分混合；然后将三分之二的粉料与水充分搅拌混合至极稀状态；再将剩余三分之一的粉料缓慢加入调至施工状态。本发明使铝碳化硅炭质泥浆基质的纯度、耐火度、及致密程度达到了一个新的高度，本发明的铝碳化硅炭质泥浆可以达到与铝碳化硅炭砖同步侵蚀。

Description

一种铝碳化硅炭质泥浆及其制备方法

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种铝碳化硅炭质泥浆及其制备方法。

背景技术

耐火泥浆是主要用于砌筑耐火砖的不定形耐火材料。传统的耐火泥浆由于基本以粉料为主，加入大量低熔物粘土以提高耐火泥浆的粘性、加入大量的有机物以保证泥浆有一定的早期粘结强度，这些有机物高温下烧掉留下大量气孔严重影响泥浆的致密性；因此传统泥浆加水量大，气孔率高，耐侵蚀性很差，在工作大环境比较苛刻的地方往往是最薄弱的环节，尤其是长期与高温铁水及熔渣接触、被侵蚀的耐火泥浆，其寿命往往只有耐火砖的一半以下，严重影响砌筑体的使用寿命，而且容易出现穿包漏包等重大事故。研究一种可以砖浆同步侵蚀的泥浆对砌筑体的安全、长寿命运行具有极为重要的意义。

CN201710402204.1公开了一种工业窑炉用高强高铝质耐火泥浆，以铝微粉，硅微粉提高填充性，水玻璃做结合剂，解决了中高温强度低、热震差的技术问题，但是其加水量大、低熔物多，仅能耐1300度以下高温，不能接触铁水。

CN201711125122.3公开了一种高强度刚玉耐火泥浆，采用水泥增加强度，树脂粉增加粘性，解决了中高温强度低的技术问题，但是低熔物多，抗渣性差，不抗熔渣侵蚀。

CN201210424602.0公开了一种碳化硅—炭复合砖用耐火泥浆及制备方法，通过在耐火泥浆粉料中同时加入二氧化硅微粉和粘土使得泥浆同时具有良好的触变性和振动流动性。通过采用呋喃树脂和糠醇的混合液做结合剂,避免了水系结合剂与碳化硅砖以及炭砖润湿性差、酚醛树脂结合剂粘度大、不宜施工的缺点；解决了酚醛树脂结合剂粘度大、不宜施工的缺点，但是粘土增加基质低熔物，树脂结合加液量大，致密性差。

发明内容

本发明目的在于提供一种可以与铝碳化硅炭砖同步侵蚀的铝碳化硅炭质泥浆，同时提供了制备方法。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种铝碳化硅炭质泥浆，包括粉料和水，其中粉料的组分按质量百分比计为：

水的加入量为粉料质量的8.8-10％。

按上述方案，所述致密刚玉细骨料，其粒径为0-0.5mm；所述致密刚玉粉细度≤74um；其中所含Al₂O₃＞98.5wt％，Fe₂O₃＜0.2wt％。

按上述方案，所述氧化铝微粉中Al₂O₃＞99.5wt％、Na₂O＜0.1wt％，其细度d50＜1.2微米，原晶的晶体直径控制在0.5um左右，晶体直径波动范围为0.05um以内。活性稳定，α相转化率达到95％以上。

按上述方案，所述二氧化硅微粉SiO₂＞99wt％，pH值小于4，体积平均粒径小于0.3微米。

按上述方案，所述碳化硼粉含量B₄C>95wt％，细度为≤45um。

按上述方案，所述金属硅粉的粒度≤45μm，Si含量＞98.5wt％。

按上述方案，所述碳化硅抽尘粉中SiC含量≥95.5wt％。

按上述方案，所述分散剂为聚丙烯酸盐、聚羧酸、氧化铝粉的混合物。

按上述方案，所述纳米炭黑为德国产N990R型。

上述铝碳化硅炭质泥浆的制备方法，将粉料充分混合；然后将三分之二的粉料与水充分搅拌混合至极稀状态；再将剩余三分之一的粉料缓慢加入调至施工状态。

本发明创新的采用高纯二氧化硅微粉做为泥浆的结合剂。降低了铝碳化硅炭质泥浆的加水量，减少了泥浆的气孔率和低熔相的产生，降低了渣铁对泥浆的侵蚀。

高纯二氧化硅微粉与普通二氧化硅微粉的主要物理化学区别特征如下：

本发明创新的将德国产N990R型纳米炭黑引入泥浆体系，起到三方面作用：

作为一种提高泥浆致密性的减水剂；作为硅微粉结合的铝碳化硅炭质泥浆的塑化剂，增强泥浆的可塑性避免泥浆流淌；作为抗侵蚀剂、抗渗透剂提高泥浆的抗侵蚀性。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明摒弃了传统泥浆必备的三大件：粘土(提供粘度、但低熔物多、结构疏松)、糊精(提供早期强度，但烧失留下气孔、降低致密性和抗侵蚀性能)、CMC(泥浆保水)，开创了一种新的泥浆体系。该体系是以高纯二氧化硅微粉和氧化铝微粉组合的纯微粉结合的铝碳化硅炭质泥浆体系，该体系使铝碳化硅炭质泥浆基质的纯度、耐火度、及致密程度达到了一个新的高度，本发明的铝碳化硅炭质泥浆可以达到与铝碳化硅炭砖同步侵蚀。

本发明创新的在泥浆中使用高纯二氧化硅微粉做为结合剂，这种高纯二氧化硅微粉具有传统二氧化硅微粉不具备的性能，高纯二氧化硅微粉具有独特的自结合性，当在铝碳化硅炭质泥浆中加入量达到9％以上时，可以产生足够的早期强度。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

以下实施例中所用致密刚玉细骨料，其粒径为0-0.5mm，所述致密刚玉粉细度为≤74um；其中所含Al₂O₃＞98.5wt％，Fe₂O₃＜0.2wt％。

所用氧化铝微粉，其Al₂O₃＞99.5wt％、Na₂O＜0.1wt％,其细度为d50＜1.2微米，原晶的晶体直径控制在0.5um左右，晶体直径波动范围为0.05um以内，活性非常稳定，α相转化率达到95％以上，具有更好的减水性能，流动性好，强度发展好。

所用二氧化硅微粉SiO₂＞99wt％,PH值小于4，体积平均粒径小于0.3微米。

所用碳化硼粉含量B₄C>95％,细度为≤45um。。

所用金属硅粉的粒度≤45μm，Si含量＞98.5％。

所用碳化硅抽尘粉中SiC含量≥95.5％。

所用分散剂为聚丙烯酸盐、聚羧酸、氧化铝粉等的混合物，是一种高效的复合减水剂，有极佳的减水性能。所用纳米炭黑为德国产N990R型(德国penta carbon)。

实施例1

一种铝碳化硅炭质泥浆，各组分及其所占质量百分比为：将致密刚玉骨料22％；氧化铝微粉6％；高纯二氧化硅微粉11％；碳化硅抽尘粉22.5％；纳米炭黑5％；分散剂0.5％；金属硅粉2.5％；碳化硼粉0.5％；致密刚玉粉30％。将各原料按上述配比称取并充分混合；然后将三分之二的泥浆与10％的水充分搅拌混合至极稀状态，再将剩余三分之一的泥浆缓慢加入到混合料中调至较佳的施工状态。

将各原料混合成型后所得试样经自然干燥24h后在110℃下再进行热处理24h，制得铝碳化硅炭质泥浆试样。

将本实施例所制得的铝碳化硅炭质泥浆试样进行性能检测，结果如表1所示。采用的性能检测方法按照现行国家标准或行业标准进行，所得检测结果为3次平均检测结果(以下同)。

表1实施例1所制得的铝碳化硅炭质泥浆试样的性能检测结果

性能指标	检测结果
		粘结时间(s)	78
粘结抗折强度(MPa)	2.1
		Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>wt％	62.5
SiCwt％	21.2

实施例2

一种铝碳化硅炭质泥浆，各组分及其所占质量百分比为：将致密刚玉骨料44％；氧化铝微粉6％；高纯二氧化硅微粉9.7％；碳化硅抽尘粉20％；纳米炭黑3％；分散剂0.5％；金属硅粉1.5％；碳化硼粉0.5％；致密刚玉粉15％。将各原料按上述配比称取并充分混合；然后将三分之二的泥浆与8.8％的水充分搅拌混合至极稀状态，再将剩余三分之一的泥浆缓慢加入到混合料中调至较佳的施工状态。

将本实施例所制得的铝碳化硅炭质泥浆试样进行性能检测，结果如表2所示。采用的性能检测方法按照现行国家标准或行业标准进行，所得检测结果为3次平均检测结果(以下同)。

表2实施例2所制得的铝碳化硅炭质泥浆试样的性能检测结果

性能指标	检测结果
		粘结时间(s)	86
粘结抗折强度(MPa)	2.1
		Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>wt％	64.4
SiCwt％	19.2

实施例3

一种铝碳化硅炭质泥浆，各组分及其所占质量百分比为：将致密刚玉骨料33％；氧化铝微粉8％；高纯二氧化硅微粉10％；碳化硅抽尘粉20.3％；纳米炭黑4％；分散剂0.7％；金属硅粉2％；碳化硼粉1％；致密刚玉粉21％。将各原料按上述配比称取并充分混合；然后将三分之二的泥浆与9.4％的水充分搅拌混合至极稀状态，再将剩余三分之一的泥浆缓慢加入到混合料中调至较佳的施工状态。

将本实施例所制得的铝碳化硅炭质泥浆试样进行性能检测，结果如表3所示。采用的性能检测方法按照现行国家标准或行业标准进行，所得检测结果为3次平均检测结果(以下同)。

表3实施例3所制得的铝碳化硅炭质泥浆试样的性能检测结果

性能指标	检测结果
		粘结时间(s)	95
粘结抗折强度(MPa)	2.1
		Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>wt％	61.3
SiCwt％	19.5

实施例4

一种铝碳化硅炭质泥浆，各组分及其所占质量百分比为：将致密刚玉骨料26.25％；氧化铝微粉10％；高纯二氧化硅微粉9％；碳化硅抽尘粉25％；纳米炭黑4％；分散剂0.5％；金属硅粉2％；碳化硼粉0.75％；致密刚玉粉22.5％。将各原料按上述配比称取并充分混合；然后将三分之二的泥浆与9.8％的水充分搅拌混合至极稀状态，再将剩余三分之一的泥浆缓慢加入到混合料中调至较佳的施工状态。

将本实施例所制得的铝碳化硅炭质泥浆试样进行性能检测，结果如表4所示。采用的性能检测方法按照现行国家标准或行业标准进行，所得检测结果为3次平均检测结果(以下同)。

表4实施例4所制得的铝碳化硅炭质泥浆试样的性能检测结果

性能指标	检测结果
		粘结时间(s)	95
粘结抗折强度(MPa)	3.3
		Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>wt％	62.5
SiCwt％	21.2

上述结果表明，本发明所述一种铝碳化硅炭质泥浆，具有加水量低、致密性好、抗渣性好等特点，可以使砖与泥浆同步侵蚀。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种铝碳化硅炭质泥浆，包括粉料和水，其特征在于粉料的组分按质量百分比计为：

致密刚玉细骨料 22~44%；

致密刚玉粉 15-30%；

氧化铝微粉 6~10%；

高纯二氧化硅微粉 9~11%；

碳化硅抽尘粉 20~25%；

纳米炭黑 3-5%；

碳化硼粉 0.5-1%；

金属硅粉 1.5~2.5%；

分散剂 0.3-0.7%；

水的加入量为粉料质量的8.8-10%；

其中，所述高纯二氧化硅微粉SiO₂≥99.9wt%，pH值小于4，体积平均粒径小于0.3微米；

所述纳米炭黑为德国产N990R型；

所述分散剂为聚丙烯酸盐、聚羧酸、氧化铝粉的混合物。

2.如权利要求1所述铝碳化硅炭质泥浆，其特征在于所述致密刚玉细骨料，其粒径为0-0.5mm；所述致密刚玉粉细度≤74μm；其中所含Al₂O₃＞98.5wt%，Fe₂O₃＜0.2wt%。

3.如权利要求1所述铝碳化硅炭质泥浆，其特征在于所述氧化铝微粉中Al₂O₃＞99.5wt%、Na₂O＜0.1wt%，其细度d50＜1.2微米，原晶的晶体直径控制在0.5μm左右，晶体直径波动范围为0.05μm以内。

4.如权利要求1所述铝碳化硅炭质泥浆，其特征在于所述碳化硼粉含量B₄C>95wt%，细度为≤45μm。

5.如权利要求1所述铝碳化硅炭质泥浆，其特征在于所述金属硅粉的粒度≤45μm，Si含量＞98.5wt%。

6.如权利要求1所述铝碳化硅炭质泥浆，其特征在于所述碳化硅抽尘粉中SiC含量≥95.5wt%。

7.权利要求1-6任一项铝碳化硅炭质泥浆的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

将粉料充分混合；然后将三分之二的粉料与水充分搅拌混合至极稀状态；再将剩余三分之一的粉料缓慢加入调至施工状态。