CN111908904A - 一种窑炉用石质浇注料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种窑炉用石质浇注料，以重量份计，包括以下原料：白刚玉50‑60份，电熔莫来石3‑6份，烧结镁砂10‑15份，红柱石1‑4份，硅酸锌锆粉2‑5份，纳米碳化硅1‑3份，铝酸钙水泥20‑30份，永吉黏土3‑8份，复合稀土氧化物0.5‑1.5份，减水剂0.5‑1份。本发明生产的浇注料通过创新地引入取白刚玉、烧结镁砂、红柱石、硅酸锌锆粉、纳米碳化硅、复合稀土氧化物等物质，这些物质可产生协同增效的作用，不仅改变浇注料的组织结构，提升其体积密度，而且还对抗压/抗折等参数有着良好的改善作用；同时，本发明涉及的制备方法中通过合理设置烘烤条件，进一步改改善浇注料的性能。

Description

一种窑炉用石质浇注料及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体地说，涉及一种窑炉用石质浇注料及其制备方法。
背景技术
窑炉是连续进行高温作业的主要设备，是相关企业高效低耗的重要保证，提高窑炉寿命及其使用性能一直是该领域中技术人员的研究热点。目前，窑炉多采用浇注料制作窑炉，不仅能够提高窑炉的整体性，而且结构更严密。但是现有的浇注料的耐压抗折性能的提升不能得到有效解决，不能从根本上提高窑炉的使用寿命，也不能从根本上保证窑炉的安全、长寿运行。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种耐压抗折性能好的窑炉用石质浇注料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种窑炉用石质浇注料，以重量份计，包括以下原料：
白刚玉50-60份，
电熔莫来石3-6份，
烧结镁砂10-15份，
红柱石1-4份，
硅酸锌锆粉2-5份，
纳米碳化硅1-3份，
铝酸钙水泥20-30份，
永吉黏土3-8份，
复合稀土氧化物0.5-1.5份，
减水剂0.5-1份。
优选地，一种窑炉用石质浇注料，以重量份计，包括以下原料：
白刚玉55份，
电熔莫来石5份，
烧结镁砂12份，
红柱石2份，
硅酸锌锆粉3份，
纳米碳化硅2份，
铝酸钙水泥25份，
永吉黏土5份，
复合稀土氧化物1份，
减水剂0.8份。
优选地，所述的复合稀土氧化物由质量比为5:3的氧化钇和氧化铈组成。
优选地，所述减水剂为聚磷酸盐、聚羧酸或分散氧化铝系高效减水剂中的一种或几种任意比例的混合。
优选地，所述的白刚玉由质量比为1:1的白刚玉颗粒和白刚玉细粉组成，其中，白刚玉颗粒的粒径为2-5mm，白刚玉细粉的粒径为150-250目。
优选地，所述的电熔莫来石的粒径为3-6mm，
所述的烧结镁砂的粒度为3mm-6mm，
所述的红柱石的粒度为3mm-6mm，
所述的硅酸锌锆粉的粒径为200-300目，
所述的纳米碳化硅的粒径为10-40nm，
所述的铝酸钙水泥的粒度为5mm-10mm。
一种窑炉用石质浇注料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取白刚玉、电熔莫来石、烧结镁砂、红柱石、硅酸锌锆粉、纳米碳化硅、铝酸钙水泥、永吉黏土、复合稀土氧化物和减水剂，
备用；
(2)将原料混合均匀后加水搅拌均匀后加入到模具振动成型，得到成型的浇注料；
(3)将成型的浇注料置于干燥处自然养护60-70h，待用；
(4)将自然养护后的浇注料进行烘烤处理，即可。
优选地，烘烤条件如下：按室温-100℃：升温速度为10℃/时，升温至100℃后，保温1-3h；100-300℃：升温速度15℃/时，升温至300℃时保温4-6h； 300-500℃：升温速度20℃/时，升温至500℃时保温8-12h。
优选地，烘烤条件如下：按室温-100℃：升温速度为10℃/时，升温至100℃后，保温2h；100-300℃：升温速度15℃/时，升温至300℃时保温5h；300-500℃：升温速度20℃/时，升温至500℃时保温10h。
本发明的有益效果在于：
本发明生产的浇注料综合性能好，体积密度、线变化率、抗折强度及抗压强度等试验参数均体现了显著性差异，从而提高了材料的使用寿命。通过创新地引入取白刚玉、硅酸锌锆粉、纳米碳化硅、复合稀土氧化物等物质，这些物质可产生协同增效的作用，不仅改变浇注料的组织结构，提升其体积密度，而且还对抗压/抗折等参数有着良好的改善作用；同时，本发明涉及的制备方法中通过合理设置烘烤条件，进一步改改善浇注料的性能。
具体实施例
实施例1
一种窑炉用石质浇注料，以重量份计，包括以下原料：
白刚玉50份，
电熔莫来石3份，
烧结镁砂10份，
红柱石1份，
硅酸锌锆粉2份，
纳米碳化硅1份，
铝酸钙水泥20份，
永吉黏土3份，
复合稀土氧化物0.5份，
减水剂0.5份。
上述复合稀土氧化物由质量比为5:3的氧化钇和氧化铈组成。
上述减水剂为分散氧化铝系高效减水剂。
上述白刚玉由质量比为1:1的白刚玉颗粒和白刚玉细粉组成，其中，白刚玉颗粒的粒径为2-5mm，白刚玉细粉的粒径为150-250目。
上述电熔莫来石的粒径为3-6mm，烧结镁砂的粒度为3mm-6mm，红柱石的粒度为3mm-6mm，硅酸锌锆粉的粒径为200-300目，纳米碳化硅的粒径为 10-40nm，铝酸钙水泥的粒度为5mm-10mm。
上述窑炉用石质浇注料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取白刚玉、电熔莫来石、烧结镁砂、红柱石、硅酸锌锆粉、纳米碳化硅、铝酸钙水泥、永吉黏土、复合稀土氧化物和减水剂，备用；
(2)将原料混合均匀后加水搅拌均匀后加入到模具振动成型，得到成型的浇注料；
(3)将成型的浇注料置于干燥处自然养护70h，待用；
(4)将自然养护后的浇注料进行烘烤处理，即可。
其中，烘烤条件如下：按室温-100℃：升温速度为10℃/时，升温至100℃后，保温1h；100-300℃：升温速度15℃/时，升温至300℃时保温4h；300-500℃：升温速度20℃/时，升温至500℃时保温8h。
实施例2
一种窑炉用石质浇注料，以重量份计，包括以下原料：
白刚玉55份，
电熔莫来石5份，
烧结镁砂12份，
红柱石2份，
硅酸锌锆粉3份，
纳米碳化硅2份，
铝酸钙水泥25份，
永吉黏土5份，
复合稀土氧化物1份，
减水剂0.8份。
上述复合稀土氧化物由质量比为5:3的氧化钇和氧化铈组成。
上述减水剂为分散氧化铝系高效减水剂。
上述白刚玉由质量比为1:1的白刚玉颗粒和白刚玉细粉组成，其中，白刚玉颗粒的粒径为2-5mm，白刚玉细粉的粒径为150-250目。
上述电熔莫来石的粒径为3-6mm，烧结镁砂的粒度为3mm-6mm，红柱石的粒度为3mm-6mm，硅酸锌锆粉的粒径为200-300目，纳米碳化硅的粒径为 10-40nm，铝酸钙水泥的粒度为5mm-10mm。
上述窑炉用石质浇注料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取白刚玉、电熔莫来石、烧结镁砂、红柱石、硅酸锌锆粉、纳米碳化硅、铝酸钙水泥、永吉黏土、复合稀土氧化物和减水剂，备用；
(2)将原料混合均匀后加水搅拌均匀后加入到模具振动成型，得到成型的浇注料；
(3)将成型的浇注料置于干燥处自然养护65h，待用；
(4)将自然养护后的浇注料进行烘烤处理，即可。
其中，烘烤条件如下：按室温-100℃：升温速度为10℃/时，升温至100℃后，保温2h；100-300℃：升温速度15℃/时，升温至300℃时保温5h；300-500℃：升温速度20℃/时，升温至500℃时保温10h。
实施例3
一种窑炉用石质浇注料，以重量份计，包括以下原料：
白刚玉60份，
电熔莫来石6份，
烧结镁砂15份，
红柱石4份，
硅酸锌锆粉5份，
纳米碳化硅3份，
铝酸钙水泥30份，
永吉黏土8份，
复合稀土氧化物1.5份，
减水剂1份。
上述复合稀土氧化物由质量比为5:3的氧化钇和氧化铈组成。
上述减水剂为分散氧化铝系高效减水剂。
上述白刚玉由质量比为1:1的白刚玉颗粒和白刚玉细粉组成，其中，白刚玉颗粒的粒径为2-5mm，白刚玉细粉的粒径为150-250目。
上述电熔莫来石的粒径为3-6mm，烧结镁砂的粒度为3mm-6mm，红柱石的粒度为3mm-6mm，硅酸锌锆粉的粒径为200-300目，纳米碳化硅的粒径为 10-40nm，铝酸钙水泥的粒度为5mm-10mm。
上述窑炉用石质浇注料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取白刚玉、电熔莫来石、烧结镁砂、红柱石、硅酸锌锆粉、纳米碳化硅、铝酸钙水泥、永吉黏土、复合稀土氧化物和减水剂，备用；
(2)将原料混合均匀后加水搅拌均匀后加入到模具振动成型，得到成型的浇注料；
(3)将成型的浇注料置于干燥处自然养护60h，待用；
(4)将自然养护后的浇注料进行烘烤处理，即可。
其中，烘烤条件如下：按室温-100℃：升温速度为10℃/时，升温至100℃后，保温3h；100-300℃：升温速度15℃/时，升温至300℃时保温6h；300-500℃：升温速度20℃/时，升温至500℃时保温12h。
对比例1
一种窑炉用石质浇注料，以重量份计，包括以下原料：
电熔莫来石5份，
烧结镁砂12份，
红柱石2份，
硅酸锌锆粉3份，
纳米碳化硅2份，
铝酸钙水泥25份，
永吉黏土5份，
复合稀土氧化物1份，
减水剂0.8份。
上述复合稀土氧化物由质量比为5:3的氧化钇和氧化铈组成。
上述减水剂为分散氧化铝系高效减水剂。
上述电熔莫来石的粒径为3-6mm，烧结镁砂的粒度为3mm-6mm，红柱石的粒度为3mm-6mm，硅酸锌锆粉的粒径为200-300目，纳米碳化硅的粒径为 10-40nm，铝酸钙水泥的粒度为5mm-10mm。
上述窑炉用石质浇注料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取电熔莫来石、烧结镁砂、红柱石、硅酸锌锆粉、纳米碳化硅、铝酸钙水泥、永吉黏土、复合稀土氧化物和减水剂，备用；
(2)将原料混合均匀后加水搅拌均匀后加入到模具振动成型，得到成型的浇注料；
(3)将成型的浇注料置于干燥处自然养护65h，待用；
(4)将自然养护后的浇注料进行烘烤处理，即可。
其中，烘烤条件如下：按室温-100℃：升温速度为10℃/时，升温至100℃后，保温2h；100-300℃：升温速度15℃/时，升温至300℃时保温5h；300-500℃：升温速度20℃/时，升温至500℃时保温10h。
对比例2
一种窑炉用石质浇注料，以重量份计，包括以下原料：
白刚玉55份，
电熔莫来石5份，
烧结镁砂12份，
红柱石2份，
纳米碳化硅2份，
铝酸钙水泥25份，
永吉黏土5份，
复合稀土氧化物1份，
减水剂0.8份。
上述复合稀土氧化物由质量比为5:3的氧化钇和氧化铈组成。
上述减水剂为分散氧化铝系高效减水剂。
上述白刚玉由质量比为1:1的白刚玉颗粒和白刚玉细粉组成，其中，白刚玉颗粒的粒径为2-5mm，白刚玉细粉的粒径为150-250目。
上述电熔莫来石的粒径为3-6mm，烧结镁砂的粒度为3mm-6mm，红柱石的粒度为3mm-6mm，纳米碳化硅的粒径为10-40nm，铝酸钙水泥的粒度为 5mm-10mm。
上述窑炉用石质浇注料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取白刚玉、电熔莫来石、烧结镁砂、红柱石、纳米碳化硅、铝酸钙水泥、永吉黏土、复合稀土氧化物和减水剂，备用；
(2)将原料混合均匀后加水搅拌均匀后加入到模具振动成型，得到成型的浇注料；
(3)将成型的浇注料置于干燥处自然养护65h，待用；
(4)将自然养护后的浇注料进行烘烤处理，即可。
其中，烘烤条件如下：按室温-100℃：升温速度为10℃/时，升温至100℃后，保温2h；100-300℃：升温速度15℃/时，升温至300℃时保温5h；300-500℃：升温速度20℃/时，升温至500℃时保温10h。
对比例3
一种窑炉用石质浇注料，以重量份计，包括以下原料：
白刚玉55份，
电熔莫来石5份，
烧结镁砂12份，
红柱石2份，
硅酸锌锆粉3份，
铝酸钙水泥25份，
永吉黏土5份，
复合稀土氧化物1份，
减水剂0.8份。
上述复合稀土氧化物由质量比为5:3的氧化钇和氧化铈组成。
上述减水剂为分散氧化铝系高效减水剂。
上述白刚玉由质量比为1:1的白刚玉颗粒和白刚玉细粉组成，其中，白刚玉颗粒的粒径为2-5mm，白刚玉细粉的粒径为150-250目。
上述电熔莫来石的粒径为3-6mm，烧结镁砂的粒度为3mm-6mm，红柱石的粒度为3mm-6mm，硅酸锌锆粉的粒径为200-300目，铝酸钙水泥的粒度为 5mm-10mm。
上述窑炉用石质浇注料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取白刚玉、电熔莫来石、烧结镁砂、红柱石、硅酸锌锆粉、铝酸钙水泥、永吉黏土、复合稀土氧化物和减水剂，
备用；
(2)将原料混合均匀后加水搅拌均匀后加入到模具振动成型，得到成型的浇注料；
(3)将成型的浇注料置于干燥处自然养护65h，待用；
(4)将自然养护后的浇注料进行烘烤处理，即可。
其中，烘烤条件如下：按室温-100℃：升温速度为10℃/时，升温至100℃后，保温2h；100-300℃：升温速度15℃/时，升温至300℃时保温5h；300-500℃：升温速度20℃/时，升温至500℃时保温10h。
对比例4
一种窑炉用石质浇注料，以重量份计，包括以下原料：
白刚玉55份，
电熔莫来石5份，
烧结镁砂12份，
红柱石2份，
硅酸锌锆粉3份，
纳米碳化硅2份，
铝酸钙水泥25份，
永吉黏土5份，
减水剂0.8份。
上述减水剂为分散氧化铝系高效减水剂。
上述白刚玉由质量比为1:1的白刚玉颗粒和白刚玉细粉组成，其中，白刚玉颗粒的粒径为2-5mm，白刚玉细粉的粒径为150-250目。
上述电熔莫来石的粒径为3-6mm，烧结镁砂的粒度为3mm-6mm，红柱石的粒度为3mm-6mm，硅酸锌锆粉的粒径为200-300目，纳米碳化硅的粒径为 10-40nm，铝酸钙水泥的粒度为5mm-10mm。
上述窑炉用石质浇注料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取白刚玉、电熔莫来石、烧结镁砂、红柱石、硅酸锌锆粉、纳米碳化硅、铝酸钙水泥、永吉黏土和减水剂，
备用；
(2)将原料混合均匀后加水搅拌均匀后加入到模具振动成型，得到成型的浇注料；
(3)将成型的浇注料置于干燥处自然养护65h，待用；
(4)将自然养护后的浇注料进行烘烤处理，即可。
其中，烘烤条件如下：按室温-100℃：升温速度为10℃/时，升温至100℃后，保温2h；100-300℃：升温速度15℃/时，升温至300℃时保温5h；300-500℃：升温速度20℃/时，升温至500℃时保温10h。
对比例5
一种窑炉用石质浇注料，以重量份计，包括以下原料：
白刚玉55份，
电熔莫来石5份，
烧结镁砂12份，
红柱石2份，
硅酸锌锆粉3份，
纳米碳化硅2份，
铝酸钙水泥25份，
永吉黏土5份，
复合稀土氧化物1份，
减水剂0.8份。
上述复合稀土氧化物由质量比为5:3的氧化钇和氧化铈组成。
上述减水剂为分散氧化铝系高效减水剂。
上述白刚玉由质量比为1:1的白刚玉颗粒和白刚玉细粉组成，其中，白刚玉颗粒的粒径为2-5mm，白刚玉细粉的粒径为150-250目。
上述电熔莫来石的粒径为3-6mm，烧结镁砂的粒度为3mm-6mm，红柱石的粒度为3mm-6mm，硅酸锌锆粉的粒径为200-300目，纳米碳化硅的粒径为 10-40nm，铝酸钙水泥的粒度为5mm-10mm。
上述窑炉用石质浇注料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取白刚玉、电熔莫来石、烧结镁砂、红柱石、硅酸锌锆粉、纳米碳化硅、铝酸钙水泥、永吉黏土、复合稀土氧化物和减水剂，备用；
(2)将原料混合均匀后加水搅拌均匀后加入到模具振动成型，得到成型的浇注料；
(3)将成型的浇注料置于干燥处自然养护65h，待用；
(4)将自然养护后的浇注料进行烘烤处理，即可。
其中，烘烤条件如下：按室温-500℃：升温速度为10℃/时，升温至500℃时保温10h。
分别选用实施例1-5生产的浇注料以及对比例1-5生产的浇注料，进行体积密度、线变化率、抗折强度及抗压强度的测试(1500℃/3h)。
表1各试验参数比对
Figure RE-GDA0002694491110000141
Figure RE-GDA0002694491110000151
与对比例1-5相比，本发明中实施例1-3生产的浇注料具有良好的性能优势，体积密度、线变化率、抗折强度及抗压强度等试验参数均体现了显著性差异。本发明中创新地引入白刚玉、硅酸锌锆粉、纳米碳化硅、复合稀土氧化物，这些物质可产生协同增效的作用，不仅改变浇注料的组织结构，提升其体积密度，而且还对抗压/抗折等参数有着良好的改善作用；同时，本发明涉及的制备方法中采用的烘烤方式，也可改善浇注料的性能。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种窑炉用石质浇注料，其特征在于：以重量份计，包括以下原料：
白刚玉 50-60份，
电熔莫来石 3-6份，
烧结镁砂 10-15份，
红柱石 1-4份，
硅酸锌锆粉 2-5份，
纳米碳化硅 1-3份，
铝酸钙水泥 20-30份，
永吉黏土 3-8份，
复合稀土氧化物 0.5-1.5份，
减水剂 0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的一种窑炉用石质浇注料，其特征在于：以重量份计，包括以下原料：
白刚玉 55份，
电熔莫来石 5份，
烧结镁砂 12份，
红柱石 2份，
硅酸锌锆粉 3份，
纳米碳化硅 2份，
铝酸钙水泥 25份，
永吉黏土 5份，
复合稀土氧化物 1份，
减水剂 0.8份。
3.根据权利要求1所述的一种窑炉用石质浇注料，其特征在于：所述的复合稀土氧化物由质量比为5:3的氧化钇和氧化铈组成。
4.根据权利要求1所述的一种窑炉用石质浇注料，其特征在于：所述减水剂为聚磷酸盐、聚羧酸或分散氧化铝系高效减水剂中的一种或几种任意比例的混合。
5.根据权利要求1所述的一种窑炉用石质浇注料，其特征在于：所述的白刚玉由质量比为1:1的白刚玉颗粒和白刚玉细粉组成，其中，白刚玉颗粒的粒径为2-5mm，白刚玉细粉的粒径为150-250目。
6.根据权利要求1所述的一种窑炉用石质浇注料，其特征在于：
所述的电熔莫来石的粒径为3-6mm，
所述的烧结镁砂的粒度为3mm-6mm，
所述的红柱石的粒度为3mm-6mm，
所述的硅酸锌锆粉的粒径为200-300目，
所述的纳米碳化硅的粒径为10-40nm，
所述的铝酸钙水泥的粒度为5mm-10mm。
7.一种如权利要求1-6任意一项所述的窑炉用石质浇注料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取白刚玉、电熔莫来石、烧结镁砂、红柱石、硅酸锌锆粉、纳米碳化硅、铝酸钙水泥、永吉黏土、复合稀土氧化物和减水剂，备用；
(2)将原料混合均匀后加水搅拌均匀后加入到模具振动成型，得到成型的浇注料；
(3)将成型的浇注料置于干燥处自然养护60-70h，待用；
(4)将自然养护后的浇注料进行烘烤处理，即可。
8.根据权利要求7所述的一种窑炉用石质浇注料的制备方法，其特征在于，烘烤条件如下：按室温-100℃：升温速度为10℃/时，升温至100℃后，保温1-3h；100-300℃：升温速度15℃/时，升温至300℃时保温4-6h；300-500℃：升温速度20℃/时，升温至500℃时保温8-12h。
9.根据权利要求8所述的一种窑炉用石质浇注料的制备方法，其特征在于，烘烤条件如下：按室温-100℃：升温速度为10℃/时，升温至100℃后，保温2h；100-300℃：升温速度15℃/时，升温至300℃时保温5h；300-500℃：升温速度20℃/时，升温至500℃时保温10h。
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