CN113943148B - 一种可以长时间保存的含石墨耐火泥及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以长时间保存的含石墨耐火泥，原料组成为：高铝矾土熟料颗粒5～10％，高铝矾土熟料粉40～50％，电熔刚玉粉10～25％，氧化铝微粉5～10％，蓝晶石粉3～6％，球黏土6～7％，鳞片石墨4～8％，土状石墨2～4％，钠基膨润土1～4％；外加添加剂：羟丙基甲基纤维素0.1～0.3％、山梨酸钾0.1～0.2％、水16～19％、甘油4～5％。本发明采用耐火泥预制干粉和耐火泥加水搅拌两步生产工艺，可以保证耐火泥的均匀性和质量稳定性，保证了耐火泥的粘性和塑性。所得耐火泥保存时间长、可以存放4‑6个月，塑性良好，而且抗钢水侵蚀优良，不与其他耐材烧结，易清理。

Description

一种可以长时间保存的含石墨耐火泥及制备方法

技术领域

本发明涉及一种可以长时间保存的含石墨耐火泥及制备方法，属于耐火材料技术领域。

背景技术

耐火泥又称火泥或接缝料(粉装物)，由耐火粉料、结合剂和外加剂组成，用作耐火制品砌体的砌缝材料。按材质可分为黏土质耐火泥、高铝质耐火泥、硅质耐火泥和含碳耐火泥等。滑动水口是炼钢连铸用功能耐火材料，使用条件苛刻，其直接影响连铸的安全生产。生产使用时滑板与上水口、滑板与下水口、上水口与座砖需用耐火泥进行添缝，使其成为密封通道。

含石墨耐火泥具有良好的高温性能和抗钢水侵蚀性能，不易被钢水和熔渣润湿、热膨胀系数小及热导率高的特点，可显著提高耐火材料的抗渣蚀能力与热震稳定性，因此，广泛应用于滑动水口的安装。但是，石墨的润滑性和对水不浸润性能，使得含石墨耐火泥的塑性不好保证。另外，火泥长时间存放，又会出现泌水和塑性降低等问题。因此，如何在保证耐火泥基本物理性能的同时提高耐火泥的存放时间，为现阶段的研究重点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可以长时间保存的含石墨耐火泥及制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种可以长时间保存的含石墨耐火泥，按重量百分比计，原料组成为：高铝矾土熟料颗粒5％～10％，高铝矾土熟料粉40％～50％，电熔刚玉粉10％～25％，氧化铝微粉5％～10％，蓝晶石粉3％～6％，球黏土6％～7％，鳞片石墨4％～8％，土状石墨2％～4％，钠基膨润土1％～4％，上述原料总量为100％；外加占上述原料总量的添加剂：羟丙基甲基纤维素0.1％～0.3％、山梨酸钾0.1％～0.2％、水16％～19％、甘油4％～5％。

所述高铝矾土熟料颗粒的质量标准为Al₂O₃≥86％，Fe₂O₃≤1.8％，粒度≤0.2mm；高铝矾土熟料粉的质量标准为Al₂O₃≥86％，Fe₂O₃≤1.8％，粒度≤200目。

所述电熔刚玉粉的质量标准为Al₂O₃≥99％，Fe₂O₃≤0.3％，粒度≤325目。

所述氧化铝微粉的质量标准为Al₂O₃≥99.2％，Fe₂O₃≤0.1％，粒度为2μm～3μm；蓝晶石粉的质量标准为Al₂O₃≥50％，Fe₂O₃≤1.0％，粒度≤80目。

所述球黏土的质量标准为Al₂O₃≥30％，Fe₂O₃≤2.0％，粒度≤200目；钠基膨润土的质量标准为SiO₂≥50％，Fe₂O₃≤3.0％，粒度≤200目。

所述鳞片石墨为-195鳞片石墨，质量标准为固定碳≥95％，挥发份≤1.2％，粒度≤100目；土状石墨的质量标准为固定碳≥70％，粒度≤200目。

所述羟丙基甲基纤维素的质量标准为：水中不溶物≤0.5％，pH值为4.0～8.0。

可以长时间保存的含石墨耐火泥的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配比称取各原料；

(2)将高铝矾土熟料颗粒、高铝矾土熟料粉、电熔刚玉粉、氧化铝微粉、蓝晶石粉、球黏土、纳基膨润土、鳞片石墨、土状石墨，外加剂羟丙基甲基纤维素和山梨酸钾，一同加入双螺旋锥形搅拌机搅拌20min，放出搅拌机下部重量为5％的混合粉料，重新加入双螺旋锥形搅拌机中继续搅拌10min，制成耐火泥细粉，备用；

(3)将上述耐火泥细粉加入强制搅拌机内，缓慢均匀的加水，充分搅拌20min后，再加入甘油搅拌10min，即制得耐火泥成品。

本发明有益效果：

1、本发明以高铝矾土熟料、电熔刚玉粉和鳞片石墨为耐火泥的主要原料，添加球黏土、钠基膨润土、羟丙基甲基纤维素、山梨酸钾为辅助原料，能明显改善含石墨火泥的塑性，使得塑性在较长时间内保持不变，从而提高火泥的存放时间，保证耐火泥的使用性能。本发明所得耐火泥保存时间长、可以存放4-6个月，塑性良好，而且抗钢水侵蚀优良，不与其他耐材烧结，易清理。

2、本发明耐火泥原料选用高品位高铝矾土，可以保证耐火泥的高温性能，同时均衡材料成本；选用电熔刚玉进一步提高耐火泥的高温性能，同时电熔刚玉较致密吸水率低，能减少水的加入量，提高耐火泥的抗侵蚀性能；氧化铝微粉具有良好的烧结性能，高温下与球黏土、钠基膨润土中的二氧化硅反应形成莫来石，能降低耐火泥的收缩量；蓝晶石具有热膨胀性能，进一步降低耐火泥的收缩量；球黏土具有良好的塑性和粘性，保证耐火泥的施工性能；钠基膨润土具有较好的保湿性能，提高耐火泥的保存性能，但由于其铁含量和吸水率高，不宜多加；石墨可以进一步提高耐火泥的高温性能、抗钢水侵蚀性能、热震稳定性等性能，同时，添加石墨后耐火泥烧结性能降低，方便使用后的清理；羟丙基甲基纤维素可以提高耐火泥的粘性和保水性，保证耐火泥的施工性能和存放时间；山梨酸钾保证耐火泥长时间存放不霉变；甘油可以提高耐火泥的塑性和保湿性。

3、本发明采用耐火泥预制干粉和耐火泥加水搅拌两步生产工艺，可以保证耐火泥的均匀性和质量稳定性。双螺旋锥形搅拌机可以使各原料充分混合均匀，强制搅拌机可以保证耐火泥在高粘性下的充分搅拌，保证了耐火泥的粘性和塑性。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例1

一种可以长时间保存的含石墨耐火泥，按重量百分比计，原料组成为：高铝矾土熟料颗粒5％，高铝矾土熟料粉47％，电熔刚玉粉25％，氧化铝微粉6％，蓝晶石粉4％，球黏土6％，-195鳞片石墨4％，土状石墨2％，钠基膨润土1％；外加占上述原料总量的添加剂：羟丙基甲基纤维素0.1％，山梨酸钾0.1％，水16％，甘油4％。

各原料的质量标准及粒度要求如下：

高铝矾土熟料颗粒：Al₂O₃≥86％，Fe₂O₃≤1.8％，粒度为≤0.2mm；

高铝矾土熟料粉：Al₂O₃≥86％，Fe₂O₃≤1.8％，粒度为≤200目。

电熔刚玉粉：Al₂O₃≥99％，Fe₂O₃≤0.3％，粒度为≤325目。

氧化铝微粉：Al₂O₃≥99.2％，Fe₂O₃≤0.1％，粒度为2-3μm；

蓝晶石粉：Al₂O₃≥50％，Fe₂O₃≤1.0％，粒度为≤80目。

球黏土：Al₂O₃≥30％，Fe₂O₃≤2.0％，粒度为≤200目；

钠基膨润土：SiO₂≥50％，Fe₂O₃≤3.0％，粒度为≤200目。

-195鳞片石墨：固定碳≥95％，挥发份≤1.2％，粒度为≤100目；

土状石墨：固定碳≥70％，粒度为≤200目。

羟丙基甲基纤维素：水中不溶物≤0.5％，pH值为4.0～8.0。

该石墨耐火泥的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配比称取各原料；

(2)将高铝矾土熟料颗粒、高铝矾土熟料粉、电熔刚玉粉、氧化铝微粉、蓝晶石粉、球黏土、纳基膨润土、-195鳞片石墨、土状石墨，外加剂羟丙基甲基纤维素和山梨酸钾，一同加入双螺旋锥形搅拌机搅拌20min，放出搅拌机下部重量为5％的混合粉料，重新加入双螺旋锥形搅拌机中继续搅拌10min，制成耐火泥细粉，备用；

(3)将上述耐火泥细粉加入强制搅拌机(结合耐火泥用量，可根据搅拌机大小可以定量分批加入)内，缓慢均匀的加水，充分搅拌20min后，再加入原料甘油搅拌10min，即制得耐火泥成品，使用塑料袋包装。

所得耐火泥的物理性能参数如表1。

实施例2

一种可以长时间保存的含石墨耐火泥，按重量百分比计，原料组成为：高铝矾土熟料颗粒8％，高铝矾土熟料粉45％，电熔刚玉粉15％，氧化铝微粉8％，蓝晶石粉6％，球黏土7％，-195鳞片石墨6％，土状石墨3％，钠基膨润土2％；外加占上述原料总量的添加剂：羟丙基甲基纤维素0.2％，山梨酸钾0.2％，水17％，甘油5％。

各原料的质量标准、粒度要求，及制备方法同实施例1。所得耐火泥的物理性能参数如表1。

实施例3

一种可以长时间保存的含石墨耐火泥，按重量百分比计，原料组成为：高铝矾土熟料颗粒10％，高铝矾土熟料粉41％，电熔刚玉粉10％，氧化铝微粉10％，蓝晶石粉6％，球黏土7％，-195鳞片石墨8％，土状石墨4％，钠基膨润土4％；外加占上述原料总量的添加剂：羟丙基甲基纤维素0.3％，的山梨酸钾0.2％，水19％，甘油5％。

各原料的质量标准、粒度要求，及制备方法同实施例1。所得耐火泥的性能参数如表1。

对比例1

一种含石墨耐火泥，按重量百分比计，原料组成为：高铝矾土熟料颗粒10％，高铝矾土熟料粉44％，电熔刚玉粉15％，氧化铝微粉10％，蓝晶石粉3％，球黏土10％，-195鳞片石墨6％，土状石墨2％；外加占上述原料总量的添加剂：2％的黄糊精，25％的水。

各原料的质量标准、粒度要求及制备方法参考实施例1。所得耐火泥的性能参数如下表1。

表1本发明的耐火泥产品的性能

项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					Al2O3(％)	74.7	69.3	65.4	72.3
C(％)	4.5	6.7	9.1	5.8
					1500℃×3h(埋碳)线变化(％)	-3.6	-3.4	-3.3	-3.7
1500℃×3h(埋碳)常温抗折强度(MPa)	8.3	6.1	5.4	7.8
					存放时间(月)	5-6	5-6	4-5	小于1

比较可看出，本发明的耐火泥存放时间明显优于对比例，其他性能指标均满足使用要求。对比例的耐火泥使用时粘性较差，施工性能不好，而且在存放25天后耐火泥出现分层且有沉淀，无法继续使用，存放时间较短。

Claims (8)

1.一种可以长时间保存的含石墨耐火泥，其特征在于，按重量百分比计，原料组成为：高铝矾土熟料颗粒5％～10％，高铝矾土熟料粉40％～50％，电熔刚玉粉10％～25％，氧化铝微粉5％～10％，蓝晶石粉3％～6％，球黏土6％～7％，鳞片石墨4％～8％，土状石墨2％～4％，钠基膨润土1％～4％，上述原料总量为100％；外加占上述原料总量的添加剂：羟丙基甲基纤维素0.1％～0.3％、山梨酸钾0.1％～0.2％、水16％～19％、甘油4％～5％。

2.如权利要求1所述的可以长时间保存的含石墨耐火泥，其特征在于，所述高铝矾土熟料颗粒的质量标准为Al₂O₃≥86％，Fe₂O₃≤1.8％，粒度≤0.2mm；高铝矾土熟料粉的质量标准为Al₂O₃≥86％，Fe₂O₃≤1.8％，粒度≤200目。

3.如权利要求1所述的可以长时间保存的含石墨耐火泥，其特征在于，所述电熔刚玉粉的质量标准为Al₂O₃≥99％，Fe₂O₃≤0.3％，粒度≤325目。

4.如权利要求1所述的可以长时间保存的含石墨耐火泥，其特征在于，所述氧化铝微粉的质量标准为Al₂O₃≥99.2％，Fe₂O₃≤0.1％，粒度为2μm～3μm；蓝晶石粉的质量标准为Al₂O₃≥50％，Fe₂O₃≤1.0％，粒度≤80目。

5.如权利要求1所述的可以长时间保存的含石墨耐火泥，其特征在于，所述球黏土的质量标准为Al₂O₃≥30％，Fe₂O₃≤2.0％，粒度≤200目；钠基膨润土的质量标准为SiO₂≥50％，Fe₂O₃≤3.0％，粒度≤200目。

6.如权利要求1所述的可以长时间保存的含石墨耐火泥，其特征在于，所述鳞片石墨为-195鳞片石墨，质量标准为固定碳≥95％，挥发份≤1.2％，粒度≤100目；土状石墨的质量标准为固定碳≥70％，粒度≤200目。

7.如权利要求1所述的可以长时间保存的含石墨耐火泥，其特征在于，所述羟丙基甲基纤维素的质量标准为：水中不溶物≤0.5％，pH值为4.0～8.0。

8.如权利要求1-7任一项所述的可以长时间保存的含石墨耐火泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按配比称取各原料；

(2)将高铝矾土熟料颗粒、高铝矾土熟料粉、电熔刚玉粉、氧化铝微粉、蓝晶石粉、球黏土、纳基膨润土、鳞片石墨、土状石墨，外加剂羟丙基甲基纤维素和山梨酸钾，一同加入双螺旋锥形搅拌机搅拌20min，放出搅拌机下部重量为5％的混合粉料，重新加入双螺旋锥形搅拌机中继续搅拌10min，制成耐火泥细粉，备用；

(3)将上述耐火泥细粉加入强制搅拌机内，缓慢均匀的加水，充分搅拌20min后，再加入甘油搅拌10min，即制得耐火泥成品。