CN114014666A - 一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料 - Google Patents

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Abstract

一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，该耐火浇注料由耐火骨料、耐火粉料、结合剂和添加剂制成，按照重量比，所述耐火骨料由32‑38份刚玉‑莫来石质废窑具颗粒和20‑24份反应烧结碳化硅废窑具颗粒组成；所述耐火粉料由5‑10份刚玉‑莫来石质废窑具细粉、19‑23份反应烧结碳化硅废窑具细粉、7‑12份氮化物细粉以及2.5‑3.5份矾酸酐细粉组成，所述结合剂的加入量为8‑12份，所述添加剂的加入量为1.4‑2.1份。本发明旨在解决目前用作水泥窑烟室部位与上升烟道内衬的耐火浇注料，在协同处置固废时易结皮、易蚀损、使用寿命短的问题。

Description

一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料
技术领域
本发明涉及不定形耐火材料领域，具体的说是一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料。
背景技术
目前，利用水泥窑协同处置固废是固废处理的重要途径之一。但是，由于工业与生活垃圾在水泥窑中的处理会带入较多的碱、氯、硫等挥发性有害元素，它们在水泥窑系统的窑尾烟室、分解炉、预热器等部位循环富集，一方面加剧了对相关部位耐火材料的化学侵蚀，同时它们还易与水泥熟料、耐火材料发生反应，生成钙明矾石、硅方解石、硫硅钙石等低熔物，造成严重结皮，甚至堵塞，影响窑的正常运行。因此，协同处置固废对窑衬耐火材料的抗侵蚀性和抗结皮性提出了更高要求。
水泥窑系统的烟室及上升烟道位于回转窑窑尾。一些含水率较高的污泥等固废通常被投入烟室进行处理。对于这种协同处置固废水泥窑的烟室和上升烟道而言，它们的工况主要是：环境湿度较大，烟气温度较高(通常介于1000～1150℃，大多为1050～1100℃)；由固废焚烧和水泥生料煅烧产生的挥发性碱、氯、硫等离子大量富集。窑气中的这些硫酸碱、氯化碱在对内衬耐火材料形成强烈侵蚀作用的同时，也会粘附于生料颗粒和窑气中的粉尘上并附着于内衬耐火材料上，从而产生结皮。因此，要求烟室部位及上升烟道的内衬工作层耐火材料应具有良好的抗化学侵蚀性、抗结皮性和中温力学强度。
目前，烟室部位和上升烟道的工作衬仍然大多采用铝酸盐水泥结合的含SiC高铝质抗结皮耐火浇注料，这些高铝SiC质抗结皮耐火浇注料虽然具有较好的抗结皮性，但因不是专门针对协同处置固废情况研制的，没有考虑到水泥窑协同处置固废带来的恶劣侵蚀性环境，使得它们在协同处置固废水泥窑上使用时，短时间内就容易出现侵蚀损毁的问题。此外，水泥结合的浇注料还存在两个严重问题：一是水泥水化产物会阻塞浇注料的内部孔隙气道，使浇注料在烘烤时必须严格控制升温速度，否则容易形成很高的内部蒸汽压力而产生爆裂，进而更加剧浇注料的蚀损；二是在1100℃以下的烘烤升温过程中，由于水化产物分解脱水、水化结合作用失效，会造成浇注料的中低温强度大幅下降。因此，铝酸盐水泥结合浇注料的养护工艺复杂，养护周期长，脱水过程中强度下降明显，容易出现裂纹甚至爆裂剥落。
发明内容
本发明提供一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，旨在解决目前用作水泥窑烟室部位与上升烟道内衬的耐火浇注料，在协同处置固废时因为前述的恶劣使用环境导致易结皮、易蚀损、使用寿命短的问题。
为了解决以上技术问题，本发明采用的具体方案为：一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，由耐火骨料、耐火粉料、结合剂和添加剂制成，其特征在于，按照重量比，所述耐火骨料由32-38份刚玉-莫来石质废窑具颗粒和20-24份反应烧结碳化硅废窑具颗粒组成；所述耐火粉料由5-10份刚玉-莫来石质废窑具细粉、19-23份反应烧结碳化硅废窑具细粉、7-12份氮化物细粉以及2,5-3.5份矾酸酐细粉组成，所述结合剂的加入量为8-12份，所述添加剂的加入量为1.4-2.1份。
所述反应烧结碳化硅废窑具颗粒和反应烧结碳化硅废窑具细粉均为自结合式，即它们都是由β-SiC结合α-SiC形成的陶瓷废窑具经破粉碎加工而成。
所述耐火粉料中还含有2-5份的氧化铝微粉和1-4份的氧化硅微粉。
所述刚玉-莫来石质废窑具颗粒和刚玉-莫来石质废窑具细粉的成分中均含Al2O3≥87％，SiO2≤10％，Fe2O3≤1.0％；所述反应烧结碳化硅废窑具颗粒和反应烧结碳化硅废窑具细粉的成分中均含SiC≥85％，Si 8～10％，所述氮化物细粉的成分中含Si2N2O 65～70％、Si3N4 16～23％、SiC 4～6％、Si 11～13％，所述矾酸酐细粉的成分中含V2O5≥98％。
所述耐火骨料的粒度有两种，分别为3≤d1＜6mm和1≤d2＜3mm，它们分别占耐火骨料用量的50-60％和40-50％；所述耐火粉料中刚玉-莫来石质废窑具细粉的粒度有三种：分别为0.074≤d1＜1mm、d2＜0.074mm和d3≤0.043mm，它们分别占刚玉-莫来石质废窑具细粉用量的10-15％、60-65％和20-25％；耐火粉料中反应烧结碳化硅废窑具细粉的粒度有两种，分别为0.074≤d1＜1mm和d2＜0.074mm，它们分别占反应烧结碳化硅废窑具细粉用量的30-35％和65-70％；氮化物细粉和的矾酸酐细粉的粒度均为d≤0.063mm。
所述结合剂为液态氧化硅溶胶，其固相SiO2含量为30-40％，(K2O+Na2O)＜0.4％，密度为1.20-1.26g/cm3，pH值为9-11。
所述添加剂包括0.05-0.10份分散剂，0.35-0.5份促硬剂，和1.0-1.5份增强剂；所述的分散剂是总磷酸盐含量≥68％的六偏磷酸钠，促硬剂是MgO含量≥97％、粒度d≤0.043mm的烧结镁砂细粉，增强剂是耐热钢纤维。
与现有技术比较，本发明采用的技术方案具有以下积极效果：一是本发明对陶瓷生产中产生量较大的刚玉-莫来石质废窑具和反应烧结碳化硅废窑具进行了资源化利用，既消除了它们对生态环境的危害，降低了浇注料的生产成本，又有利于提高浇注料的抗化学侵蚀和抗结皮性能。同时值得指出的是，反应烧结碳化硅废窑具中除含有大量碳化硅外，还有一定量的单质硅；单质硅可充当碳化硅的抗氧化剂，保护碳化硅高温时免于被氧化，而相当量碳化硅的存在可以确保浇注料抗结皮性良好。另外，废刚玉-莫来石质废窑具的矿物组成主要是刚玉，它是1100℃以下的环境中抗碱和硫、氯侵蚀性最好的物相。二是使用了一种由碳热还原氮化单质硅制备的氮化物细粉，这种氮化物细粉主要由氧氮化硅(Si2N2O)组成，此外还含有少量氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)和单质硅；其中氧氮化硅的化学稳定性极好，它的引入对增强浇注料的抗侵蚀性极为有利；单质硅则起保护碳化硅免于被氧化的作用；三是建设性地使用了矾酸酐，确保了浇注料在工作温度(～1100℃)下的结构强度。矾酸酐(V2O5)的引入既有利于浇注料于较低温度下产生较好烧结，也可望促使浇注料基质中形成莫来石结合相，从而提高浇注料的强度。这是因为矾酸酐的熔点只有690℃，当矾酸酐熔融后，V2O5容易与SiO2、Al2O3形成低共熔体，在低温共熔体中促使Si—O和Al—O键发生断裂、迁移和重组,并在局部达到莫来石的组成要求，从而降低莫来石的形成势垒，同时促进浇注料的烧结。四是根据Andreasen连续颗粒堆积理论进行的从粗骨料(3≤d1＜6mm)到微粉(d≤3～5μm)的多级颗粒级配设计，可以确保浇注料获得足够大的体积密度和最小的显气孔率，从而尽可能地增大系统中挥发性碱、氯、硫等离子的内侵阻力，提高浇注料的抗化学侵蚀性。五是本发明耐火浇注料配制过程简单，产品质量易控。此外，硅溶胶结合剂及促硬剂的采用，既确保了浇注料具有良好的快速烘烤性能，能够缩短浇注料成型之后的养护时间，又能够保证浇注料具有足够的脱模强度和烘烤过程中产生足够的中低温强度，从而最终保证本发明浇注料在其使用温度(1100℃左右)条件下具有足够高的力学强度。
总之，本发明制备的耐火浇注料在协同处置固废水泥窑烟室部位使用时具有良好的抗侵蚀、抗结皮、耐磨损和烘烤干燥性能，以及足够高的中低温力学强度，且生产成本低、过程简单易控。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述，但并非对本发明保护范围的限制。
为避免重复赘述，先将本发明具体实施例所涉及到的有关技术参数统一阐明如下：
按照质量百分比，所述刚玉-莫来石质废窑具颗粒和刚玉-莫来石质废窑具细粉的成分中均含Al2O3≥87％，SiO2≤10％，Fe2O3≤1.0％；所述反应烧结碳化硅废窑具颗粒和反应烧结碳化硅废窑具细粉的成分中均含SiC≥85％，Si 8～10％；所述氮化物细粉的成分中含Si2N2O 65～70％、Si3N4 16～23％、SiC 4～6％、Si 11～13％，所述矾酸酐细粉的成分中含V2O5≥98％。
按照质量百分比，氧化铝微粉的Al2O3含量≥98.5％，粒度≤5μm；氧化硅微粉的SiO2含量≥96.5％，粒度≤3μm。
所述耐火骨料的粒度有两种，分别为3≤d1＜6mm和1≤d2＜3mm，它们分别占耐火骨料用量的50-60％和40-50％；所述耐火粉料中刚玉-莫来石质废窑具细粉的粒度有三种：分别为0.074≤d1＜1mm、d2＜0.074mm和d3≤0.043mm，它们分别占刚玉-莫来石质废窑具细粉用量的10-15％、60-65％和20-25％；耐火粉料中反应烧结碳化硅废窑具细粉的粒度有两种，分别为0.074≤d1＜1mm和d2＜0.074mm，它们分别占反应烧结碳化硅废窑具细粉用量的30-35％和65-70％；氮化物细粉和矾酸酐细粉的粒度均为d≤0.063mm。
所述结合剂为液态氧化硅溶胶，其固相SiO2含量为30-40％，(K2O+Na2O)＜0.4％，密度为1.20-1.26g/cm3，pH值为9-11。
按照质量百分比，所述的分散剂是总磷酸盐(以P2O5计)含量≥68％的六偏磷酸钠，促硬剂是MgO含量≥97％、粒度d≤0.043mm的烧结镁砂细粉，增强剂是耐热钢纤维。
本发明中采用的废窑具包括反应烧结碳化硅废窑具和刚玉-莫来石质废窑具，其中，反应烧结碳化硅废窑具为自结合式碳化硅废窑具，即由β-SiC结合α-SiC制成的陶瓷废窑具。所述反应烧结碳化硅废窑具颗粒(简称SC颗粒)、刚玉-莫来石质废窑具颗粒(简称CM颗粒)、刚玉-莫来石质废窑具细粉(简称CM细粉)、反应烧结碳化硅废窑具细粉(简称SC细粉)均由相应的废窑具加工处理制成。
实施例1
一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，由耐火骨料、耐火粉料、结合剂和添加剂组成。其制备方法包含以下步骤：
(1)各种原料按重量比(下同)，首先分别称取5份CM细粉、23份SC细粉、10份氮化物细粉、3份氧化铝微粉、4份氧化硅微粉、0.05份六偏磷酸钠、0.35份镁砂细粉、2.6份矾酸酐细粉，将它们装入混料罐(桶)中混合均匀，得到预混合粉料。
(2)分别称取32份CM颗粒、23份SC颗粒及1份耐热钢纤维，并将它们倒入搅拌机中混合均匀；然后加入上述步骤(1)得到的预混合粉料并继续混合均匀，得到固相混合料。
(3)称取8份液体结合剂硅溶胶，然后在持续搅拌的情况下将硅溶胶匀速加入到上述步骤(2)得到的固相混合料中并搅拌均匀，即得到本发明浇注料。
将本实施例中制得的浇注料进行振动浇注成型，室温下养护24-32h后脱模，再经110℃烘烤24h，然后在1100℃下煅烧3h后自然冷却，最后分别测定浇注料热处理后的抗折强度和耐压强度。另外，对实施例中的浇注料还进行了抗侵蚀和抗结皮性能测试。抗侵蚀实验采取静态坩埚法，实验条件为1200℃×6h，以浇注料坩埚试样受侵蚀的平均深度来评价其抗侵蚀性。抗结皮性则通过测定试样的劈裂抗拉强度来评价，即在两个同配方的浇注料试块中间夹入2mm厚的结皮料制成“三明治”试样，再将其进行1200℃×6h热处理后冷却至室温，然后按照GB/T 50081–2002《普通混凝土力学性能试验方法》测定试块与结皮料之间的劈裂抗拉强度。劈裂抗拉强度越小，意味着浇注料的抗结皮性越好。另外，抗侵蚀实验或抗结皮实验所用的渣样(或结皮料)由水泥生料和取自污水处理厂的干燥污泥、KCl、K2SO4按5:3:1:1的质量比配成。
经检测，本实施例浇注料经110℃×24h干燥后的冷态抗折和耐压强度分别为4.6MPa和46.6MPa。经1100℃×3h煅烧后的冷态抗折和耐压强度分别为14.3MPa和124.9MPa，它们均优于现有的水泥结合高铝SiC质抗碱抗结皮浇注料(以下简称“现有浇注料”)的强度指标。1200℃×6h的平均侵蚀深度由现有浇注料的8.5mm左右减小到6.3mm，且试样无裂纹；1200℃×6h的冷态平均劈裂抗拉强度由现有浇注料的0.90MPa降低到0.61MPa。
实施例2
一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，由耐火骨料、耐火粉料、结合剂和添加剂组成。其制备方法包含以下步骤：
(1)各种原料按重量比(下同)，首先分别称取9份CM细粉、19份SC细粉、7份氮化物细粉、5份氧化铝微粉、4份氧化硅微粉、0.1份六偏磷酸钠、0.5份镁砂细粉、2.5份矾酸酐细粉，将它们装入混料罐(桶)中混合均匀，得到预混合粉料。
(2)分别称取33份CM颗粒、23份SC颗粒及1.5份耐热钢纤维，并将它们倒入搅拌机中混合均匀；然后加入上述步骤(1)得到的预混合粉料并继续混合均匀，得到固相混合料。
(3)称取12份液体结合剂硅溶胶，然后在持续搅拌的情况下将硅溶胶匀速加入到上述步骤(2)得到的固相混合料中并搅拌均匀，即得到本发明浇注料。
按照实施例1中的试验方法进行检测，经检测，本实施例浇注料经110℃×24h干燥后的冷态抗折和耐压强度分别为5.5MPa和47.4MPa。经1100℃×3h煅烧后的冷态抗折和耐压强度分别为14.6MPa和125.4MPa，它们均优于现有的水泥结合高铝SiC质抗碱抗结皮浇注料(以下简称“现有浇注料”)的强度指标。1200℃×6h的平均侵蚀深度由现有浇注料的8.5mm左右减小到6.8mm，且试样无裂纹；1200℃×6h的冷态平均劈裂抗拉强度由现有浇注料的0.90MPa降低到0.63MPa。
实施例3
一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，由耐火骨料、耐火粉料、结合剂和添加剂组成。其制备方法包含以下步骤：
(1)各种原料按重量比(下同)，首先分别称取8份CM细粉、21份SC细粉、8份氮化物细粉、2份氧化铝微粉、3份氧化硅微粉、0.08份六偏磷酸钠、0.4份镁砂细粉、2.7份矾酸酐细粉，将它们装入混料罐(桶)中混合均匀，得到预混合粉料。
(2)分别称取38份CM颗粒、20份SC颗粒及1.3份耐热钢纤维，并将它们倒入搅拌机中混合均匀；然后加入上述步骤(1)得到的预混合粉料并继续混合均匀，得到固相混合料。
(3)称取9份液体结合剂硅溶胶，然后在持续搅拌的情况下将硅溶胶匀速加入到上述步骤(2)得到的固相混合料中并搅拌均匀，即得到本发明浇注料。
按照实施例1中的试验方法进行检测，经检测，本实施例浇注料经110℃×24h干燥后的冷态抗折和耐压强度分别为5.4MPa和46.9MPa。经1100℃×3h煅烧后的冷态抗折和耐压强度分别为14.5MPa和123.5MPa，它们均优于现有的水泥结合高铝SiC质抗碱抗结皮浇注料(以下简称“现有浇注料”)的强度指标。1200℃×6h的平均侵蚀深度由现有浇注料的8.5mm左右减小到6.1mm，且试样无裂纹；1200℃×6h的冷态平均劈裂抗拉强度由现有浇注料的0.90MPa降低到0.58MPa。
实施例4
一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，由耐火骨料、耐火粉料、结合剂和添加剂组成。其制备方法包含以下步骤：
(1)各种原料按重量比(下同)，首先分别称取7份CM细粉、22份SC细粉、9份氮化物细粉、3份氧化铝微粉、2份氧化硅微粉、0.06份六偏磷酸钠、0.4份镁砂细粉、2.8份矾酸酐细粉，将它们装入混料罐(桶)中混合均匀，得到预混合粉料。
(2)分别称取36份CM颗粒、21份SC颗粒及1.2份耐热钢纤维，并将它们倒入搅拌机中混合均匀；然后加入上述步骤(1)得到的预混合粉料并继续混合均匀，得到固相混合料。
(3)称取9份液体结合剂硅溶胶，然后在持续搅拌的情况下将硅溶胶匀速加入到上述步骤(2)得到的固相混合料中并搅拌均匀，即得到本发明浇注料。
按照实施例1中的试验方法进行检测，经检测，本实施例浇注料经110℃×24h干燥后的冷态抗折和耐压强度分别为5.5MPa和48.1MPa。经1100℃×3h煅烧后的冷态抗折和耐压强度分别为15.0MPa和125.7MPa，它们均优于现有的水泥结合高铝SiC质抗碱抗结皮浇注料(以下简称“现有浇注料”)的强度指标。1200℃×6h的平均侵蚀深度由现有浇注料的8.5mm左右减小到5.9mm，且试样无裂纹；1200℃×6h的冷态平均劈裂抗拉强度由现有浇注料的0.90MPa降低到0.56MPa。
实施例5
一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，由耐火骨料、耐火粉料、结合剂和添加剂组成。其制备方法包含以下步骤：
(1)各种原料按重量比(下同)，首先分别称取9份CM细粉、23份SC细粉、11份氮化物细粉、2份氧化铝微粉、2份氧化硅微粉、0.07份六偏磷酸钠、0.45份镁砂细粉、3份矾酸酐细粉，将它们装入混料罐(桶)中混合均匀，得到预混合粉料。
(2)分别称取32份CM颗粒、21份SC颗粒及1.1份耐热钢纤维，并将它们倒入搅拌机中混合均匀；然后加入上述步骤(1)得到的预混合粉料并继续混合均匀，得到固相混合料。
(3)称取10份液体结合剂硅溶胶，然后在持续搅拌的情况下将硅溶胶匀速加入到上述步骤(2)得到的固相混合料中并搅拌均匀，即得到本发明浇注料。
按照实施例1中的试验方法进行检测，经检测，本实施例浇注料经110℃×24h干燥后的冷态抗折和耐压强度分别为5.8MPa和48.7MPa。经1100℃×3h煅烧后的冷态抗折和耐压强度分别为14.9MPa和131.2MPa，它们均优于现有的水泥结合高铝SiC质抗碱抗结皮浇注料(以下简称“现有浇注料”)的强度指标。1200℃×6h的平均侵蚀深度由现有浇注料的8.5mm左右减小到5.6mm，且试样无裂纹；1200℃×6h的冷态平均劈裂抗拉强度由现有浇注料的0.90MPa降低到0.50MPa。
实施例6
一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，由耐火骨料、耐火粉料、结合剂和添加剂组成。其制备方法包含以下步骤：
(1)各种原料按重量比(下同)，首先分别称取6份CM细粉、20份SC细粉、12份氮化物细粉、4份氧化铝微粉、2份氧化硅微粉、0.09份六偏磷酸钠、0.5份镁砂细粉、2.9份矾酸酐细粉，将它们装入混料罐(桶)中混合均匀，得到预混合粉料。
(2)分别称取36份CM颗粒、20份SC颗粒及1份耐热钢纤维，并将它们倒入搅拌机中混合均匀；然后加入上述步骤(1)得到的预混合粉料并继续混合均匀，得到固相混合料。
(3)称取11份液体结合剂硅溶胶，然后在持续搅拌的情况下将硅溶胶匀速加入到上述步骤(2)得到的固相混合料中并搅拌均匀，即得到本发明浇注料。
按照实施例1中的试验方法进行检测，经检测，本实施例浇注料经110℃×24h干燥后的冷态抗折和耐压强度分别为5.9MPa和48.3MPa。经1100℃×3h煅烧后的冷态抗折和耐压强度分别为14.7MPa和129.6MPa，它们均优于现有的水泥结合高铝SiC质抗碱抗结皮浇注料(以下简称“现有浇注料”)的强度指标。1200℃×6h的平均侵蚀深度由现有浇注料的8.5mm左右减小到6.0mm，且试样无裂纹；1200℃×6h的冷态平均劈裂抗拉强度由现有浇注料的0.90MPa降低到0.54MPa。
实施例7
一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，由耐火骨料、耐火粉料、结合剂和添加剂组成。其制备方法包含以下步骤：
(1)各种原料按重量比(下同)，首先分别称取10份CM细粉、21份SC细粉、7份氮化物细粉、2份氧化铝微粉、1份氧化硅微粉、0.06份六偏磷酸钠、0.35份镁砂细粉、3.1份矾酸酐细粉，将它们装入混料罐(桶)中混合均匀，得到预混合粉料。
(2)分别称取37份CM颗粒、22份SC颗粒及1份耐热钢纤维，并将它们倒入搅拌机中混合均匀；然后加入上述步骤(1)得到的预混合粉料并继续混合均匀，得到固相混合料。
(3)称取8份液体结合剂硅溶胶，然后在持续搅拌的情况下将硅溶胶匀速加入到上述步骤(2)得到的固相混合料中并搅拌均匀，即得到本发明浇注料。
按照实施例1中的试验方法进行检测，经检测，本实施例浇注料经110℃×24h干燥后的冷态抗折和耐压强度分别为5.7MPa和46.5MPa。经1100℃×3h煅烧后的冷态抗折和耐压强度分别为14.1MPa和126.8MPa，它们均优于现有的水泥结合高铝SiC质抗碱抗结皮浇注料(以下简称“现有浇注料”)的强度指标。1200℃×6h的平均侵蚀深度由现有浇注料的8.5mm左右减小到6.1mm，且试样无裂纹；1200℃×6h的冷态平均劈裂抗拉强度由现有浇注料的0.90MPa降低到0.55MPa。
实施例8
一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，由耐火骨料、耐火粉料、结合剂和添加剂组成。其制备方法包含以下步骤：
(1)各种原料按重量比(下同)，首先分别称取7份CM细粉、21份SC细粉、10份氮化物细粉、3份氧化铝微粉、1份氧化硅微粉、0.07份六偏磷酸钠、0.45份镁砂细粉、3.3份矾酸酐细粉，将它们装入混料罐(桶)中混合均匀，得到预混合粉料。
(2)分别称取35份CM颗粒、23份SC颗粒及1.4份耐热钢纤维，并将它们倒入搅拌机中混合均匀；然后加入上述步骤(1)得到的预混合粉料并继续混合均匀，得到固相混合料。
(3)称取12份液体结合剂硅溶胶，然后在持续搅拌的情况下将硅溶胶匀速加入到上述步骤(2)得到的固相混合料中并搅拌均匀，即得到本发明浇注料。
按照实施例1中的试验方法进行检测，经检测，本实施例浇注料经110℃×24h干燥后的冷态抗折和耐压强度分别为6.0MPa和50.6MPa。经1100℃×3h煅烧后的冷态抗折和耐压强度分别为16.0MPa和130.1MPa，它们均优于现有浇注料的强度指标。1200℃×6h的平均侵蚀深度由现有浇注料的8.5mm左右减小到5.2mm，且试样无裂纹；1200℃×6h的冷态平均劈裂抗拉强度由现有浇注料的0.90MPa降低到0.48MPa。
实施例9
一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，由耐火骨料、耐火粉料、结合剂和添加剂组成。其制备方法包含以下步骤：
(1)各种原料按重量比(下同)，首先分别称取6份CM细粉、22份SC细粉、12份氮化物细粉、2份氧化铝微粉、1份氧化硅微粉、0.09份六偏磷酸钠、0.5份镁砂细粉、3.4份矾酸酐细粉，将它们装入混料罐(桶)中混合均匀，得到预混合粉料。
(2)分别称取33份CM颗粒、24份SC颗粒及1.4份耐热钢纤维，并将它们倒入搅拌机中混合均匀；然后加入上述步骤(1)得到的预混合粉料并继续混合均匀，得到固相混合料。
(3)称取11份液体结合剂硅溶胶，然后在持续搅拌的情况下将硅溶胶匀速加入到上述步骤(2)得到的固相混合料中并搅拌均匀，即得到本发明浇注料。
按照实施例1中的试验方法进行检测，经检测，本实施例浇注料经110℃×24h干燥后的冷态抗折和耐压强度分别为6.3MPa和47.7MPa。经1100℃×3h煅烧后的冷态抗折和耐压强度分别为16.3MPa和131.0MPa，它们均优于现有浇注料的强度指标。1200℃×6h的平均侵蚀深度由现有浇注料的8.5mm左右减小到5.4mm，且试样无裂纹；1200℃×6h的冷态平均劈裂抗拉强度由现有浇注料的0.90MPa降低到0.45MPa。
实施例10
一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，由耐火骨料、耐火粉料、结合剂和添加剂组成。其制备方法包含以下步骤：
(1)各种原料按重量比(下同)，首先分别称取7份CM细粉、23份SC细粉、9份氮化物细粉、3份氧化铝微粉、3份氧化硅微粉、0.1份六偏磷酸钠、0.4份镁砂细粉、3.5份矾酸酐细粉，将它们装入混料罐(桶)中混合均匀，得到预混合粉料。
(2)分别称取33份CM颗粒、22份SC颗粒及1.5份耐热钢纤维，并将它们倒入搅拌机中混合均匀；然后加入上述步骤(1)得到的预混合粉料并继续混合均匀，得到固相混合料。
(3)称取10份液体结合剂硅溶胶，然后在持续搅拌的情况下将硅溶胶匀速加入到上述步骤(2)得到的固相混合料中并搅拌均匀，即得到本发明浇注料。
按照实施例1中的试验方法进行检测，经检测，本实施例浇注料经110℃×24h干燥后的冷态抗折和耐压强度分别为6.4MPa和46.2MPa。经1100℃×3h煅烧后的冷态抗折和耐压强度分别为16.5MPa和132.2MPa，它们均优于现有浇注料的强度指标。1200℃×6h的平均侵蚀深度由现有浇注料的8.5mm左右减小到5.5mm，且试样无裂纹；1200℃×6h的冷态平均劈裂抗拉强度由现有浇注料的0.90MPa降低到0.47MPa。
本发明中引入的矾酸酐(V2O5)在协同处置固废水泥窑的烟室部位发生熔融后，V2O5容易与SiO2、Al2O3形成低共熔体，在低温共熔体中促使Si—O和Al—O键发生断裂、迁移和重组,并在局部达到莫来石的组成要求，降低莫来石的形成势垒，同时促进浇注料的烧结，使之产生强度。在引入矾酸酐基础上再加入主要由氧氮化硅(Si2N2O)并含有一定量单质硅组成的氮化物细粉，一方面氧氮化硅的引入对增强浇注料的抗侵蚀性极为有利，另一方面单质硅又能起着保护碳化硅免于被氧化的作用。在矾酸酐和氮化物的双重作用下，使本发明浇注料的各项性能指标均有所提高。通过对以上试验结果进行分析可以得知：实施例5、8、9、10为本发明最优选的实施方案。

Claims (7)

1.一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，由耐火骨料、耐火粉料、结合剂和添加剂制成，其特征在于，按照重量比，所述耐火骨料由32-38份刚玉-莫来石质废窑具颗粒和20-24份反应烧结碳化硅废窑具颗粒组成；所述耐火粉料由5-10份刚玉-莫来石质废窑具细粉、19-23份反应烧结碳化硅废窑具细粉、7-12份氮化物细粉以及2.5-3.5份矾酸酐细粉组成，所述结合剂的加入量为8-12份，所述添加剂的加入量为1.4-2.1份。
2.根据权利要求1所述的一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，其特征在于，所述反应烧结碳化硅废窑具颗粒和反应烧结碳化硅废窑具细粉均为自结合式。
3.根据权利要求1所述的一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，其特征在于，所述耐火粉料中还含有2-5份的氧化铝微粉和1-4份的氧化硅微粉。
4.根据权利要求1所述的一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，其特征在于，所述刚玉-莫来石质废窑具颗粒和刚玉-莫来石质废窑具细粉的成分中均含Al2O3≥87％，SiO2≤10％，Fe2O3≤1.0％；所述反应烧结碳化硅废窑具颗粒和反应烧结碳化硅废窑具细粉的成分中均含SiC≥85％，Si 8～10％，所述氮化物细粉的成分中含Si2N2O 65～70％、Si3N4 16～23％、SiC 4～6％、Si 11～13％，所述矾酸酐细粉的成分中含V2O5≥98％。
5.根据权利要求1所述的一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，其特征在于，所述耐火骨料的粒度有两种，分别为3≤d1＜6mm和1≤d2＜3mm，它们分别占耐火骨料用量的50-60％和40-50％；所述耐火粉料中刚玉-莫来石质废窑具细粉的粒度有三种：分别为0.074≤d1＜1mm、d2＜0.074mm和d3≤0.043mm，它们分别占刚玉-莫来石质废窑具细粉用量的10-15％、60-65％和20-25％；耐火粉料中反应烧结碳化硅废窑具细粉的粒度有两种，分别为0.074≤d1＜1mm和d2＜0.074mm，它们分别占反应烧结碳化硅废窑具细粉用量的30-35％和65-70％；氮化物细粉和矾酸酐细粉的粒度均为d≤0.063mm。
6.根据权利要求1所述的一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，其特征在于，所述结合剂为液态氧化硅溶胶，其固相SiO2含量为30-40％，(K2O+Na2O)＜0.4％，密度为1.20-1.26g/cm3，pH值为9-11。
7.根据权利要求1所述的一种协同处置固废水泥窑的烟室部位用耐火浇注料，其特征在于，所述添加剂包括0.05-0.10份分散剂，0.35-0.5份促硬剂和1.0-1.5份增强剂；所述的分散剂是总磷酸盐含量≥68％的六偏磷酸钠，促硬剂是MgO含量≥97％、粒度d≤0.043mm的烧结镁砂细粉，增强剂是耐热钢纤维。
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