CN115611615A - 一种新型高铝质泥浆及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型高铝质泥浆及其使用方法，属于不定形耐火材料领域。该高铝质泥浆各组分按质量百分比计为：特制煅烧高铝矾土细骨料35～45％；氧化铝微粉6～10％；亚微米SiO2粉9～10％；特制煅烧高铝矾土粉36‑48％，乳酸铝0.5‑1.5％，分散剂0.3‑0.5％。其使用方法为：先将部分泥浆粉料与泥浆总重量9‑10％的水充分搅拌混合，再加入剩余的泥浆粉料，最后添加泥浆粉料总质量的0.04％‑0.06％的超支化网状聚乙二醇酯醚搅拌均匀，使泥浆达到最佳的施工状态。该泥浆具有加水量低(≤10％以下)、致密性好、无低熔点结合相等特点，可以实现砖浆同步损毁。
Description
技术领域
本发明属于不定形耐火材料领域，具体涉及一种新型高铝质泥浆及其使用方法。
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普通高铝粉料为主，加入大量低熔物粘土以提高耐火泥浆的粘性、加入大量的有机物粘结剂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，耐侵蚀性差，在工作大环境比较苛刻的地方往往是最薄弱的环节，其寿命往往只有耐火砖的一半，导致砌筑体提前下线，严重影响砌筑体的使用寿命。
高铝质泥浆是一种应用范围最广的一种耐火泥浆，因此，研究一种加液量小、低熔点物质少、长期耐高温性能更好、可以实现砖浆同步侵蚀的高铝质泥浆，对全国主要砌筑炉窑的安全、长寿命运行具有极为重要的意义。
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发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，研究了一种新型高铝质泥浆及其使用方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
提供一种新型高铝质泥浆，粉料各组分按质量百分比计为：
所述特制煅烧高铝矾土细骨料中，所含Al2O3≥89wt％，Fe2O3≤1.5wt％，体积密度≥3.58g/cm3，吸水率0.8-1.4％；
所述特制煅烧高铝矾土粉中，其中所含Al2O3≥88.5wt％，Fe2O3≤1.5wt％，块料体积密度≥3.58g/cm3，块料吸水率0.8％-1.4％；
所述氧化铝微粉为微晶转相氧化铝微粉。
按上述方案，所述特制煅烧高铝矾土细骨料或特制煅烧高铝矾土粉，通过铝矾土在铁皮竖窑中烧制得到，其中所用铁皮竖窑的装窑高度达22-23米，烧制过程中在1600-1620℃高温段熔融态下保温70-80小时。
本发明采用高压高温特种烧成工艺烧成高铝矾土，其中，通过设置较高的装窑高度，利用物料本身的重力可以提升内部压力，配合较长的高温段的烧制时间，所得特制煅烧高铝矾土骨料或特制煅烧高铝矾土粉可以达到甚至超越了电熔刚玉的级别水平，其中核心指标吸水率达到0.8％-1.4％，且具有超致密性，为传统高铝矾土不可比拟。
按上述方案，所述特制煅烧高铝矾土细骨料，其粒径为0.1-0.5mm。
按上述方案，所述特制煅烧高铝矾土粉细度为≤74um。
按上述方案，所述氧化铝微粉，D90≤4.5微米，纯度大于99.5％；其主要化学成分为：Al2O3≥99.5wt％、Na2O≤0.1wt％；其中氧化铝原晶的晶体直径控制在0.45-0.55微米，α相转化率达到95％以上。该氧化铝微粉通过微晶转相工艺，具有优异的填充性能和活性，相较国内普通氧化铝微粉烘干强度提高30％-50％；活性非常稳定，具有更好的减水性能，流动性好，强度发展好。
按上述方案，所述亚微米SiO2粉中，SiO2≥99.8wt％,PH值≤4，D90≤0.5微米。
按上述方案，所述分散剂为聚丙烯酸液体与氧化铝粉按1：3-1：4喷雾混合而成，其聚丙烯酸分子量为5000-12000。优选日本花王产聚丙烯酸液体。所得分散剂对亚微米级氧化硅微粉及D90≤4.5微米的微晶转相氧化铝微米均有极佳的分散效果，因此具有极佳的减水性能。国内聚丙烯酸不能达到此高效分散减水效果。
按上述方案，所述乳酸铝为白色粉末，纯度≥99％。
提供一种上述新型高铝质泥浆的使用方法，具体为：
先将一半的泥浆粉料与泥浆总重量9-10％的水充分搅拌混合得稀混合料；再将剩余的泥浆粉料逐步加入到所得稀混合料中搅拌至合适稠度的泥浆；最后添加泥浆粉料总质量的0.04％-0.06％左右的超支化网状聚乙二醇酯醚(粉末状)搅拌均匀，即可施工使用。
按上述方案，所述超支化网状聚乙二醇酯醚是一种粉末状高效增塑剂。
本发明提供了一种新型高铝质泥浆，具体工作机理如下：
1.本发明采用高压高温的特殊工艺特制煅烧高铝矾土骨料，其吸水率达到0.8％-1.4％，且具有超致密性，为传统高铝矾土不可比拟，可以达到甚至超越了电熔刚玉的级别水平，为低能耗高铝矾土替代高能耗的电熔刚玉提供了广阔的应用空间。
2.本发明摒弃了传统高铝质泥浆采用的结合方式，以浇注料的思想来制备耐火泥浆，开创了一种新的高铝质泥浆体系。该体系是以亚微米SiO2粉和微晶转相氧化铝微粉组合的纯微粉结合的高铝质泥浆体系；利用亚微米SiO2粉的极限填充作用大幅度降低高铝质泥浆的加水量，减少了泥浆的气孔率和低熔相的产生；利用亚微米SiO2粉和微晶转相氧化铝微粉在本发明所述加入量区间条件下产生的粘性取代传统泥浆中的粘土，提高了泥浆在耐火砖上的附着性，同时提高了泥浆与耐火砖在中高温的结合性。利用亚微米SiO2粉的独立自结合作用使高铝泥浆获得充足的常温强度，在高铝质泥浆结合剂历史上首次实现既不引入高温杂质又能提高材料致密程度的技术突破。
3.本发明采用乳酸铝解决了亚微米SiO2粉作为结合剂导致耐火泥浆固化速度过快的问题，使这种新型高铝质泥浆具有充足的揉动(粘结)时间，避免因高铝砖、粘土砖吸水率高使这种泥浆快速固化，施工时间不足的问题；同时还具有提高泥浆结合强度的作用。
4.本发明采用超支化网状聚乙二醇酯醚，使亚微米SiO2粉结合的无水泥浇注料自流体系，改变为砌筑用的泥浆体系。突破了由浇注料的流变浆体转变为耐火泥浆所需的可塑浆体的瓶颈，使泥浆既具有无水泥浇注料的优良的高温性能，同时又能满足泥浆的施工要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.本发明提供了一种新型高铝质泥浆，以特制煅烧高铝矾土细骨料和特制煅烧高铝矾土粉为主要原料，协同氧化铝微粉和亚微米SiO2粉，再配合乳酸铝和分散剂、塑化剂得到；该泥浆具有加水量低(≤10％以下)、致密性好、无低熔点结合相等特点，可以实现砖浆同步损毁。
2.本发明创新了高铝高压高温的新烧成工艺，使高压矾土的吸水率与致密性达到电熔刚玉水平，突破了多年来以高铝替代刚玉的主材自身性能不足的核心问题，为低能耗高铝矾土替代高能耗的电熔刚玉提供了广阔的应用空间，为全国高铝矿物原料高效率应用提供了新思路。
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，所用原料具体指标为：
特制煅烧高铝矾土细骨料或特制煅烧高铝矾土粉，为采用高压高温特种烧成工艺烧成的铝矾土。其生产工艺为：矾土生料(Al2O3≥77％)→湿法球磨→泥浆池→除铁→均化及成分微调→压滤→压制成型→干燥→装入竖窑→烧制6天出窑(1300℃预热1.5天，升温1.5天，1600-1620℃高温段保温3天)→破碎筛分粉磨→包装出厂。所用窑炉为铁皮竖窑，设计窑炉的装窑高度达22米，铝矾土在窑炉中1600-1620℃高温段熔融态下保温72小时烧制得到一种新型特种高铝矾土，其核心指标吸水率达到0.8％-1.4％，为传统高铝矾土不可比拟，达到甚至超越了电熔刚玉的级别水平。其中：特制煅烧高铝矾土细骨料，其粒径为0.1-0.5mm，其中所含Al2O3≥89wt％，Fe2O3≤1.5wt％，块料体积密度≥3.58g/cm3，块料吸水率0.8％-1.4％。特制煅烧高铝矾土粉细度为≤74um；其中所含Al2O3≥88.5wt％，Fe2O3≤1.5wt％，块料体积密度≥3.58g/cm3，块料吸水率0.8％-1.4％。
氧化铝微粉，为微晶转相氧化铝微粉，D90≤4.5微米；其主要化学成分为：Al2O3≥99.5wt％、Na2O≤0.1wt％；其中氧化铝原晶的晶体直径控制在0.45-0.55微米，α相转化率达到95％以上。
亚微米SiO2粉SiO2≥99.8wt％，PH值≤4，D90≤0.5微米。
分散剂为聚丙烯酸液体与氧化铝粉按1：3喷雾混合而成，其中聚丙烯酸液体为日本花王产，分子量为5000-12000，有极佳的减水性能。
乳酸铝为白色粉末，纯度≥99％。
超支化网状聚乙二醇酯醚是一种粉末状高效增塑剂，具体型号为德国巴斯夫的PT1088。
实施例1
提供一种新型高铝质泥浆，各组分及其所占质量百分比为：
特制煅烧高铝矾土细骨料35％；氧化铝微粉6％；亚微米SiO2粉9％；分散剂0.5％；乳酸铝1.5％；特制煅烧高铝矾土粉48％。
将各原料按上述配比称取并充分混合得泥浆粉料；然后将一半的泥浆粉料与一定的水充分搅拌混合至极稀状态，再将剩余的泥浆粉料缓慢加入到混合料中搅拌至较佳的稠度状态，最后添加泥浆粉料总质量的0.06％的超支化网状聚乙二醇酯醚(粉末状)搅拌均匀，使泥浆达到最佳的施工状态。成型后所得试样经自然干燥24h后在110℃下再进行热处理24h，制得高铝质泥浆试样。
将本实施例所制得的高铝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所制得的高铝质泥浆试样的性能检测结果
实施例2
提供一种新型高铝质泥浆，各组分及其所占质量百分比为：
特制煅烧高铝矾土细骨料45％；氧化铝微粉7.7％；亚微米SiO2粉10％；分散剂0.3％；乳酸铝1％；特制煅烧高铝矾土粉36％。
将各原料按上述配比称取并充分混合得泥浆粉料；然后将一半的泥浆粉料与一定的水充分搅拌混合至极稀状态，再将剩余的泥浆粉料缓慢加入到混合料中搅拌至较佳的稠度状态，最后添加泥浆粉料总质量的0.05％的超支化网状聚乙二醇酯醚(粉末状)搅拌均匀，使泥浆达到最佳的施工状态。成型后所得试样经自然干燥24h后在110℃下再进行热处理24h，制得高铝质泥浆试样。
将本实施例所制得的高铝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所制得的高铝质泥浆试样的性能检测结果
实施例3
提供一种新型高铝质泥浆，各组分及其所占质量百分比为：
特制煅烧高铝矾土细骨料40％；氧化铝微粉8％；亚微米SiO2粉9.5％；分散剂0.4％；乳酸铝1.5％；特制煅烧高铝矾土粉40.6％。
将各原料按上述配比称取并充分混合得泥浆粉料；然后将一半的泥浆粉料与一定的水充分搅拌混合至极稀状态，再将剩余的泥浆粉料缓慢加入到混合料中搅拌至较佳的稠度状态，最后添加泥浆粉料总质量的0.04％的超支化网状聚乙二醇酯醚(粉末状)搅拌均匀，使泥浆达到最佳的施工状态。成型后所得试样经自然干燥24h后在110℃下再进行热处理24h，制得高铝质泥浆试样。
将本实施例所制得的高铝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所制得的高铝质泥浆试样的性能检测结果
实施例4
提供一种新型高铝质泥浆，各组分及其所占质量百分比为：
特制煅烧高铝矾土细骨料38.2％；氧化铝微粉10％；亚微米SiO2粉9％；分散剂0.3％；乳酸铝0.5％；特制煅烧高铝矾土粉42％。
将各原料按上述配比称取并充分混合得泥浆粉料；然后将一半的泥浆粉料与一定的水充分搅拌混合至极稀状态，再将剩余的泥浆粉料缓慢加入到混合料中搅拌至较佳的稠度状态，最后添加泥浆粉料总质量的0.05％的超支化网状聚乙二醇酯醚(粉末状)搅拌均匀，使泥浆达到最佳的施工状态。成型后所得试样经自然干燥24h后在110℃下再进行热处理24h，制得高铝质泥浆试样。
将本实施例所制得的高铝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所制得的高铝质泥浆试样的性能检测结果
上述结果表明，本发明所述一种新型高铝质泥浆，具有加水量低、致密性好、纯度高等特点，可以最大程度的实现砖浆同步损毁。
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。
对比例1
提供一种高铝质泥浆，对比实施例4，以特制煅烧高铝矾土粉替代乳酸铝，各组分及其所占质量百分比为：
将特制煅烧高铝矾土细骨料38.2％；氧化铝微粉10％；亚微米SiO2粉9％；分散剂0.3％；特制煅烧高铝矾土粉42.5％。
将各原料按上述配比称取并充分混合得泥浆粉料；然后将一半的泥浆粉料与一定的水充分搅拌混合至极稀状态，再将剩余的泥浆粉料缓慢加入到混合料中搅拌至较佳的稠度状态，最后添加泥浆粉料总质量的0.05％的超支化网状聚乙二醇酯醚(粉末状)搅拌均匀，使泥浆达到最佳的施工状态。成型后所得试样经自然干燥24h后在110℃下再进行热处理24h，制得高铝质泥浆试样。
将本对比例所制得的高铝质泥浆试样进行性能检测，结果如表5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5对比例1所制得的高铝质泥浆试样的性能检测结果
Claims (9)
1.一种新型高铝质泥浆，其特征在于，所述泥浆中粉料各组分按质量百分比计为：
其中：
所述特制煅烧高铝矾土细骨料中，所含Al2O3≥89wt％，Fe2O3≤1.5wt％，体积密度≥3.58g/cm3，吸水率0.8-1.4％；
所述特制煅烧高铝矾土粉中，所含Al2O3≥88.5wt％，Fe2O3≤1.5wt％，块料体积密度≥3.58g/cm3，块料吸水率0.8-1.4％；
所述氧化铝微粉为微晶转相氧化铝微粉。
2.根据权利要求1所述的新型高铝质泥浆，其特征在于，所述特制煅烧高铝矾土细骨料或特制煅烧高铝矾土粉，通过铝矾土在铁皮竖窑中烧制得到；其中所用铁皮竖窑的装窑高度达22-23米，烧制过程中在1600-1620℃高温段熔融态下保温70-80小时。
3.根据权利要求1所述的新型高铝质泥浆，其特征在于，所述特制煅烧高铝矾土细骨料，其粒径为0.1-0.5mm。
4.根据权利要求1所述的新型高铝质泥浆，其特征在于，所述特制煅烧高铝矾土粉细度为≤74um。
5.根据权利要求1所述的新型高铝质泥浆，其特征在于，所述氧化铝微粉，D90≤4.5微米，其主要化学成分为：Al2O3≥99.5wt％、Na2O≤0.1wt％；其中氧化铝原晶的晶体直径控制在0.45-0.55微米，α相转化率达到95％以上。
6.根据权利要求1所述的新型高铝质泥浆，其特征在于，所述亚微米SiO2粉中，SiO2≥99.8wt％，pH值≤4，D90≤0.5微米。
7.根据权利要求1所述的新型高铝质泥浆，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸液体与氧化铝粉按1：3-1：4喷雾混合而成，其中聚丙烯酸分子量为5000-12000。
8.根据权利要求1所述的新型高铝质泥浆，其特征在于，所述乳酸铝纯度≥99％。
9.一种权利要求1-8任一项所述的新型高铝质泥浆的使用方法，其特征在于，具体为：
先将一半的泥浆粉料与泥浆总重量9-10％的水充分搅拌混合得稀混合料；再将剩余的泥浆粉料逐步加入到所得稀混合料中搅拌至合适稠度的泥浆；最后添加泥浆粉料总质量的0.04％-0.06％左右的超支化网状聚乙二醇酯醚搅拌均匀，即可施工使用。
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