CN101423401A - 复合结合刚玉质耐火材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合结合刚玉质耐火材料，其特征在于：所述的耐火材料的配方为：3－1mm刚玉或氧化铝空心球30－54％、1－0.0088mm刚玉或氧化铝空心球7－30％、d₉₀＜0.088mm刚玉粉16－30％、α氧化铝微粉3－10％、可水化氧化铝2－8％、硅灰0.2－2％、铝酸钡水泥0－2％、外加高效减水剂(聚羧酸+磺化萘甲醛聚合物+磺化三聚氰胺聚合物)0.05－0.4％、外加聚丙烯酸系乳液1－6％、外加水1－6％。本发明具有显著类似低水泥浇注料的凝结、硬化、脱模、干燥和加热性能，而且还具有良好的耐高温性能，可以制成各种制品或作为不定形材料使用。

Description

复合结合刚玉质耐火材料

技术领域

本发明涉及一种刚玉质高级耐火材料，具有耐高温好、抗热震性能强，烧结温度范围宽，便于制造成大型、特异形制品的优点，适合窑具及其他用于新型高温窑炉的耐火材料使用。

背景技术

一般，刚玉质耐火材料用于砌筑高温窑炉。随能源价格提高，高温窑炉具有更多的节能、快烧特征。为了增强隔热，窑车或窑衬可以使用空心或充填有轻质材料的凹形砖。为了减少吸热，窑具也可以是空心的。还有，可用推板窑代替隧道窑。在这些场合下，都需要使用具有良好耐高温、耐热震、耐磨损性能的，以及大尺寸或特异形的材料。

常规刚玉砖采用烧结工艺制造，即将刚玉骨料、刚玉细粉、结合剂(粘土、硫酸铝、羧甲基纤维素、纸浆废液)配合，再经混练、压制、干燥、烧成、检验等工序制成耐火制品。但是，这种工艺的烧结温度高、烧结范围窄、易于出现变形、开裂、欠烧等问题，且受模具和压机的限制也不便制造出大尺寸、或特异形的制品。

采用浇注方法可制得形状和尺寸合乎要求的预制件，再经烧结就可以获得相应的制品。但是，刚玉质浇注料大量使用了纯铝酸钙水泥。水泥带入的CaO严重影响了材料的性能。

早先，作者申请了一件中国发明专利：“一种含有氧化钡的耐火材料”(CN1590346)。该发明的要点是用铝酸钡水泥代替铝酸钙水泥，常温依靠水泥的水化获得强度，热处理后依靠产生钡长石结合相产生强度，并获得良好的抗热震性以及有所改善的耐高温性。但是，钡长石结合耐火材料还是需要使用大量水泥，限制了材料耐高温性能的提高。

发明内容

本发明的目的在于研究一种复合结合刚玉质耐火材料，使其具有显著类似低水泥浇注料的凝结、硬化、脱模、干燥和加热性能，而且还具有良好的耐高温性能。

本发明提出了一种新型的复合结合高级不定形耐火材料。常温下，主要依靠聚丙烯酸乳液、可水化氧化铝和少量铝酸钡的反应形成聚丙烯酸铝(钡)，快速而可控地形成三维交联结构，从而获得良好的凝结、硬化、脱模和干燥性能。热处理后，主要依靠钡长石的助烧结作用，使活性氧化铝烧结而获得良好的物理性能。

本发明的配方为：

3-1mm刚玉或氧化铝空心球                                        30-54％

1-0.0088mm刚玉或氧化铝空心球                                   7-30％

d₉₀<0.088mm刚玉粉                                              16-30％

α氧化铝微粉                                                    3-10％

可水化氧化铝                                                   2-8％

硅灰                                                           0.2-2％

铝酸钡水泥                                                     0-2％

外加高效减水剂(聚羧酸+磺化萘甲醛聚合物+磺化三聚氰胺聚合物)     0.05-0.4％

外加聚丙烯酸系乳液                                             1-6％

外加水                                                         1-6％

所述刚玉为市售刚玉耐火材料产品，包括电熔刚玉(致密刚玉、白刚玉、亚白<高铝>刚玉和棕刚玉)，以及烧结刚玉(板状烧结刚玉、普通烧结刚玉)。

所述氧化铝空心球为市售耐火材料产品。

所述α氧化铝微粉为市售耐火材料产品，其粒径d₅₀(粉体中占总量50％小颗粒和占总量50％大颗粒的分界尺寸)≤8微米。

所述可水化氧化铝为市售产品，其主成分为ρ—Al₂O₃的介稳氧化铝晶体的混合物。

所述硅灰为市售产品，SiO₂含量大于等于96％。

所述铝酸钡水泥系由碳酸鋇与氧化铝或氢氧化铝配合在1300～1600℃煅烧合成的以铝酸一鋇BA为主要成分的水泥。

所述高效减水剂为市售混凝土减水剂，包括磺化萘甲醛聚合物高效减水剂，磺化三聚氰胺聚合物高效减水剂，以及聚羧酸系高效减水剂的任意配合。

所述聚丙烯酸系乳液系市售建筑聚丙烯酸乳液，包括建筑聚丙烯酸乳液、建筑丙烯酸及丙烯酸酯共聚乳液、以及丙烯酸—丙烯酸酯—苯乙烯三元共聚非离子型水溶性乳液。乳液的固体含量40-60％，典型粒径0.1-0.3μm，PH值6-9。

具体实施方式

实施例1：

3-1mm刚玉52％，1-0.088mm刚玉20％，0.088mm刚玉18％，0.002mm氧化铝微粉4.5％，铝酸钡水泥1％，硅灰(二氧化硅含量98％)0.5％，可水化氧化铝4％，外加聚羧酸减水剂0.1％，聚丙烯酸乳液3％，水3％后伴和，获得流动性良好的浆体。成形后，浆体0.5小时凝结，1小时固化，6小时以后可以脱模。经110℃×24H干燥，试样获得11MPa的抗折强度，50MPa的耐压强度。经1100℃×3小时热处理获得15MPa的抗折强度，53MPa的耐压强度，烧成线变化为0.0％。经1500℃×3小时热处理获得17MPa的抗折强度，73MPa的耐压强度，烧成线变化为-0.1％，荷重软化温度T0.6＝1630℃。

实施例2：

3-1mm氧化铝空心球32％，1-0.088mm氧化铝空心球10％，0.088mm刚玉37％，0.002mm氧化铝微粉10％，铝酸钡水泥2％，硅灰(二氧化硅含量98％)1％，可水化氧化铝8％，外加聚羧酸减水剂0.2％，聚丙烯酸乳液6％，水6％成形后可快速脱模，经静滞、干燥、1550℃×3小时烧结，制得体积密度1.5g/cm3、耐压强度21MPa，荷重软化温度T0.6＝1620℃的材料。这一材料可以作为特异形隔热耐火材料使用。

本发明具有显著类似低水泥浇注料的凝结、硬化、脱模、干燥和加热性能，而且还具有良好的耐高温性能，可以制成各种制品或作为不定形材料使用。

Claims (1)

1.一种复合结合刚玉质耐火材料，其特征在于：所述的耐火材料的配方为：

3-1mm刚玉或氧化铝空心球                                      30-54％

1-0.0088mm刚玉或氧化铝空心球                                 7-30％

d₉₀<0.088mm刚玉粉                                            16-30％

α氧化铝微粉                                                  3-10％

可水化氧化铝                                                 2-8％

硅灰                                                         0.2-2％

铝酸钡水泥                                                   0-2％

外加高效减水剂——聚羧酸+磺化萘甲醛聚合物+磺化三聚氰胺聚合物 0.05-0.4％

外加聚丙烯酸系乳液                                           1-6％

外加水                                                       1-6％

所述刚玉为市售刚玉耐火材料产品。包括电熔刚玉——致密刚玉、白刚玉、亚白<高铝>刚玉和棕刚玉，以及烧结刚玉——板状烧结刚玉、普通烧结刚玉；所述氧化铝空心球为市售耐火材料产品；所述α氧化铝微粉为市售耐火材料产品，其粒径d₅₀——粉体中占总量50％小颗粒和占总量50％大颗粒的分界尺寸≤8微米；所述可水化氧化铝为市售产品，其主成分为ρ—Al₂O₃的介稳氧化铝晶体的混合物；所述硅灰为市售产品，SiO₂含量大于等于96％；所述铝酸钡水泥系由碳酸鋇与氧化铝或氢氧化铝配合在1300～1600℃煅烧合成的以铝酸一鋇BA为主要成分的水泥；所述高效减水剂为市售混凝土减水剂，包括磺化萘甲醛聚合物高效减水剂，磺化三聚氰胺聚合物高效减水剂，以及聚羧酸系高效减水剂的任意配合；所述聚丙烯酸系乳液系市售建筑聚丙烯酸乳液，包括建筑聚丙烯酸乳液、建筑丙烯酸及丙烯酸酯共聚乳液、以及丙烯酸—丙烯酸酯—苯乙烯三元共聚非离子型水溶性乳液。乳液的固体含量40-60％，典型粒径0.1-0.3μm，PH值6-9。