CN102020473A

CN102020473A - 一种湿式耐火泥浆及其制备方法

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Publication number: CN102020473A
Application number: CN2009101765902A
Authority: CN
Inventors: 丰文祥; 孔祥魁; 谢保卫; 马磊; 郭春; 毛晓刚; 李有奇; 李洪波; 杜恒亮; 寇志奇
Original assignee: SHANGHAI LIRR REFRACTORY CO Ltd; Beijing Lier High Temperature Materials Co Ltd; Luoyang Lier Refractory Materials Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI LIRR REFRACTORY CO Ltd; Beijing Lier High Temperature Materials Co Ltd; Luoyang Lier Refractory Materials Co Ltd
Priority date: 2009-09-23
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2011-04-20

Abstract

本发明涉及一种湿式耐火泥浆及其制备方法，用于制备所述耐火泥浆原料组成的重量百分数为：耐火材料主原料60～90％，微粉1～15％，膨润土0.5～5％，软质粘土0.5～10％，甲基纤维素0～5％，糊精0～5％，分散剂(外加)0.05～0.5％，甘油(外加)3～10％，水溶性聚甘油酯(外加)0～5％，洁净自来水(外加)5～25％。其制备方法包括如下步骤：配制聚甘油酯甘油溶液；制备干粉状半成品；加入洁净自来水湿混；加入聚甘油酯甘油溶液混练；塑料袋密封包装；硬质塑料桶密封包装；阴凉处储运。本发明耐火泥浆在厂家直接制成成品，可有效控制产品质量；在储运及使用时呈湿式状态，降低了用户成本和工人劳动强度，避免了在施工现场造成的环境污染；按需取用，减少了不必要的浪费。

Description

一种湿式耐火泥浆及其制备方法

所属技术领域

本发明涉及一种在储运及使用时呈湿式状态的耐火泥浆，属于耐火材料领域。

背景技术

耐火泥浆是由耐火原料、结合剂和外加剂组成，是定型耐火材料制品的接缝材料，目的是将各制品个体粘结成整体，提高高温窑炉及热工设备的使用寿命和安全性。

耐火泥浆根据主要原料材质分为粘土质、高铝质、刚玉质、莫来石质、硅质、镁质及含碳泥浆等；根据结合剂的种类可分为磷酸或磷酸盐结合泥浆、水玻璃结合泥浆和有机结合剂泥浆等。除有机结合剂泥浆外，其余耐火泥浆都含有水分。

耐火泥浆的质量优劣直接关系到其施工和使用性能，其储运及使用时的状态关系到耐火材料的性能及操作工人的劳动强度和施工方便程度。

传统耐火泥浆制造过程分两步进行：第一步是在生产厂家按照一定配方和生产工艺将各种耐火原料、固态结合剂和固态外加剂倒入到搅拌机内混合均匀，然后装入袋中，制得干粉状半成品；第二步是干粉状半成品运到施工现场后，在现场加入液态结合剂或水，经搅拌混匀后呈湿式泥浆状，具备施工性能，即为成品。

干粉状耐火泥浆半成品便于运输，保存期较长，但必须在施工现场加入液态结合剂或水搅拌制成成品，不可避免带来了以下缺点：

(1)质量波动大。由于现场操作人员的业务素质参差不齐，工艺控制能力差，或缺乏耐火泥浆方面的专业知识，搅拌出来的成品干湿程度和均匀性差别较大，直接影响到泥浆的施工性能和使用效果。例如：如果泥浆偏干，泥浆的涂抹性能较差，将增大制品之间的灰缝和不饱和度，泥浆干得快而粘结时间短；如果泥浆偏稀，则难以保证灰缝厚度，高温下收缩也较大；

(2)成本高，工人劳动强度大。由于需要在施工现场加入液态结合剂或水搅拌，必须要有一定的施工场地、设备以及操作人员，这对用户来讲需增加投入和成本，工人的劳动强度也较大；

(3)污染环境。干粉状半成品需在施工现场搬运、倒出、搅拌等，这些操作不可避免会产生扬尘、泥点，造成环境污染；

(4)浪费较大。干粉状半成品在施工现场加液态结合剂或水搅拌制成成品，每次生产量要求大于或等于实际消耗量，而剩余的泥浆若放置时间较长，会变干、***，丧失施工性能，只能废弃，因而造成了较大浪费。

假如将耐火泥浆在生产单位一次性制成成品，在施工现场直接取用，将能较好的解决以上问题。

然而，含有水分的耐火泥浆随着水分蒸发，成品泥浆会逐渐变干、***，丧失施工性能；含有磷酸、磷酸盐、水玻璃等化学结合剂的成品泥浆，结合剂会与耐火原料、外加剂或空气发生缓慢化学反应，造成泥浆丧失施工性能和结合性能，例如：

(1)磷酸、磷酸盐结合剂会与耐火材料中的Fe、Fe³⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等反应生成溶解度极低的磷酸盐，致使泥浆硬化；

(2)磷酸、磷酸盐结合剂还会与单质铁反应产生气体，致使泥浆发胀，密度降低，需要在施工现场增加困料及二次混料两道工序；

(3)水玻璃结合剂会与空气中的CO₂反应析出难溶的硅酸凝胶和硅酸盐化合物，致使泥浆硬化，丧失使用性能。

发明内容

本发明提出了一种在储运及使用时呈湿式状态的耐火泥浆及其制造方法。

本发明是通过以下三个技术手段来实现的：

(1)本发明以拉乌尔定理为理论基础，通过在含水耐火泥浆中添加合适的外加剂(一)降低水的饱和蒸汽压，并采用合适的包装手段，达到减少水分蒸发的目的，实现泥浆的保湿性能；

(2)添加合适的外加剂(二)，保证湿式泥浆在运输、储藏过程中不沉淀、不分层；

(3)采用天然结合剂取代磷酸、磷酸盐、水玻璃等化学结合剂，避免化学结合剂与耐火材料原料、外加剂或空气发生化学反应；

外加剂(一)选用甘油和水溶性聚甘油酯，甘油可单独使用，但添加水溶性聚甘油酯后效果更好。

外加剂(二)选用甲基纤维素和糊精，两者可单独使用，优选的方案是两者配合使用。

结合剂选用膨润土和粘土的组合物，膨润土的作用是增加泥浆的内粘聚力，粘土的作用是增加泥浆与耐火制品之间的粘附性。由于膨润土和粘土是天然矿物，化学稳定性好，与外加剂和空气都不发生化学反应。

具体而言，本发明提供的一种湿式耐火泥浆采用如下技术方案来实现：

一、用于制备所述耐火泥浆原料组成的重量百分数为：

说明：

(1)耐火材料主原料、微粉、膨润土、软质粘土、甲基纤维素和糊精为内加，重量百分数总和为100％；分散剂、甘油、水溶性聚甘油酯和洁净自来水为外加，加入量分别为内加物料总重量的0.05～0.5％、3～10％、0～5％和5～25％。

(2)耐火材料主原料为刚玉类、尖晶石类、矾土类、石英砂类、莫来石类、氧化铬类、硬质粘土类、蓝晶石类、碳化硅类耐火材料原料的几种或全部，根据使用要求选用合适的主原料，要求主原料不得与水发生水化反应。

(3)耐火材料主原料中颗粒料粒度≤0.5mm；细粉粒度通常包括-180目、-200目、-320目、-325目的几种或全部；颗粒料和细粉的比例根据使用要求调节。

(4)所述微粉为活性α-Al₂O₃微粉、活性SiO₂微粉的一种或全部，根据使用要求选用。

(5)所述分散剂根据软质粘土性能和微粉性能选用，其目的是提高软质粘土和微粉的分散性和亲水性，形成悬浮液，起到增加塑性的作用。常用的分散剂包括聚磷酸盐、木质素磺酸盐。

二、本发明所述湿式耐火泥浆的制备方法是：

(1)按配方要求将聚甘油酯充分溶解在甘油中，配制聚甘油酯甘油溶液；

(2)按配方要求配制耐火材料主原料、微粉、膨润土、软质粘土、甲基纤维素、糊精和分散剂，在强制搅拌机中搅拌均匀，制备干粉状半成品。搅拌机可选用灰浆搅拌机，优选的是滚筒式搅拌机；

(3)按配方要求倒入适量洁净自来水，在强制搅拌机内强制搅拌5～15分钟；然后倒入适量聚甘油酯甘油溶液，调节火泥的稠度，充分混练，练料时间一般应保证在15分钟以上；

(4)包装：混练均匀的泥料装入塑料袋密封，一般5～25Kg/袋，以10Kg/袋为佳，然后装入硬质塑料桶中，盖住盖子密封包装；

(5)储运：将桶装湿式泥浆存放于阴凉处储藏和运输，保质期在3个月以上；

(6)使用：使用时打开桶盖和包装塑料袋，按需取用，剩余料用塑料袋覆盖，装回硬质塑料桶内，一般3天内不影响使用。

本发明湿式耐火泥浆的主要原料为高温合成料或天然原料，化学性质稳定，不会与空气、水分发生反应，可在湿态火泥中长期稳定存在；水溶性聚甘油酯是一种新型、高效非离子表面活性剂，它是由天然甘油和脂肪酸在高温下酯化而成，在酸性、碱性和中性环境中都能够长期稳定，其典型物理化学性能为：酸值(mgKOH/g)≤6.0，皂化值(mgKOH/g)70-170，硫酸灰分(％)≤1.0，重金属(以Pb计)(％)≤0.001；聚甘油酯甘油水溶液可有效降低水的饱和蒸汽压，可抑制泥浆中的水分蒸发；甲基纤维素由天然纤维素合成，属阴离子表面活性剂，具备网状分子结构，具有良好的增稠、增塑、乳化、分散、粘合作用，是耐火泥浆中常用的一种外加剂；糊精是淀粉在加热、酸或淀粉酶的作用下发生分解和水解而产生的小分子物质，它不溶于酒精，而易溶于水，溶解在水中具有很强的粘性，并起到增稠剂和稳定剂的作用，是耐火泥浆中常用的外加剂之一。

本发明湿式耐火泥浆以塑料袋和硬质塑料桶密封包装，可有效减缓水分蒸发，保持泥浆的湿式状态。

本发明湿式耐火泥浆小袋包装，一般5～25Kg/袋，在使用时按需拆开包装物，按需取用，减少了不必要的浪费。

本发明在生产厂家直接制成成品，可有效控制产品质量；在储运和使用时呈湿式状态，直接使用，不必二次加工，降低了用户成本和工人劳动强度，避免了在施工现场造成的环境污染。

具体实施方式

以下非限定性实施例用于解释本发明，但不作为对本发明的限定。

实施例1：

以高铝料为主要原料生产高铝质湿式耐火泥浆：

(1)用于配制聚甘油酯甘油溶液的组分重量百分数为：聚甘油酯20％，甘油80％，按比例配制后倒入塑料桶中，经搅拌充分溶解后制成聚甘油酯甘油溶液；

(2)用于制备耐火泥浆原料的重量百分数为：蓝晶石-80目20％，GAL-g8高铝矾土-200目60％，电熔白刚玉-320目10％，活性SiO₂微粉3％，膨润土2.5％，软质粘土3％，甲基纤维素1％，糊精0.5％，三聚磷酸钠(外加)0.2％。以上原料按配比配制后在强制搅拌机内混合均匀，制得干粉状半成品；

(3)加入洁净自来水，加入量为干粉状半成品重量的18％，强制混练8～10分钟；

(4)加入聚甘油酯甘油溶液5～8％，调节火泥的稠度，强制混练20分钟出料；

(5)按10Kg/袋将湿式泥料装入塑料袋中密封包装，然后装入硬质塑料桶中，盖住盖子密封包装；

将桶装湿式泥浆存放于阴凉处，室温下保存100天，打开包装，发现火泥的延展性和粘附性与刚生产的料相比，均没有发生显著变化，检测性能指标为：粘结时间140～170秒，粘结强度4.7MPa，1500℃3小时热处理后线变化率+0.12％，抗折强度6.7MPa。完全能够满足现场使用要求。

实施例2：

以刚玉为主要原料生产刚玉质湿式耐火泥浆：

(2)用于制备耐火泥浆的原料重量百分数为：电熔白刚玉-180目50％，电熔白刚玉-320目25％，石英砂-120目4％，膨润土2.5％，软质粘土4％，活性α-Al₂O₃微粉8％，氧化铬绿5％，甲基纤维素1％，糊精0.5％，木质素磺酸钙(外加)0.3％，按以上配比配制后用强制搅拌机混合均匀，制得干粉状半成品；

(3)加入洁净自来水，加入量为干粉状半成品重量的14％，强制混练8～10分钟；

将桶装湿式泥浆存放于阴凉处，室温下保存100天，打开包装，发现火泥的延展性和粘附性与刚生产的料相比，均没有发生显著变化，检测性能指标为：粘结时间110～130秒，粘结强度3.1MPa，1500℃3小时热处理后线变化率-0.07％，抗折强度6.3MPa。完全能够满足现场使用要求。

Claims

1.一种湿式耐火泥浆，其特征在于制备所述耐火泥浆原料组成的重量百分数为：

其中耐火材料主原料为刚玉类、尖晶石类、矾土类、石英砂类、莫来石类、氧化铬类、硬质粘土类、蓝晶石类、碳化硅类耐火材料原料的几种或全部；微粉为活性α-Al₂O₃微粉、活性SiO₂微粉的一种或全部。

2.根据权利要求1所述的一种湿式耐火泥浆，其特征在于耐火材料主原料颗粒料粒度≤0.5mm，细粉粒度包括-180目、-200目、-320目、-325目的几种或全部。

3.一种湿式耐火泥浆的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

将水溶性聚甘油酯充分溶解在甘油中，配制聚甘油酯甘油溶液；

用于制备所述湿式耐火泥浆原料中的耐火材料主原料、微粉、膨润土、软质粘土、甲基纤维素、糊精和分散剂，在强制搅拌机中搅拌均匀，制备干粉状半成品；

加入洁净自来水湿混；

加入聚甘油酯甘油溶液，调节火泥稠度，充分混练；

混练均匀的泥料装入塑料袋密封，然后装入硬质塑料桶中，盖住盖子密封包装；

桶装湿式耐火泥浆在阴凉处储藏和运输。