CN106810283A - 一种莫来石‑铬轻质浇注料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种莫来石‑铬轻质浇注料,由以下重量份的原料组成:莫来石微孔球50~65wt%,低铁三级高铝熟料粉20~45wt%,1~5wt%氧化铬绿,二氧化硅微粉3~8wt%,纯铝酸钙水泥4~7wt%,分散剂0.01~0.5wt%;所述莫来石微孔球为原矿经二次造粒烧结而成的球形莫来石颗粒料;所述低铁三级高铝熟料粉的Fe2O3含量不大于1.5wt%。该莫来石‑铬轻质浇注料常温及高温均具有较高的强度,体积稳定性好,较低的导热系数,并可减少直接还原铁炉衬表面的结瘤,达到降低炉衬材料用量、节能及延长炉衬使用寿命的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种莫来石-铬轻质浇注料及方法,属于高温耐火材料技术领域。
背景技术
由于低水泥高铝质浇注料具有杂质含量低,常温及高温强度高,体积稳定等特点,所以低水泥高铝质浇注料被广泛应用在高温炉窑的工作层。低水泥高铝质浇注料多以高铝熟料为骨料,因此,低水泥高铝质浇注料体积密度较高,体积密度一般2.2~2.7g/cm3,1000℃导热系数在0.9~1.5W/m.K。
根据传热学基本原理,具有轻质、微孔、闭孔的材料导热率更低。普通的多孔熟料是采用生矾土添加煤粉和有机物压球烧结而成,该工艺所生产的多孔熟料多为开口气孔,气孔孔径大,骨料的强度低,三氧化二铁杂质含量高且集中,骨料中杂质含量较多,采用该多孔熟料为骨料的轻质浇注料,无法满足在高于1200℃和高浓度CO气氛下长期限使用。
C是一种对耐火材料有很强破坏作用的物质,高炉解体证明CO对炉衬材料的破坏很大,在高温下暴露在CO气氛中的耐火材料因碳素沉积(2CO(g)=C(s)+CO2(g))膨胀而导致严重破损。耐火材料中的Fe2O3,在高炉条件下被还原生成Fe,对上述碳沉积反应起催化作用,加快了材料的破损速度。因此,在其他条件相同的情况下,试样中的Fe2O3含量越高,试样受到的破坏作用越大。随着沉积碳的增多,试样结构变得疏松,这又进一步促进了碳沉积反应的进行,加剧试样的损毁。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种莫来石-铬轻质浇注料及方法,具体技术方案是:
一种莫来石-铬轻质浇注料,由以下重量份的原料组成:莫来石微孔球50~65wt%,低铁三级高铝熟料粉20~45wt%,1~5wt%氧化铬绿,二氧化硅微粉3~8wt%,纯铝酸钙水泥4~7wt%,分散剂0.01~0.5wt%;
所述莫来石微孔球为原矿经二次造粒烧结而成的球形莫来石颗粒料;
所述低铁三级高铝熟料粉的Fe2O3含量不大于1.5wt%。
进一步的,所述莫来石微孔球的成分中Al2O3≥65 wt%,Fe2O3≤1.5 wt%,K2O+Na2O≤0.65 wt%。
进一步的,所述莫来石微孔球的体积密度≤1.5g/cm3。
进一步的,所述莫来石微孔球的粒度为8~0.3mm。
进一步的,所述低铁三级高铝熟料粉为三级高铝矾土经煅烧后得到熟料,再去除熟料表面的氧化铁杂质而制得;所述低铁三级高铝熟料粉的成分中Al2O3≥52 wt %,Fe2O3≤1.0 wt %,K2O+Na2O≤0.50wt %。
进一步的,所述低铁三级高铝熟料粉的粒径为小于或等于0.088mm。
进一步的,所述的氧化铬绿中Cr2O3≥99.5 wt %,粒径为小于或等于0.044mm。
进一步的,所述的纯铝酸钙水泥中Al2O3≥68.5 wt%,SiO2≤0.8 wt%,Fe2O3≤0.6wt%,CaO≤31 wt%。
进一步的,所述的二氧化硅微粉中SiO2≥90 wt%,灼减≤3.2 wt%。
本发明中的莫来石微孔球是利用原料自分解成孔,通过控制内部反应烧结过程形成微孔结构,该骨料在生产中没有添加煤粉等杂质原料,利用回转窑高温烧结而成,莫来石微孔球的主晶相为莫来石。因此用莫来石微孔球代替低水泥高铝浇注料的高铝熟料骨料,可降低浇注料的体积密度,降低浇注料的导热系数,不影响浇注料的常温及高温性能。低铁三级高铝熟料三氧化二铁杂质含量低,体积密度低于二级高铝熟料、一级高铝熟料,因此低铁三级高铝熟料粉的加入,利于浇注料体积密度的降低。
莫来石-铬轻质浇注料,骨料选用的是合成微孔莫来石骨料,主晶相是莫来石,三氧化二铁含量较低,并且选用了铁含量较低的粉料。因此该莫来石-铬轻质浇注料可满足在高温、强CO还原气氛下长期使用。
氧化铬绿即氧化铬,熔点(2260℃±25℃),氧化铬可与很多氧化物形成固溶体、高熔点化合物或熔化温度高的共熔物,以及能使渗入的熔渣黏度增大。在直接还原铁用窑炉运行过程中,炉料中含CaO成分脱硫剂的粉尘易落在炉墙、炉顶高铝浇注料上。粉尘中的CaO和炉衬中的Al2O3-SiO2系材料在1350℃左右生成低熔物,物料中的Fe粉及铁氧化合物在还原气氛下还原出的Fe粉附着在低熔物上,形成结瘤,随着结瘤的增大,严重影响炉衬的寿命及窑炉的正常运行。浇注料中氧化铬绿的引入,在还原气氛下,粉尘中的CaO与氧化铬绿生成CaCr2O4稳定化合物,熔点为1570℃,该化合物的生成可减少低熔物的形成,有效减少炉衬材料的结瘤。
由于合理选用原材料,因此该莫来石-铬轻质浇注料常温及高温均具有较高的强度,体积稳定性好,且具有较低的导热系数,有效降低了炉体的外表面温度,并可减少炉衬的蓄热,并且该浇注料抗CO侵蚀能力强,并且有效减少炉衬表面CaO和Fe混合粉的结瘤,达到减少炉衬材料用量、节能及延长炉衬使用寿命的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述,并非对其保护范围的限制。
为避免重复,现将本具体实施方式所涉及的技术参数统一描述如下,实施中不在赘述:
莫来石微孔球,其特征为利用原料自分解成孔,通过控制内部反应烧结过程控制孔径分布,该骨料在生产中没有添加煤粉等杂质原料,利用高温窑进行烧制而成,主晶相为莫来石。该莫来石微孔球,Al2O3≥65%,Fe2O3≤1.5%,K2O+Na2O≤0.65%,体积密度≤1.5g/cm3,粒度8-0.3mm。
低铁三级高铝熟料粉,其特征在于选用优质三级高铝矾土,经煅烧后人工去除熟料表面的氧化铁等杂质,该低铁三级高铝熟料粉Al2O3≥52%,Fe2O3≤1.0%,K2O+Na2O≤0.50%,粒径为小于或等于0.088mm。
氧化铬绿,Cr2O3≥99.5%,粒径为小于或等于0.044mm。
纯铝酸钙水泥,Al2O3≥68.5%,SiO2≤0.8%,Fe2O3≤0.6%,CaO≤31%。
二氧化硅微粉,SiO2≥90%,灼减≤3.2%。
实施列1
一种莫来石-铬轻质浇注料。50~55wt%莫来石微孔球、25~45wt%低铁三级高铝熟料粉、1~5wt%氧化铬绿、3~8wt%二氧化硅微粉、4~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成,将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。
实施列2
一种莫来石-铬轻质浇注料。56~65wt%莫来石微孔球、20~35wt%低铁三级高铝熟料粉、1~5wt%氧化铬绿、3~8wt%二氧化硅微粉、4~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成,将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。
实施列3
一种莫来石-铬轻质浇注料。50~65wt%莫来石微孔球、20~45wt%低铁三级高铝熟料粉、1~3wt%氧化铬绿、3~8wt%二氧化硅微粉、4~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成,将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。
实施列4
一种莫来石-铬轻质浇注料。50~65wt%莫来石微孔球、20~45wt%低铁三级高铝熟料粉、4~5wt%氧化铬绿、3~8wt%二氧化硅微粉、4~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成,将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。
实施列5
一种莫来石-铬轻质浇注料。50~65wt%莫来石微孔球、20~45wt%低铁三级高铝熟料粉、1~5wt%氧化铬绿、3~5wt%二氧化硅微粉、4~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成,将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。
实施列6
一种莫来石-铬轻质浇注料。50~65wt%莫来石微孔球、20~45wt%低铁三级高铝熟料粉、1~5wt%氧化铬绿、6~8wt%二氧化硅微粉、4~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成,将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。
实施列7
一种莫来石-铬轻质浇注料。50~65wt%莫来石微孔球、20~45wt%低铁三级高铝熟料粉、1~5wt%氧化铬绿、3~8wt%二氧化硅微粉、4~5wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成,将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。
实施列8
一种莫来石-铬轻质浇注料。50~65wt%莫来石微孔球、20~45wt%低铁三级高铝熟料粉、1~5wt%氧化铬绿、3~8wt%二氧化硅微粉、6~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成,将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。
本具体实施是对原料材料进行正确选择,一是轻质骨料的选择,选用了低杂质含量且含有微孔结构主晶相为莫来石的莫来石微孔球。其次是低铁三级高铝熟料粉的加入,一方面原料易得且成本低,另一方面该原料三氧化二铁含量低。4-7wt%纯铝酸钙水泥加入,可保证该浇注料常温性能及高温性能。二氧化硅微粉的加入,提高了浇注料的常温及中温性能。由于该莫来石-铬轻质浇注料中三氧化二铁杂质含量较低,因此可有效减少浇注料在高温下CO的侵蚀。氧化铬绿的加入,对于浇注料表面在CO还原气氛下减少CaO和Fe混合粉尘的结瘤起积极作用。因此,本具体实施所研制的莫来石-铬轻质浇注料具有较高的常温及高温强度,体积稳定性好,较低的导热系数,且在高温条件下抗CO侵蚀能力强,减少了炉衬表面CaO和Fe混合粉结瘤。该浇注料可满足直接还原铁用窑炉炉衬的长期使用,达到节约原料、节约能源、抗CO侵蚀及减少炉衬表面结瘤的目的。
Claims (9)
1.一种莫来石-铬轻质浇注料,其特征在于,由以下重量份的原料组成:莫来石微孔球50~65wt%,低铁三级高铝熟料粉20~45wt%,1~5wt%氧化铬绿,二氧化硅微粉3~8wt%,纯铝酸钙水泥4~7wt%,分散剂0.01~0.5wt%;
所述莫来石微孔球为原矿经二次造粒烧结而成的球形莫来石颗粒料;
所述低铁三级高铝熟料粉的Fe2O3含量不大于1.5wt%。
2.根据权利要求1所述的莫来石-铬轻质浇注料,其特征在于:所述莫来石微孔球的成分中Al2O3≥65 wt%,Fe2O3≤1.5 wt%,K2O+Na2O≤0.65 wt%。
3.根据权利要求2所述的莫来石-铬轻质浇注料,其特征在于:所述莫来石微孔球的体积密度≤1.5g/cm3。
4.根据权利要求3所述的莫来石-铬轻质浇注料,其特征在于:所述莫来石微孔球的粒度为8~0.3mm。
5.根据权利要求1所述的莫来石-铬轻质浇注料,其特征在于:所述低铁三级高铝熟料粉为三级高铝矾土经煅烧后得到熟料,再去除熟料表面的氧化铁杂质而制得;所述低铁三级高铝熟料粉的成分中Al2O3≥52 wt %,Fe2O3≤1.0 wt %,K2O+Na2O≤0.50 wt %。
6.根据权利要求5所述的莫来石-铬轻质浇注料,其特征在于:所述低铁三级高铝熟料粉的粒径为小于或等于0.088mm。
7.根据权利要求1所述的莫来石-铬轻质浇注料,其特征在于:所述的氧化铬绿中Cr2O3≥99.5 wt %,粒径为小于或等于0.044mm。
8.根据权利要求1所述的莫来石-铬轻质浇注料,其特征在于:所述的纯铝酸钙水泥中Al2O3≥68.5 wt%,SiO2≤0.8 wt%,Fe2O3≤0.6 wt%,CaO≤31 wt%。
9.根据权利要求1所述的莫来石-铬轻质浇注料,其特征在于:所述的二氧化硅微粉中SiO2≥90 wt%,灼减≤3.2 wt%。
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