CN108675809A - 一种超轻质刚玉浇注料及其制备方法 - Google Patents

一种超轻质刚玉浇注料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高温耐火材料技术领域，提出一种超轻质刚玉浇注料及其制备方法。提出的超轻质刚玉浇注料的原料组成及重量百分比为：刚玉空心球颗粒 40‑80 wt%；结合剂10‑50 wt%；高温烧结剂5‑15wt%；造孔剂0.02‑0.50wt%;减水剂 0.1‑1.0 wt%；高温烧结剂为氧化铝超微粉，氧化铝超微粉为d50为5um、2um、1um的一种或几种的任意比例的混合物；结合剂为纯铝酸钙水泥；纯铝酸钙水泥中具有CaO·Al₂O₃和CaO·2Al₂O₃两种物相。本发明具有耐高温、保温隔热性能优异、抗还原性气氛好、体积稳定性高、使用寿命长的特点。

Description

一种超轻质刚玉浇注料及其制备方法
技术领域
本发明属于高温耐火材料技术领域，主要涉及一种超轻质刚玉浇注料及其制备方法。
背景技术
刚玉浇注料是以氧化铝为主原料所制备的耐火浇注料，主要用做炭黑反应炉、高温气化炉、锅炉、高炉热风炉、加热炉、陶瓷窑炉等各种窑炉的内衬材料，是高温行业常用的高档耐火材料。刚玉空心球浇注料是刚玉浇注料中的一种，使用温度可达1600℃-1800℃，其特点是荷重软化温度高、强度大，可在强还原气氛下使用，热导率低于重质刚玉浇注料，保温性能好。
刚玉空心球浇注料具有使用温度很高等优势，但相比于其他铝硅质耐火保温浇注料，刚玉空心球浇注料仍然具有密度大（1.75 T/m3）、热导率高（0.75W/m．K）等不足。因此，研究更轻量化和更隔热的刚玉空心球浇注料成为了工作的方向。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种超轻质刚玉浇注料及其制备方法。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种超轻质刚玉浇注料，所述超轻质刚玉浇注料的原料组成及重量百分比为：
刚玉空心球颗粒 0.2-5mm 40-80 wt%；
结合剂 <200目 10-50 wt%；
高温烧结剂 5-15 wt%；
造孔剂 0.02-0.50 wt%；
减水剂 0.1-1.0 wt%；
所述的高温烧结剂为氧化铝超微粉，氧化铝超微粉为d50为5um、2um、1um的一种或几种的任意比例的混合物；
所述的结合剂为纯铝酸钙水泥，要求其Al2O3+CaO含量为99wt%以上，其粒度为<200目；纯铝酸钙水泥中具有CaO·Al2O3和CaO·2Al2O3两种物相。
所述的刚玉空心球颗粒属于一种高温隔热材料，由工业氧化铝在电炉中熔炼吹制而成，氧化铝含量99wt%以上，能长期在1800℃温度中使用，堆积密度远低于电熔刚玉颗粒。
所述刚玉空心球颗粒的重量百分比为50-65wt%。
所述的氧化铝超微粉由d50为5um、2um、1um中的任两种不同d50氧化铝超微粉进行混合加入，加入量为8-12wt%。
所述的纯铝酸钙水泥可以为Al2O3含量为70±1wt%、Al2O3含量为75±1wt%或者Al2O3含量为80±1wt%的一种或几种的任意比例的混合物，加入量为20-30wt%。
纯铝酸钙水泥在常温下与水反应胶结提供结合强度，初凝时间为1h左右，终凝时间为4h左右，通过模具浇注后养护24h即可脱模。
所述的造孔剂为偶氮二甲酰胺ADC、蛋白型微成孔剂NG10和松香皂FP-3中的一种或几种的任意比例的混合物，加入量为0.15-0.30wt%。
所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等磷酸盐系减水剂中的一种，其作用主要是在改善轻质刚玉浇注料的流动性、凝结性等施工性能的前提下降低需水量。
一种超轻质刚玉浇注料的制备方法，将上述原料按比例称量后，在搅拌机内混合均匀，在搅拌机内，由于氧化铝超微粉为高活性物质，氧化铝超微粉与纯铝酸钙水泥的两个物相CaO·Al2O3、CaO·2Al2O3在高温下发生反应生成CaO·2Al2O3和CaO·6Al2O3物相；化学反应式为：
CaO•Al2O3+Al2O3=CaO•2Al2O3 式1
CaO•2Al2O3+4Al2O3=CaO•6Al2O3 式2；
上述化学反应既能使材料形成高温烧结、提高其结构强度，亦可产生一定的体积膨胀，弥补本浇注料其他组分在高温下挥发和烧失引起的收缩，提高材料的体积稳定性；原料在高温下反应得到的含有CaO·2Al2O3和CaO·6Al2O3物相的浇注料产品；然后将浇注料产品与水混合均匀，在浇注料产品与水混合的过程中，造孔剂在溶解于水后，具有良好的起泡性和优异的泡沫稳定性，气泡的孔径为30-150um，多数孔的孔径为40-100um，其气泡呈相对独立的封闭状态，气泡与气泡之间的隔断使得其结构性能良好。相比于刚玉空心球产生的宏观气孔，造孔剂产生气孔的孔径微细化和均匀化更有利于大幅提高材料的隔热性能；造孔剂产生的气泡稳定时间可达10-24h，超过了水泥结合剂的初凝和终凝时间，因此可以稳定存在于浇注料的结构中，显著降低浇注料的致密度；浇筑料产品与水混合后采用自流成型或振动成型方式构建出结构和形状，经室温自然养护或高温烘烤后即可投入使用；最终得到的浇注料的密度为1.20-1.60 T/m3，热导率为0.30-0.55W/m·K，耐压强度为15-30MPa。
本发明提出的一种超轻质刚玉浇注料及其制备方法，选用刚玉空心球作为骨料，既可以保证其高温段下的使用性能，亦可以降低浇注料的整体密度，提高浇注料的隔热性能；
本发明所述的超轻质刚玉浇注料的特点还在于：
该材料高温性能稳定，可在各种气氛下安全使用，包括氧化气氛、CO/H2还原气氛、氧化/还原交替气氛、氮气气氛、氩气气氛等。
相比于刚玉浇注料、刚玉空心球浇注料等材料，本发明所述的超轻质刚玉浇注料的隔热性能大幅提高，有利于窑炉或设备的节能。
相比于刚玉浇注料、刚玉空心球浇注料等材料，采用本发明所述的超轻质刚玉浇注料的工程用量和工程成本大幅降低。
可以现场施工和维护，并可以根据工况的需求、设计的变化，现场筑建不同尺寸和规格的制品。
使用性能优异：本发明所述的超轻质刚玉浇注料在国内多台气化炉的气体管道、烧嘴支撑件等部位使用，具有耐高温、保温隔热性能优异、抗还原性气氛好、体积稳定性高、使用寿命长的优点。
附图说明
图1为采用实施例1技术方案的耐磨材料的显微结构照片。
具体实施方式
下面给出的本发明的实施例，但不构成对本发明的任何限制。实施例中所提到的各项性能指标，分别是依照YB/T 5202.1、YB/T 4130、YB/T 5200、GB/T 5072进行检测。
表1为实施例1～实施例5中超轻质刚玉浇注料的检测指标。
实施例1：
按下列质量配比称取各组分：
刚玉空心球颗粒 0.2-5mm 59.55wt%
结合剂 <200目 30 wt%
高温烧结剂 10 wt%
造孔剂 0.25 wt%
减水剂 0.2 wt%
其中，结合剂选用铝酸盐水泥（嘉耐CA-80），高温烧结剂选用氧化铝超微粉d50=1um（5wt%）和d50=2um（5wt%）的组合，造孔剂为ADC（0.2wt%）和NG10（0.05 wt%）的组合，减水剂为FS10。
将各组分按配比称量并在强制搅拌机内混合均匀，再加入水搅拌均匀后即可得到超轻质刚玉浇注料。
实施例2：
按下列质量配比称取各组分：
刚玉空心球颗粒 0.2-5mm 73.5wt%
结合剂 <200目 10 wt%
高温烧结剂 15 wt%
造孔剂 0.5 wt%
减水剂 1 wt%
其中，结合剂选用铝酸盐水泥（嘉耐CA-75），高温烧结剂选用氧化铝超微粉d50=5um（10wt%）和d50=2um（5wt%）的组合，造孔剂为FP-3（0.4wt%）和NG10（0.1 wt%）的组合，减水剂为ADS3（0.75wt%）和ADW1（0.25 wt%）的组合。
将各组分按配比称量并在强制搅拌机内混合均匀，再加入水搅拌均匀后即可得到超轻质刚玉浇注料。
实施例3：
刚玉空心球颗粒 0.2-5mm 44.88wt%
结合剂 <200目 50 wt%
高温烧结剂 5 wt%
造孔剂 0.02 wt%
减水剂 0.1 wt%
其中，结合剂选用secar71（40wt%）和CA-80（10wt%）的组合，高温烧结剂选用氧化铝超微粉d50=1um，造孔剂为NG10，减水剂为三聚磷酸钠（0.05wt%）和六偏磷酸钠（0.05 wt%）的组合。
将各组分按配比称量并在强制搅拌机内混合均匀，再加入水搅拌均匀后即可得到超轻质刚玉浇注料。
实施例4：
刚玉空心球颗粒 0.2-5mm 40wt%
结合剂 <200目 44.65 wt%
高温烧结剂 15 wt%
造孔剂 0.2 wt%
减水剂 0.15 wt%
其中，结合剂选用secar71（30wt%）和CA-75（14.65wt%）的组合，高温烧结剂选用氧化铝超微粉d50=5um（10wt%）和d50=1um（5wt%）的组合，造孔剂为ADC（0.15wt%）和FP-3（0.05wt%）的组合，减水剂为六偏磷酸钠。
将各组分按配比称量并在强制搅拌机内混合均匀，再加入水搅拌均匀后即可得到超轻质刚玉浇注料。
实施例5：
刚玉空心球颗粒 0.2-5mm 80wt%
结合剂 <200目 12wt%
高温烧结剂 7.2wt%
造孔剂 0.3wt%
减水剂 0.5wt%
其中，结合剂选用CA-80，高温烧结剂选用氧化铝超微粉d50=1um（4wt%）、d50=2um（3wt%）和d50=5um（5wt%）的组合，造孔剂为ADC（0.1wt%）、NG10（0.05wt%）和FP-3（0.15 wt%）的组合，减水剂为ADS3（0.35wt%）和ADW1（0.15 wt%）的组合。
将各组分按配比称量并在强制搅拌机内混合均匀，再加入水搅拌均匀后即可得到超轻质刚玉浇注料。
表1.实施例1-实施例5的性能指标.

Claims (7)

1.一种超轻质刚玉浇注料，其特征在于：所述超轻质刚玉浇注料的原料组成及重量百分比为：
刚玉空心球颗粒 0.2-5mm 40-80 wt%；
结合剂 <200目 10-50 wt%；
高温烧结剂 5-15 wt%；
造孔剂 0.02-0.50 wt%；
减水剂 0.1-1.0 wt%；
所述的高温烧结剂为氧化铝超微粉，氧化铝超微粉为d50为5um、2um、1um的一种或几种的任意比例的混合物；
所述的结合剂为纯铝酸钙水泥，要求其Al2O3+CaO含量为99wt%以上，其粒度为<200目；纯铝酸钙水泥中具有CaO·Al2O3和CaO·2Al2O3两种物相。
2.如权利要求1所述的一种超轻质刚玉浇注料，其特征在于：所述的刚玉空心球颗粒属于一种高温隔热材料，由工业氧化铝在电炉中熔炼吹制而成，氧化铝含量99wt%以上，能长期在1800℃温度中使用，堆积密度远低于电熔刚玉颗粒。
3.如权利要求1所述的一种超轻质刚玉浇注料，其特征在于：所述刚玉空心球颗粒的重量百分比为50-65wt%。
4.如权利要求1所述的一种超轻质刚玉浇注料，其特征在于：所述的氧化铝超微粉由d50为5um、2um、1um中的任两种不同d50氧化铝超微粉进行混合加入，加入量为8-12wt%。
5.如权利要求1所述的一种超轻质刚玉浇注料，其特征在于：所述的纯铝酸钙水泥可以为Al2O3含量为70±1wt%、Al2O3含量为75±1wt%或者Al2O3含量为80±1wt%的一种或几种的任意比例的混合物，加入量为20-30wt%。
6.如权利要求1所述的一种超轻质刚玉浇注料，其特征在于：所述的造孔剂为偶氮二甲酰胺ADC、蛋白型微成孔剂NG10和松香皂FP-3中的一种或几种的任意比例的混合物，加入量为0.15-0.30wt%。
7.如权利要求1-6任一权利要求所述一种超轻质刚玉浇注料的制备方法，将上述原料按比例称量后，在搅拌机内混合均匀，在搅拌机内，由于氧化铝超微粉为高活性物质，氧化铝超微粉与纯铝酸钙水泥的两个物相CaO·Al2O3、CaO·2Al2O3在高温下发生反应生成CaO·2Al2O3和CaO·6Al2O3物相；化学反应式为：
CaO•Al2O3+Al2O3=CaO•2Al2O3 式1
CaO•2Al2O3+4Al2O3=CaO•6Al2O3 式2；
上述化学反应既能使材料形成高温烧结、提高其结构强度，亦可产生一定的体积膨胀，弥补本浇注料其他组分在高温下挥发和烧失引起的收缩，提高材料的体积稳定性；原料在高温下得到含有CaO·2Al2O3和CaO·6Al2O3物相的浇注料产品；然后将浇注料产品与水混合均匀，在浇注料产品与水混合的过程中，造孔剂在溶解于水后，具有良好的起泡性和优异的泡沫稳定性，气泡的孔径为30-150um，多数孔的孔径为40-100um，其气泡呈相对独立的封闭状态，气泡与气泡之间的隔断使得其结构性能良好。相比于刚玉空心球产生的宏观气孔，造孔剂产生气孔的孔径微细化和均匀化更有利于大幅提高材料的隔热性能；造孔剂产生的气泡稳定时间可达10-24h，超过了水泥结合剂的初凝和终凝时间，因此可以稳定存在于浇注料的结构中，显著降低浇注料的致密度；浇筑料产品与水混合后采用自流成型或振动成型方式构建出结构和形状，经室温自然养护或高温烘烤后即可投入使用；最终得到的浇注料的密度为1.20-1.60 T/m3，热导率为0.30-0.55W/m·K，耐压强度为15-30MPa。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113666720A (zh) * 2021-07-26 2021-11-19 中国铝业股份有限公司 一种连续超高温炉炉盖及其浇注料
CN114262237A (zh) * 2022-02-28 2022-04-01 北京市一滴水环保科技有限公司 一种轻质微孔陶瓷过滤材料及其制备方法和水处理过滤用陶瓷颗粒及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56120577A (en) * 1980-02-21 1981-09-21 Nippon Steel Corp Blast furnace tap hole material
CN102976771A (zh) * 2012-11-16 2013-03-20 宜兴天霸非金属材料有限公司 一种耐高温轻质绝热浇注料
CN104193394A (zh) * 2014-08-29 2014-12-10 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 一种轻质氧化铝空心球隔热制品的制备方法
CN105503216A (zh) * 2015-12-24 2016-04-20 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 一种轻质高强氧化铝空心球制品的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56120577A (en) * 1980-02-21 1981-09-21 Nippon Steel Corp Blast furnace tap hole material
CN102976771A (zh) * 2012-11-16 2013-03-20 宜兴天霸非金属材料有限公司 一种耐高温轻质绝热浇注料
CN104193394A (zh) * 2014-08-29 2014-12-10 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 一种轻质氧化铝空心球隔热制品的制备方法
CN105503216A (zh) * 2015-12-24 2016-04-20 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 一种轻质高强氧化铝空心球制品的制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113666720A (zh) * 2021-07-26 2021-11-19 中国铝业股份有限公司 一种连续超高温炉炉盖及其浇注料
CN113666720B (zh) * 2021-07-26 2023-11-28 中国铝业股份有限公司 一种连续超高温炉炉盖及其浇注料
CN114262237A (zh) * 2022-02-28 2022-04-01 北京市一滴水环保科技有限公司 一种轻质微孔陶瓷过滤材料及其制备方法和水处理过滤用陶瓷颗粒及其制备方法

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