CN109437939B - 一种耐火泥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及耐火材料领域，且特别涉及一种耐火泥及其制备方法。一种耐火泥，其由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括：废刚玉砖料20‑50份、氧化铝微粉5‑10份、均化粉20‑50份、碳化硅粉3‑5份、广西白泥5‑10份、石墨粉5‑10份、粘结剂2‑5份以及结合剂23‑26份。该耐火泥成本低廉，且具有优秀的高温性能、抗侵蚀性与粘结强度。上述耐火泥的制备方法，其操作简单容易实施，通过该制备方法能够制备出成本低廉且质量优秀的耐火泥。

Description

一种耐火泥及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐火材料领域，且特别涉及一种耐火泥及其制备方法。

背景技术

冶金生产的准备过程中，耐火泥是必不可少的消耗品。其用于填充设备的缝隙，将各定型制品粘结成整体，以提高冶金设备的使用寿命和安全性。例如钢包和中间包的滑动水口***之间的缝隙，钢包透气砖之间的缝隙，均需要使用耐火泥进行填充，由于滑动水口与透气砖等部分的使用条件非常苛刻，稍有不慎就会造成高温钢水沿装配缝隙火泥处渗漏，严重时还可能会造成安全生产事故，因此，所使用的耐火泥的高温性能、抗侵蚀性与粘结强度等各方面性能均需要达到较高要求，其质量直接关系到冶金过程的安全性以及冶金设备的使用寿命和成本。

为使耐火泥的质量达标，传统耐火泥的制备成分中一般含有白刚玉与致密刚玉等优质刚玉原料，由于冶金行业生产规模普遍较大，耐火泥的使用量较大，且优质刚玉原料的成本较高，导致整体生产成本增大。另一方面，冶金生产过程中会使用大量刚玉砖进行设备内部的砌筑，设备使用周期过后会拆出较多废刚玉砖以及刚玉砖生产过程中产生的裂纹及边角废品等，废刚玉砖无法再利用，再次造成生产浪费，因此，为降低冶金过程中的生产成本，对废刚玉砖再利用，急需研发一种成本低廉的高质量耐火泥，其满足成本低廉的同时，高温性能、抗侵蚀性与粘结强度等各方面性能均能够达到传统优质耐火泥的性能。

鉴于此特提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐火泥，其成本低廉，且具有优秀的高温性能、抗侵蚀性与粘结强度。

本发明的另一目的在于提供一种上述耐火泥的制备方法，其操作简单容易实施，通过该制备方法能够制备出成本低廉且质量优秀的耐火泥。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本发明提出一种耐火泥，其由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括：废刚玉砖料20-50份、氧化铝微粉5-10份、均化粉20-50份、碳化硅粉3-5份、广西白泥5-10份、石墨粉5-10份、粘结剂2-5份以及结合剂23-26份。

本发明提出一种耐火泥的制备方法，包括以下步骤：

将废刚玉砖料、氧化铝微粉、均化粉、碳化硅粉、广西白泥以及石墨粉混合均匀得预混料；

将粘结剂加入结合剂中搅拌混合均匀得预混剂；

将预混剂加入预混料中混合搅拌均匀。

本发明实施例的耐火泥及其制备方法的有益效果是：

本发明实施例的耐火泥通过废刚玉砖料、氧化铝微粉、均化粉、碳化硅粉、广西白泥、石墨粉、粘结剂以及结合剂之间的相互协同增效作用，使得选用废刚玉砖料进行有效降本的前提下，也能保证耐火泥具有优秀的高温性能、粘结强度与耐侵蚀性能。

本发明实施例的制备方法，其操作简单容易实施，通过限制制备过程中的混合顺序，进一步增强了耐火泥的粘结性能，继而保证该耐火泥能达到与使用白刚玉的耐火泥相当的性能。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的耐火泥及其制备方法进行具体说明。

本发明实施例提供的一种耐火泥，其由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括：废刚玉砖料20-50份、氧化铝微粉5-10份、均化粉20-50份、碳化硅粉3-5份、广西白泥5-10份、石墨粉5-10份、粘结剂2-5份以及结合剂23-26份。

通过上述物质配伍的相互作用能够保证各个原料充分发挥其作用，同时，各个组分之间能够产生协同作用或者增效作用，强化各个组分的效果之间的相关联性，并且减弱特定组分的副作用，继而使得由上述原料制备得到的耐火泥具有优秀的高温性能、抗侵蚀性与粘结强度。例如，氧化铝微粉能够与废刚玉砖料相互协同增效，进一步提升耐火泥的高温性能，并且，氧化铝微粉能够补足废刚玉砖料中氧化铝含量的不足。同时，采用上述比例能够保证制备得到的耐火泥具有优秀的耐火性能且能达到较高的使用次数，若更改比例，则可能导致增效作用降低或者消失，继而影响耐火泥的性能。

进一步地，以重量份计，废刚玉砖料包括：废刚玉砖颗粒10-20份与废刚玉砖粉10-30份。其中，废刚玉砖颗粒与废刚玉砖粉均由冶金生产所废弃的废钢玉砖以及刚玉砖生产过程中产生的废砖粉碎得到。该废刚玉砖料成本低廉，使用其作为耐火泥的主要原料代替传统优质刚玉，能够有效降低耐火泥的成本，并且对废物进行再利用，达到了降本增效的作用。其中，为了使耐火泥具有更好的高温性能的同时保证抗侵蚀性与粘结强度，需按废刚玉砖颗粒10-20份与废刚玉砖粉10-30份的配伍进行制备，废刚玉砖颗粒能够有效地增加耐火泥的抗侵蚀性，废刚玉砖粉能够有效改善耐火泥的粘结强度。

进一步地，废刚玉砖颗粒的粒度≤0.5毫米，废刚玉砖粉的粒度为180目和320目，氧化铝微粉的粒度为1-2微米，均化粉的粒度为180目，碳化硅粉的粒度为320目，石墨粉的粒度为100-200目，粘结剂的粒度为180目。通过将各个原料的粒度限制在上述范围内，能使得由上述原料制备得到的耐火泥具有更优秀的粘结强度。

进一步地，按质量百分比计，本实施例的废刚玉砖料的成分包括：氧化铝≥88％、氧化铁0-1.2％以及氧化钠0-0.4％。质量分数≥88％的氧化铝能够有效增强耐火泥的高温性能与抗侵蚀性。

进一步地，按质量百分比计，本实施例的氧化铝微粉的成分包括：氧化铝≥99％、氧化铁0-0.1％以及氧化钠0-0.4％。氧化铝微粉能够与上述废刚玉砖料产生协同增效，使耐火泥具有更强的耐火性能、硬度以及抗侵蚀性，并且，其质量分数≥99％的氧化铝能够弥补废刚玉砖料中氧化铝含量的不足，使该耐火泥既满足成本低廉的同时又能具有优秀的耐高温性能与抗侵蚀性能。

进一步地，按质量百分比计，本实施例的均化粉的成分包括：氧化铝≥80％、氧化铁0-1.8％以及氧化钾与氧化钠的合量0-0.4％。使用均化粉代替一部分白刚玉作为原料，能够有效降低耐火泥的成本，并且能增加耐火泥的致密性，并且，通过上述氧化铝微粉的加入来弥补均化粉中氧化铝含量的不足，使该耐火泥既满足成本低廉、致密性良好的同时又能具有优秀的耐高温性能与抗侵蚀性能。

进一步地，按质量百分比计，本实施例的碳化硅粉中碳化硅的质量分数≥95％。碳化硅粉又称金刚砂或耐火砂，是应用最广泛、最经济的耐火材料之一，其具有优秀的耐蚀性能与耐高温性能，能够在氧化铝的基础上进一步提升耐火泥的耐高温性能与抗侵蚀性能，且其具有优秀的导热性能，能够增强耐火泥整体的导热性能，避免布设于水口处的耐火泥由于受热不均而产生破裂的情况，进一步增加该耐火泥使用的安全性，进一步延长了该耐火泥的使用寿命。

进一步地，按质量百分比计，本实施例的石墨粉中碳的质量分数≥95％。石墨具有优秀的耐高温性能，其熔点为3850±50℃，即使经过超高温电弧灼烧，其重量的损失也很小，因此其能进一步增加耐火泥的耐高温性能，同时，其热膨胀系数很低，能够防止耐火泥因高温膨胀可能产生的破坏，进一步增加该耐火泥的安全性，并且，石墨的强度随温度提高而加强，冶金领域，钢包和中间包的水口处的温度能够使得石墨的强度提升近一倍，从而进一步增强耐火泥的强度，侧面提升了耐火泥的使用寿命和安全性。

进一步地，广西白泥是一种软质高岭土，也可以叫软质耐火粘土，按质量百分比计，其主要化学成分为二氧化硅45.3-51.6％、三氧化二铝30.0-36.8％、三氧化二铁0.65-2.2％。其可塑性好、流动性好、结合性好，并且耐火度大于1700℃，其能够在满足高温性能的基础上，提供耐火泥所需要的粘结强度与流动性，并使耐火泥中的其他原料均匀混合粘结为一体。

进一步地，粘结剂为糊精、纤维素以及淀粉中的任意一种或两种组合。其作用为在广西白泥的基础上进一步增强耐火泥的粘结性，使耐火泥中的各种原料彻底混合均匀并相互粘结，其中，糊精、纤维素以及淀粉均能够起到上述效果，可选用三者之一或将两者混合使用，进一步增强耐火泥的粘结性。

进一步地，结合剂为水。结合剂的作用是与广西白泥、粘结剂相配合，使耐火泥中各个粉状原料彻底混合为一体并呈现泥状，水作为结合剂既能满足上述效果的同时又满足成本低廉，一举两得，并且获取与使用均较为方便。

本发明还提供一种耐火泥的制备方法，包括以下步骤：

S1、将废刚玉砖料、氧化铝微粉、均化粉、碳化硅粉、广西白泥以及石墨粉混合均匀得预混料。

具体地，将上述原料按照废刚玉砖料20-50份、氧化铝微粉5-10份、均化粉20-50份、碳化硅粉3-5份、广西白泥5-10份以及石墨粉5-10份的比例装入搅拌机内搅拌混合均匀得预混料。该步骤是将各个粉状原料预混均匀，避免直接加入结合剂与粘结剂可能产生的局部混合不均与结块。

S2、将粘结剂加入结合剂中搅拌混合均匀得预混剂。

具体地，将粘结剂2-5份逐渐加入23-26份的结合剂中，过程中不断搅拌以形成均一的预混剂。

S3、将预混剂加入预混料中混合搅拌均匀。

具体地，将上述预混剂逐渐加入上述装有预混料的搅拌机内搅拌均匀即可。

该耐火泥的制备方法操作简单容易实施，通过该制备方法能够制备出成本低廉且质量优秀的耐火泥。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种耐火泥，其由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括：废刚玉砖料20份、氧化铝微粉10份、均化粉20份、碳化硅粉5份、广西白泥5份、石墨粉10份、粘结剂2份以及结合剂26份，其中，废刚玉砖料包括：废刚玉砖颗粒10份与废刚玉砖粉10份。

废刚玉砖颗粒的粒度为0.5毫米，废刚玉砖粉的粒度为180目和320目各5份，氧化铝微粉的粒度为2微米，均化粉的粒度为180目，碳化硅粉的粒度为320目，石墨粉的粒度为200目，粘结剂的粒度为180目。

粘结剂为糊精，结合剂为水。

本实施例还提供一种耐火泥的制备方法，包括以下步骤：

S1、将废刚玉砖料、氧化铝微粉、均化粉、碳化硅粉、广西白泥以及石墨粉混合均匀得预混料；

S2、将粘结剂加入结合剂中搅拌混合均匀得预混剂；

S3、将预混剂加入预混料中混合搅拌均匀。

实施例2

本实施例提供一种耐火泥，其由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括：废刚玉砖料50份、氧化铝微粉5份、均化粉50份、碳化硅粉3份、广西白泥10份、石墨粉5份、粘结剂5份以及结合剂23份，其中，废刚玉砖料包括：废刚玉砖颗粒20份与废刚玉砖粉30份。

废刚玉砖颗粒的粒度为0.1毫米，废刚玉砖粉的粒度为180目和320目各15份，氧化铝微粉的粒度为1微米，均化粉的粒度为180目，碳化硅粉的粒度为320目，石墨粉的粒度为100目，粘结剂的粒度为180目。

粘结剂为纤维素，结合剂为水。

本实施例还提供一种耐火泥的制备方法，包括以下步骤：

S1、将废刚玉砖料、氧化铝微粉、均化粉、碳化硅粉、广西白泥以及石墨粉混合均匀得预混料；

S2、将粘结剂加入结合剂中搅拌混合均匀得预混剂；

S3、将预混剂加入预混料中混合搅拌均匀。

实施例3

本实施例提供一种耐火泥，其由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括：废刚玉砖料30份、氧化铝微粉8份、均化粉30份、碳化硅粉4.5份、广西白泥7份、石墨粉8份、粘结剂3份以及结合剂25份，其中，废刚玉砖料包括：废刚玉砖颗粒10份与废刚玉砖粉20份。

废刚玉砖颗粒的粒度为0.4毫米，废刚玉砖粉的粒度为180目和320目各10份，氧化铝微粉的粒度为1.8微米，均化粉的粒度为180目，碳化硅粉的粒度为320目，石墨粉的粒度为180目，粘结剂的粒度为180目。

粘结剂为淀粉，结合剂为水。

本实施例还提供一种耐火泥的制备方法，包括以下步骤：

S1、将废刚玉砖料、氧化铝微粉、均化粉、碳化硅粉、广西白泥以及石墨粉混合均匀得预混料；

S2、将粘结剂加入结合剂中搅拌混合均匀得预混剂；

S3、将预混剂加入预混料中混合搅拌均匀。

实施例4

本实施例提供一种耐火泥，其由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括：废刚玉砖料40份、氧化铝微粉6份、均化粉40份、碳化硅粉3.5份、广西白泥8份、石墨粉7份、粘结剂4份以及结合剂24份，其中，废刚玉砖料包括：废刚玉砖颗粒15份与废刚玉砖粉25份。

废刚玉砖颗粒的粒度为0.2毫米，废刚玉砖粉的粒度为180目10份和320目15份，氧化铝微粉的粒度为1.2微米，均化粉的粒度为180目，碳化硅粉的粒度为320目，石墨粉的粒度为110目，粘结剂的粒度为180目。

粘结剂为糊精与纤维素的混合物，糊精与纤维素各2份，结合剂为水。

本实施例还提供一种耐火泥的制备方法，包括以下步骤：

S1、将废刚玉砖料、氧化铝微粉、均化粉、碳化硅粉、广西白泥以及石墨粉混合均匀得预混料；

S2、将粘结剂加入结合剂中搅拌混合均匀得预混剂；

S3、将预混剂加入预混料中混合搅拌均匀。

实施例5

本实施例提供一种耐火泥，其由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括：废刚玉砖料37份、氧化铝微粉7.6份、均化粉38份、碳化硅粉4.7份、广西白泥8.4份、石墨粉7.2份、粘结剂4.3份以及结合剂24份，其中，废刚玉砖料包括：废刚玉砖颗粒11份与废刚玉砖粉26份。

废刚玉砖颗粒的粒度为0.3毫米，废刚玉砖粉的粒度为180目和320目各13份，氧化铝微粉的粒度为1.5微米，均化粉的粒度为180目，碳化硅粉的粒度为320目，石墨粉的粒度为160目，粘结剂的粒度为180目。

粘结剂为糊精与淀粉的混合物，糊精3.1份，淀粉1.2份，结合剂为水。

本实施例还提供一种耐火泥的制备方法，包括以下步骤：

S1、将废刚玉砖料、氧化铝微粉、均化粉、碳化硅粉、广西白泥以及石墨粉混合均匀得预混料；

S2、将粘结剂加入结合剂中搅拌混合均匀得预混剂；

S3、将预混剂加入预混料中混合搅拌均匀。

对比例1

与实施例5的区别在于，原料中的废刚玉砖料替换为白刚玉。

对比例2

与实施例2的区别在于，多种原料包括：废刚玉砖料60份、氧化铝微粉4份、均化粉60份、碳化硅粉2.4份、广西白泥15份、石墨粉4.5份、粘结剂6份以及结合剂20份，其中，废刚玉砖料包括：废刚玉砖颗粒30份与废刚玉砖粉30份。

对比例3

与实施例5的区别在于，废刚玉砖颗粒6份与废刚玉砖粉31份。

对比例4

与实施例1的区别在于，废刚玉砖颗粒的粒度为0.8毫米，废刚玉砖粉的粒度为160目，氧化铝微粉的粒度为3微米，均化粉的粒度为140目，碳化硅粉的粒度为360目，石墨粉的粒度为90目，粘结剂的粒度为230目。

对比例5

与实施例5的区别在于，将废刚玉砖料、氧化铝微粉、均化粉、碳化硅粉、广西白泥、石墨粉、粘结剂以及结合剂直接混合搅拌均匀。

实验例1

分别根据《GBT2994-2008》的实验方法对实施例1-5和对比例1-5的耐火泥从耐火度与粘结强度两个方面进行检测，并分别测试正常情况下的使用炉次以验证质量，检测结果见表1。

表1

根据表1可知：(1)本发明实施例1-5提供的耐火泥，其使用废刚玉砖料降本的前提下，能够达到与使用白刚玉相当的性能；(2)通过限制原料的配伍、粒度以及制备时的混合顺序，能够有效增强耐火泥的耐火度、粘结强度以及有效使用炉次。

综上，本发明实施例提出的耐火泥通过废刚玉砖料、氧化铝微粉、均化粉、碳化硅粉、广西白泥、石墨粉、粘结剂以及结合剂之间的相互协同增效作用，使得选用废刚玉砖料进行有效降本的前提下，也能保证耐火泥具有优秀的高温性能、粘结强度与耐侵蚀性能，通过限制上述原料的比例以及各个原料的粒度，进一步增强了耐火泥的性能；该耐火泥的制备方法，通过限制制备过程中的混合顺序，进一步增强了耐火泥的粘结性能，继而保证该耐火泥能达到与使用白刚玉的耐火泥相当的性能。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种耐火泥，其特征在于，其由多种原料制成，以重量份计，多种所述原料包括：废刚玉砖料20-50份、氧化铝微粉5-10份、均化粉20-50份、碳化硅粉3-5份、广西白泥5-10份、石墨粉5-10份、粘结剂2-5份以及结合剂23-26份；

所述废刚玉砖料包括：废刚玉砖颗粒10-20份与废刚玉砖粉10-30份；

所述废刚玉砖颗粒的粒度≤0.5毫米，所述废刚玉砖粉的粒度为180目和320目，所述氧化铝微粉的粒度为1-2微米，所述均化粉的粒度为180目，所述碳化硅粉的粒度为320目，所述石墨粉的粒度为100-200目，所述粘结剂的粒度为180目；

所述废刚玉砖料的成分包括：氧化铝≥88％、氧化铁0-1.2％以及氧化钠0-0.4％，按质量百分比计，所述氧化铝微粉的成分包括：氧化铝≥99％、氧化铁0-0.1％以及氧化钠0-0.4％，按质量百分比计，所述均化粉的成分包括：氧化铝≥80％、氧化铁0-1.8％以及氧化钾与氧化钠的合量0-0.4％，所述碳化硅粉中碳化硅的质量分数≥95％，所述石墨粉中碳的质量分数≥95％，所述粘结剂为糊精、纤维素以及淀粉中的任意一种或两种组合。

2.根据权利要求1所述的耐火泥，其特征在于，所述结合剂为水。

3.一种权利要求1-2中任意一项所述的耐火泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述废刚玉砖料、所述氧化铝微粉、所述均化粉、所述碳化硅粉、所述广西白泥以及所述石墨粉混合均匀得预混料；

将所述粘结剂加入所述结合剂中搅拌混合均匀得预混剂；

将所述预混剂加入所述预混料中混合搅拌均匀。