CN115626831A - 一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料及其制备方法 - Google Patents

一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料及其制备方法，属于耐火料制备技术领域，所述高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料由以下重量份的成分组成：35‑45份骨料、15‑23份掺合料、4‑7份胶结剂、1‑3份促凝剂、1‑3份结合剂、4‑6份增塑剂、0.8‑1.2份分散剂；制备方法包括以下步骤：S1：骨料预处理、S2：掺合料混合、S3：制备浆料、S4：浆料干燥，与现有耐火可塑料相比，本发明的耐火可塑料为泥料，相比于浇注料本发明的这种泥料施工更简便，可塑性更高，且具有更好的耐磨性、抗冲击性、耐火性。

Description

一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火料制备技术领域，具体是涉及一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料及其制备方法。
背景技术
耐火可塑料是用耐火骨料和粉料、生黏土和化学复合结合剂及外加剂，经配制混炼、挤压成砖坯状、包装储存一定时间后仍具有良好的可塑性，并可用捣固方法施工。
按耐火骨料品种可分为黏土质、高铝质、莫来石质、刚玉质、铬质、碳化硅质和含锆质的耐火可塑料等。按结合剂种类可分为硫酸铝、磷酸、磷酸盐、水玻璃和树脂等结合的耐火可塑料等。
可塑料的耐热震性较好，易施工，适用于各种加热炉、均热炉、退火炉、热风炉等，也可用于小型电弧炉的炉盖、高温炉的烧嘴等部位。
现有的耐火可塑料分为浇筑料和泥料，浇筑料由于其料具有更强的流动性，因此施工时需要辅助模具，因此给施工带来了不便，耐火泥料的抗震性和耐磨性不够好，长期使用容易产生裂纹，因此需要一种可塑性强，同时具备抗震耐磨的特性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料及其制备方法。
本发明的技术方案是：一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料，由以下重量份的成分组成：35-45份骨料、15-23份掺合料、4-7份胶结剂、1-3份促凝剂、1-3份结合剂、4-6份增塑剂、0.8-1.2份分散剂；
所述骨料由以下重量份的成分组成：10-12份粘土、9-13份锆刚玉、7-10份铬刚玉、9-15份氧化铝耐火纤维；
所述掺合料由以下重量份的成分组成：4-6份氧化锆、7-9份α-Al2O3微粉、3-5份氧化镧、1-3份钇粉；
所述高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料的制备方法包括以下步骤：
S1、骨料预处理：
将粘土矿石放入破碎机中进行破碎，破碎完成后，得到黏土，再分别将粘土、锆刚玉、铬刚玉放入研磨机中继续进行研磨，研磨完成后分别得到粘土微粒、锆刚玉微粒、铬刚玉微粒，将得到的粘土微粒、锆刚玉微粒、铬刚玉微粒、氧化铝耐火纤维按上述骨料重量份比例加入混料机中进行混合，混合均匀后得到骨料；
S2、掺合料混合：
将氧化锆、α-Al2O3微粉、氧化镧、钇粉按上述重量份的比例放入混料机中进行混合，混料机转速为80-100r/min，混料机温度为55-60℃，混料时长为1-2h，混料完成后得到掺合料；
S3、制备浆料：
在重量份为20-25份的水中按上述重量份加入胶结剂、促凝剂、结合剂、增塑剂、分散剂进行搅拌混合，搅拌速度为100-120r/min，搅拌温度为30-40℃，搅拌完成后得到混合液，再将混合液加入混料机中，依次将骨料和掺合料加入至混料机中，进行充分混合，得到浆料；
S4、浆料脱水：
将浆料进行微波加热使浆料中的水分子蒸发，微波加热过程中伴随搅拌，微波加热结束后形成具有可塑料的泥料，所述可塑料泥料的含水率为1-2％。
所述氧化铝耐火纤维的长度为2-3mm，直径为0.5-1mm，可增强耐火可塑料的抗冲击性，降低耐火料产生断裂脱落的概率，进而提高耐火料的使用寿命。
步骤S1中所述粘土、锆刚玉、铬刚玉研磨后得到的粘土微粒的粒度为1-2mm、锆刚玉微粒的粒度为1-1.5mm、铬刚玉微粒的粒度为1.5-2mm，不同粒度相互混合可提高耐火料的密度，降低耐火料的气孔率。
步骤S1中所述研磨机转速为120-180r/min，粘土、锆刚玉、铬刚玉的研磨时长分别为1-2h、3-4h、2-3.5h，所述混料机的转速为60-80r/min，混料时长为1-2h，这样的转速下研磨效率高。
所述氧化锆的粒度为20-30μm、α-Al2O3微粉的粒度为10-20μm、氧化镧10-15μm、钇粉的粒度为12-18μm，不同粒度的粉料混合后气孔率降低，且混合更均匀。
所述胶结剂采用SL耐高温无机胶和块状氧化铝气凝胶按质量比1：1混合制成，这种胶结剂的能有效使使不同密度的矿物相互混合。
所述促凝剂采用六次甲基四胺，增塑剂采用膨润土，所述结合剂采用磷酸盐结合剂，采用这种结合剂与其他添加剂配合，能有效增强可塑料硬化后的表面强度。
所述锆刚玉中α-Al2O3含量为65-70％，Al2O3-ZrO2形成的共晶体含量25-30％，这种锆刚玉具有较高的耐磨性。
步骤S4中所述微波加热的功率为800-1000W，波长为90-100mm，频率为2400-2450MHz，微波加热的效率高。
所述分散剂采用三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按质量比2：1混合制成，能有效促进各物质之间的均匀混合。
本发明的有益效果是：
与现有耐火可塑料相比，本发明的耐火可塑料为泥料，相比于浇注料本发明的这种泥料施工更简便，可塑性更高，且具有更好的耐磨性、抗冲击性、耐火性，本发明的骨料中含有铬刚玉，具有更高的表面强度，加入的氧化铝耐火纤维使其具有更好的抗震性，进而增强了本发明耐火可塑料的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的制备流程示意图。
具体实施方式
实施例1：
一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料，由以下重量份的成分组成：35份骨料、15份掺合料、4份胶结剂、1份促凝剂、1份结合剂、4份增塑剂、0.8份分散剂；
骨料由以下重量份的成分组成：10份粘土、9份锆刚玉、7份铬刚玉、9份氧化铝耐火纤维；
掺合料由以下重量份的成分组成：4份氧化锆、7份α-Al2O3微粉、3份氧化镧、1份钇粉；
氧化铝耐火纤维的长度为2mm，直径为0.5mm；氧化锆的粒度为20-30μm、α-Al2O3微粉的粒度为10-20μm、氧化镧10-15μm、钇粉的粒度为12-18μm；
胶结剂采用SL耐高温无机胶和块状氧化铝气凝胶按质量比1：1混合制成；
促凝剂采用六次甲基四胺，增塑剂采用膨润土，结合剂采用磷酸盐结合剂；
分散剂采用三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按质量比2：1混合制成。
实施例2：
一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料，由以下重量份的成分组成：41份骨料、19份掺合料、4-7份胶结剂、1-3份促凝剂、1-3份结合剂、4-6份增塑剂、0.8-1.2份分散剂；
骨料由以下重量份的成分组成：11份粘土、10份锆刚玉、9份铬刚玉、11份氧化铝耐火纤维；
掺合料由以下重量份的成分组成：5份氧化锆、8份α-Al2O3微粉、4份氧化镧、2份钇粉；
氧化铝耐火纤维的长度为2.5mm，直径为0.8mm；氧化锆的粒度为20-30μm、α-Al2O3微粉的粒度为10-20μm、氧化镧10-15μm、钇粉的粒度为12-18μm；
胶结剂采用SL耐高温无机胶和块状氧化铝气凝胶按质量比1：1混合制成；
促凝剂采用六次甲基四胺，增塑剂采用膨润土，结合剂采用磷酸盐结合剂；
分散剂采用三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按质量比2：1混合制成。
实施例3：
一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料，由以下重量份的成分组成：45份骨料、23份掺合料、7份胶结剂、3份促凝剂、3份结合剂、6份增塑剂、1.2份分散剂；
骨料由以下重量份的成分组成：12份粘土、13份锆刚玉、10份铬刚玉、15份氧化铝耐火纤维；
掺合料由以下重量份的成分组成：6份氧化锆、9份α-Al2O3微粉、5份氧化镧、3份钇粉；
氧化铝耐火纤维的长度为3mm，直径为1mm；氧化锆的粒度为20-30μm、α-Al2O3微粉的粒度为10-20μm、氧化镧10-15μm、钇粉的粒度为12-18μm；
胶结剂采用SL耐高温无机胶和块状氧化铝气凝胶按质量比1：1混合制成；
促凝剂采用六次甲基四胺，增塑剂采用膨润土，结合剂采用磷酸盐结合剂；
分散剂采用三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按质量比2：1混合制成。
对比实施例1-实施例3，实施例3的高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料的耐磨性和耐火性最优，因此实施例3为最佳实施例。
实施例4：
如图1所示，本实施例是基于实施例3提供的一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1、骨料预处理：
将粘土矿石放入破碎机中进行破碎，破碎完成后，得到黏土，再分别将粘土、锆刚玉、铬刚玉放入研磨机中继续进行研磨，研磨机转速为120r/min，粘土、锆刚玉、铬刚玉的研磨时长分别为1h、3h、2h，混料机的转速为60r/min，混料时长为1h，研磨完成后分别得到粘土微粒、锆刚玉微粒、铬刚玉微粒，将得到的粘土微粒、锆刚玉微粒、铬刚玉微粒、氧化铝耐火纤维按上述骨料重量份比例加入混料机中进行混合，混合均匀后得到骨料；粘土、锆刚玉、铬刚玉研磨后得到的粘土微粒的粒度为1-2mm、锆刚玉微粒的粒度为1-1.5mm、铬刚玉微粒的粒度为1.5-2mm；
S2、掺合料混合：
将氧化锆、α-Al2O3微粉、氧化镧、钇粉按上述重量份的比例放入混料机中进行混合，混料机转速为80r/min，混料机温度为55℃，混料时长为1h，混料完成后得到掺合料；
S3、制备浆料：
在重量份为20份的水中按上述重量份加入胶结剂、促凝剂、结合剂、增塑剂、分散剂进行搅拌混合，搅拌速度为100r/min，搅拌温度为30℃，搅拌完成后得到混合液，再将混合液加入混料机中，依次将骨料和掺合料加入至混料机中，进行充分混合，得到浆料；
S4、浆料脱水：
将浆料进行微波加热使浆料中的水分子蒸发，微波加热的功率为800W，波长为90mm，频率为2400MHz，微波加热过程中伴随搅拌，微波加热结束后形成具有可塑料的泥料，可塑料泥料的含水率为1％。
实施例5：
如图1所示，本实施例是基于实施例3提供的一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1、骨料预处理：
将粘土矿石放入破碎机中进行破碎，破碎完成后，得到黏土，再分别将粘土、锆刚玉、铬刚玉放入研磨机中继续进行研磨，研磨机转速为140r/min，粘土、锆刚玉、铬刚玉的研磨时长分别为1.5h、3.5h、3h，混料机的转速为70r/min，混料时长为1.5h，研磨完成后分别得到粘土微粒、锆刚玉微粒、铬刚玉微粒，将得到的粘土微粒、锆刚玉微粒、铬刚玉微粒、氧化铝耐火纤维按上述骨料重量份比例加入混料机中进行混合，混合均匀后得到骨料；粘土、锆刚玉、铬刚玉研磨后得到的粘土微粒的粒度为1-2mm、锆刚玉微粒的粒度为1-1.5mm、铬刚玉微粒的粒度为1.5-2mm；
S2、掺合料混合：
将氧化锆、α-Al2O3微粉、氧化镧、钇粉按上述重量份的比例放入混料机中进行混合，混料机转速为90r/min，混料机温度为58℃，混料时长为1.5h，混料完成后得到掺合料；
S3、制备浆料：
在重量份为22份的水中按上述重量份加入胶结剂、促凝剂、结合剂、增塑剂、分散剂进行搅拌混合，搅拌速度为110r/min，搅拌温度为35℃，搅拌完成后得到混合液，再将混合液加入混料机中，依次将骨料和掺合料加入至混料机中，进行充分混合，得到浆料；
S4、浆料脱水：
将浆料进行微波加热使浆料中的水分子蒸发，微波加热的功率为900W，波长为95mm，频率为2400MHz，微波加热过程中伴随搅拌，微波加热结束后形成具有可塑料的泥料，可塑料泥料的含水率为1.5％。
实施例6：
如图1所示，本实施例是基于实施例3提供的一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1、骨料预处理：
将粘土矿石放入破碎机中进行破碎，破碎完成后，得到黏土，再分别将粘土、锆刚玉、铬刚玉放入研磨机中继续进行研磨，研磨机转速为180r/min，粘土、锆刚玉、铬刚玉的研磨时长分别为2h、4h、3.5h，混料机的转速为80r/min，混料时长为2h，研磨完成后分别得到粘土微粒、锆刚玉微粒、铬刚玉微粒，将得到的粘土微粒、锆刚玉微粒、铬刚玉微粒、氧化铝耐火纤维按上述骨料重量份比例加入混料机中进行混合，混合均匀后得到骨料；粘土、锆刚玉、铬刚玉研磨后得到的粘土微粒的粒度为1-2mm、锆刚玉微粒的粒度为1-1.5mm、铬刚玉微粒的粒度为1.5-2mm；
S2、掺合料混合：
将氧化锆、α-Al2O3微粉、氧化镧、钇粉按上述重量份的比例放入混料机中进行混合，混料机转速为100r/min，混料机温度为60℃，混料时长为2h，混料完成后得到掺合料；
S3、制备浆料：
在重量份为25份的水中按上述重量份加入胶结剂、促凝剂、结合剂、增塑剂、分散剂进行搅拌混合，搅拌速度为120r/min，搅拌温度为40℃，搅拌完成后得到混合液，再将混合液加入混料机中，依次将骨料和掺合料加入至混料机中，进行充分混合，得到浆料；
S4、浆料脱水：
将浆料进行微波加热使浆料中的水分子蒸发，微波加热的功率为1000W，波长为100mm，频率为2450MHz，微波加热过程中伴随搅拌，微波加热结束后形成具有可塑料的泥料，可塑料泥料的含水率为2％。
对比实施例4-实施例6，实施例6所制备的高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料的耐火性和耐磨性最优，因此实施例6为最佳实施例。

Claims (10)

1.一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料，其特征在于，由以下重量份的成分组成：35-45份骨料、15-23份掺合料、4-7份胶结剂、1-3份促凝剂、1-3份结合剂、4-6份增塑剂、0.8-1.2份分散剂；
所述骨料由以下重量份的成分组成：10-12份粘土、9-13份锆刚玉、7-10份铬刚玉、9-15份氧化铝耐火纤维；
所述掺合料由以下重量份的成分组成：4-6份氧化锆、7-9份α-Al2O3微粉、3-5份氧化镧、1-3份钇粉；
所述高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料的制备方法包括以下步骤：
S1、骨料预处理：
将粘土矿石放入破碎机中进行破碎，破碎完成后，得到黏土，再分别将粘土、锆刚玉、铬刚玉放入研磨机中继续进行研磨，研磨完成后分别得到粘土微粒、锆刚玉微粒、铬刚玉微粒，将得到的粘土微粒、锆刚玉微粒、铬刚玉微粒、氧化铝耐火纤维按上述骨料重量份比例加入混料机中进行混合，混合均匀后得到骨料；
S2、掺合料混合：
将氧化锆、α-Al2O3微粉、氧化镧、钇粉按上述重量份的比例放入混料机中进行混合，混料机转速为80-100r/min，混料机温度为55-60℃，混料时长为1-2h，混料完成后得到掺合料；
S3、制备浆料：
在重量份为20-25份的水中按上述重量份加入胶结剂、促凝剂、结合剂、增塑剂、分散剂进行搅拌混合，搅拌速度为100-120r/min，搅拌温度为30-40℃，搅拌完成后得到混合液，再将混合液加入混料机中，依次将骨料和掺合料加入至混料机中，进行充分混合，得到浆料；
S4、浆料脱水：
将浆料进行微波加热使浆料中的水分子蒸发，微波加热过程中伴随搅拌，微波加热结束后形成具有可塑料的泥料，所述可塑料泥料的含水率为1-2％。
2.如权利要求1所述的一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料及其制备方法，其特征在于，所述氧化铝耐火纤维的长度为2-3mm，直径为0.5-1mm。
3.如权利要求1所述的一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料及其制备方法，其特征在于，步骤S1中所述粘土、锆刚玉、铬刚玉研磨后得到的粘土微粒的粒度为1-2mm、锆刚玉微粒的粒度为1-1.5mm、铬刚玉微粒的粒度为1.5-2mm。
4.如权利要求1所述的一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料及其制备方法，其特征在于，步骤S1中所述研磨机转速为120-180r/min，粘土、锆刚玉、铬刚玉的研磨时长分别为1-2h、3-4h、2-3.5h，所述混料机的转速为60-80r/min，混料时长为1-2h。
5.如权利要求1所述的一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料及其制备方法，其特征在于，所述氧化锆的粒度为20-30μm、α-Al2O3微粉的粒度为10-20μm、氧化镧10-15μm、钇粉的粒度为12-18μm。
6.如权利要求1所述的一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料及其制备方法，其特征在于，所述胶结剂采用SL耐高温无机胶和块状氧化铝气凝胶按质量比1：1混合制成。
7.如权利要求1所述的一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料及其制备方法，其特征在于，所述促凝剂采用六次甲基四胺，增塑剂采用膨润土，所述结合剂采用磷酸盐结合剂。
8.如权利要求1所述的一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料及其制备方法，其特征在于，所述锆刚玉中α-Al2O3含量为65-70％，Al2O3-ZrO2形成的共晶体含量25-30％。
9.如权利要求1所述的一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料及其制备方法，其特征在于，步骤S4中所述微波加热的功率为800-1000W，波长为90-100mm，频率为2400-2450MHz。
10.如权利要求1所述的一种高耐磨性锆铬基刚玉耐火可塑料及其制备方法，其特征在于，步骤S4中所述微波加热的功率为800-1000W，波长为90-100mm。
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