含復(fù)合添加劑的鋁酸鈣水泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含復(fù)合添加劑的鋁酸鈣水泥結(jié)合剛 玉質(zhì)澆注料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 不定形耐火材料是指由骨料、細(xì)粉、結(jié)合劑及添加劑組成的混合物，以散料為交貨 狀態(tài)直接使用。以澆注料為代表的不定形耐火材料具有工藝流程短、生產(chǎn)能耗及成本低、 適用范圍廣泛等優(yōu)勢(shì)。2012年中國不定形耐火材料在耐火材料總產(chǎn)量中的比重首次突破 40 %，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，中國不定形耐火材料的比重還較低，其目標(biāo)是在2020年達(dá) 到 60 % 〇
[0003] 隨著國民經(jīng)濟(jì)對(duì)高品質(zhì)鋼鐵材料特別是潔凈鋼的需求不斷增長，耐火材料的工作 條件越來越惡劣，并且有色金屬冶煉新工藝和設(shè)備的發(fā)展、水泥工業(yè)窯爐的環(huán)保要求和垃 圾焚燒爐的快速發(fā)展，都對(duì)耐火材料的性能要求越來越高，對(duì)耐火材料的發(fā)展提出了新的 挑戰(zhàn)。剛玉具有熔點(diǎn)高、密度大、抗化學(xué)侵蝕能力強(qiáng)的特點(diǎn)，故以剛玉為主要物相的剛玉質(zhì) 澆注料具有耐高溫、強(qiáng)度高、抗渣性和高溫化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，正是由于剛玉質(zhì)澆注料具 有優(yōu)良的性能，其在鋼包砌筑上得到了很好的應(yīng)用。剛玉質(zhì)澆注料的應(yīng)用部位主要包括：鋼 包包座、座磚及電爐頂?shù)奶羁p；加熱爐的燒嘴磚、邊緣磚及水冷管；精煉爐的爐蓋、感應(yīng)爐 和均熱爐的爐嘴；大中型超高功率電爐蓋三角區(qū)和LF精煉鋼包蓋等。另外，在催化裂化裝 置和循環(huán)流化床鍋爐上，剛玉質(zhì)澆注料也作為耐磨襯里使用。
[0004] 目前，剛玉質(zhì)澆注料中常用的結(jié)合系統(tǒng)主要是由水合結(jié)合劑和微粉組成，其中鋁 酸鈣水泥是最常用的水合結(jié)合劑，但是水泥用量較高，傳統(tǒng)水泥結(jié)合的澆注料具有的氣孔 率高、結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度低等缺點(diǎn)。由于加入微粉（主要是硅微粉和Ct-Al 2O3微粉）后，澆注 料的施工性能和使用性能有很大改善，尤其是強(qiáng)度的變化，因此，微粉的性能及其加入后對(duì) 耐火材料各類性能的影響，是近年來耐火材料工作者關(guān)注的重點(diǎn)之一。另一方面，選用合適 的添加劑，能夠促進(jìn)燒結(jié)和優(yōu)化材料的性能，是開發(fā)新型高性能耐火材料的重要途徑。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中，申請(qǐng)?zhí)枮?01310035589. 4的中國專利文獻(xiàn)報(bào)道了一種含碳酸鈣微 粉的鋁酸鈣水泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料及其制備方法，所述澆注料包括板狀剛玉質(zhì)的骨料和細(xì) 粉、活性氧化鋁微粉、鋁酸鈣水泥、碳酸鈣微粉和減水劑。但是，該含碳酸鈣微粉的鋁酸鈣水 泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料的強(qiáng)度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是要提供一種含復(fù)合添加劑的鋁酸鈣水泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料及 其制備方法，該澆注料具有較高的強(qiáng)度，成本較低。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種含復(fù)合添加劑的鋁酸鈣水泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料 的制備方法，包括以下步驟：將70-88重量份的板狀剛玉顆粒、0. 1-7重量份的板狀剛玉細(xì) 粉、3-10重量份的活性氧化鋁微粉、2-8重量份的鋁酸鈣水泥、1重量份的硅微粉、0. 1-10 重量份的二氧化鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑、減水劑和水混合，攪拌后振動(dòng)成型，在溫度為 20-50°C、相對(duì)濕度為80-100%的條件下養(yǎng)護(hù)20-30小時(shí)，升溫至100-150°C保溫12-36小 時(shí)，得到含復(fù)合添加劑的鋁酸鈣水泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料。
[0008] 優(yōu)選的，所述板狀剛玉顆粒、板狀剛玉細(xì)粉、活性氧化鋁微粉、鋁酸鈣水泥、硅微粉 和二氧化鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑的總和與所述減水劑的重量比為100 :〇. 05-0. 25。
[0009] 優(yōu)選的，所述板狀剛玉顆粒、板狀剛玉細(xì)粉、活性氧化鋁微粉、鋁酸鈣水泥、硅微 粉、二氧化鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑和減水劑的總和與水的重量比為100 :4-6。
[0010] 優(yōu)選的，所述板狀剛玉顆粒的顆粒級(jí)配為：
[0011] 6_3mm板狀剛玉顆粒為24-28重量份；
[0012] 3_lmm板狀剛玉顆粒為6_9重量份；
[0013] l-〇. 5mm板狀剛玉顆粒為18-21重量份；
[0014] 0· 6-0· 2mm板狀剛玉顆粒為6-10重量份；
[0015] 0· 2-0mm板狀剛玉顆粒為16-20重量份。
[0016] 優(yōu)選的，所述板狀剛玉細(xì)粉的粒度為320-330目。
[0017] 優(yōu)選的，所述活性氧化鋁微粉的純度多99. 5%，粒度為1-10 μm。
[0018] 優(yōu)選的，所述鋁酸鈣水泥的Al2O3含量為69. 5-70. 5wt%。
[0019] 優(yōu)選的，所述硅微粉的純度彡94%，粒度< 2. 5 μ m。
[0020] 優(yōu)選的，所述二氧化鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑按照如下方法制備：將重量比為 30-50 :50-70的二氧化鈦和勃姆石混合，研磨至粒度< 25 μ m，且d5(l< 3 μ m，得到二氧化鈦 /勃姆石微粉復(fù)合添加劑。
[0021] 相應(yīng)的，本發(fā)明提供了一種含復(fù)合添加劑的鋁酸鈣水泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料，由以 下原料制備：7〇 _88重量份的板狀剛玉顆粒、0. 1-7重量份的板狀剛玉細(xì)粉、3-10重量份的 活性氧化鋁微粉、2-8重量份的鋁酸鈣水泥、1重量份的硅微粉、0. 1-10重量份的二氧化鈦/ 勃姆石微粉復(fù)合添加劑、減水劑和水。
[0022] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供了一種含復(fù)合添加劑的鋁酸鈣水泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆 注料及其制備方法，以鋁酸鈣水泥作為結(jié)合劑，板狀剛玉和活性氧化鋁為主要組分，以二氧 化鈦/勃姆石微粉作為復(fù)合添加劑，制備得到高強(qiáng)度的鋁酸鈣水泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料。本 發(fā)明結(jié)合二氧化鈦促進(jìn)燒結(jié)和勃姆石在高溫下轉(zhuǎn)化為高活性氧化鋁的特性，使剛玉質(zhì)澆注 料的強(qiáng)度大幅度提高。本發(fā)明所采用的添加劑原料來源廣泛，成本低，利于工業(yè)化生產(chǎn)。同 時(shí)，本發(fā)明制備的高強(qiáng)度鋁酸鈣水泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料能夠適用于建材、冶金和石化等行 業(yè)，有效提高水泥窯口、噴煤管、感應(yīng)爐內(nèi)襯和高溫耐磨襯里等設(shè)備壽命。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本 發(fā)明制備的鋁酸鈣水泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料在高溫處理后，常溫抗折強(qiáng)度可大于40MPa。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是 應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的 限制。
[0024] 本發(fā)明提供了一種含復(fù)合添加劑的鋁酸鈣水泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料的制備方法，包 括以下步驟：將7〇_88重量份的板狀剛玉顆粒、0. 1-7重量份的板狀剛玉細(xì)粉、3-10重量份 的活性氧化鋁微粉、2-8重量份的鋁酸鈣水泥、1重量份的硅微粉、0. 1-10重量份的二氧化 鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑、減水劑和水混合，攪拌后振動(dòng)成型，在溫度為20-50°C、相對(duì)濕 度為80-100%的條件下養(yǎng)護(hù)20-30小時(shí)，升溫至100-150°C保溫12-36小時(shí)，得到含復(fù)合添 加劑的鋁酸鈣水泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料。
[0025] 對(duì)于鋁酸鈣水泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料，其主要的原位反應(yīng)是生成六鋁酸鈣，本發(fā)明 通過調(diào)控六鋁酸鈣的形成和形貌提高鋁酸鈣水泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料的強(qiáng)度。首先，110 2與 氧化鋁形成固溶體，將產(chǎn)生離子空位等晶格缺陷，并且其也可作為形核劑，進(jìn)一步加速六鋁 酸鈣的形成。因此，添加少量TiO 2可提高氧化鋁陶瓷的致密度和強(qiáng)度，并對(duì)氧化鋁晶粒的 生長產(chǎn)生影響。第二，勃姆石是由γ-Α?ο O H組成的礦物，其化學(xué)穩(wěn)定性好，具有一定的 吸附性。由勃姆石經(jīng)快速分解可制備P-Al2O3微粉。P-Al 2O3水化反應(yīng)后形成Al(OH)JP 勃姆石溶膠，可以起到膠結(jié)和硬化作用，具有使用溫度高、強(qiáng)度大、體積穩(wěn)定性好、耐侵蝕等 優(yōu)點(diǎn)。并且，P-Al2O 3不會(huì)產(chǎn)生純鋁酸鈣水泥造成不良影響。
[0026] 作為優(yōu)選方案，所述板狀剛玉顆粒優(yōu)選為76-79重量份，更優(yōu)選為78-79重量份； 板狀剛玉細(xì)粉優(yōu)選為2-5重量份；活性氧化鋁微粉優(yōu)選為7-9重量份，更優(yōu)選為7重量份； 鋁酸鈣水泥優(yōu)選為3-7重量份，更優(yōu)選為6重量份；二氧化鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑優(yōu)選 為2-6重量份，更優(yōu)選為2. 5-5重量份。在制備過程中，養(yǎng)護(hù)的溫度優(yōu)選為20-40°C，更優(yōu)選 為25°C ;養(yǎng)護(hù)的濕度優(yōu)選為90-100 %，更優(yōu)選為100% ;養(yǎng)護(hù)時(shí)間優(yōu)選為22~28小時(shí)，更 優(yōu)選為24小時(shí)；養(yǎng)護(hù)后升溫的溫度優(yōu)選為110-140°C，更優(yōu)選為110-130°C，更優(yōu)選為110 ; 保溫時(shí)間優(yōu)選為15-30小時(shí)，更優(yōu)選為18-25小時(shí)，更優(yōu)選為24小時(shí)。
[0027] 作為優(yōu)選方案，所述板狀剛玉顆粒、板狀剛玉細(xì)粉、活性氧化鋁微粉、鋁酸鈣水 泥、硅微粉和二氧化鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑的總和與所述減水劑的重量比為100 : 0. 05-0. 25,更優(yōu)選為100 :0. 1-0. 2。即，減水劑優(yōu)選為板狀剛玉顆粒、板狀剛玉細(xì)粉、活 性氧化鋁微粉、鋁酸鈣水泥、硅微粉和二氧化鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑的重量總和的 0· 05-0. 25wt %，更優(yōu)選為 0· 1-0. 2wt %。
[0028] 所述板狀剛玉顆粒、板狀剛玉細(xì)粉、活性氧化鋁微粉、鋁酸鈣水泥、硅微粉、二氧化 鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑和減水劑的總和與水的重量比優(yōu)選為100 :4-6,更優(yōu)選為100 : 4. 3-5,更優(yōu)選為 100 :4. 3。
[0029] 所述板狀剛玉顆粒的顆粒級(jí)配優(yōu)選為：
[0030] 6-3mm板狀剛玉顆粒為24-28重量份；
[0031] 3_lmm板狀剛玉顆粒為6-9重量份；
[0032] l-〇. 5mm板狀剛玉顆粒為18-21重量份；
[0033] 0· 6-0. 2mm板狀剛玉顆粒為6-10重量份；
[0034] 0. 2-0mm板狀剛玉顆粒為16-20重量份。