CN105541348A

CN105541348A - 一种强碱环境用耐火浇注料结合剂的制备方法

Info

Publication number: CN105541348A
Application number: CN201510939489.3A
Authority: CN
Inventors: 薛群虎; 萧礼标; 赵志龙; 田利萍
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2035-12-15
Also published as: CN105541348B

Abstract

本发明公开了一种强碱环境用耐火浇注料结合剂的制备方法，该方法以铝矾土为原料,控制铝矾土中氧化铝和氧化硅的质量分数及Al₂O₃/SiO₂比值。将铝矾土粉碎，磨细使粒度90％以上通过325目筛,然后与NaOH碱液混合，控制Na₂O/Al₂O₃的比值,湿磨4h，得到混合浆液。将混合浆液置入高压高温反应釜中，加水，控制浆液密度为1.4～1.5g/cm³,在150℃～180℃加热2～3h,制得粘稠溶体。粘稠溶体即为用于强碱性环境下使用的耐火浇注料用粘结剂。采用同一原料，该粘结剂制作的耐碱浇注料，110℃烘干后抗折粘结强度比水玻璃作结合剂高出60％以上，浇注料耐火度高出水玻璃浇注料350℃以上。其施工和高温性能明显优于水玻璃浇注料。

Description

一种强碱环境用耐火浇注料结合剂的制备方法

技术领域

本发明涉及耐火材料行业砌筑热工窑炉用耐火浇注料，特别涉及一种生产强碱性环境下使用的耐火浇注料用粘结剂的制备方法。

背景技术

目前，强碱性环境下使用的浇注料骨料多采用硅铝系中氧化铝含量较低的粘土质原料，结合剂采用软质粘土高温烧结结合，或采用含氧化钠的水玻璃作结合剂，其目的都是使浇注料在高温环境下表面形成一层高粘度玻璃相，阻止碱性介质的渗透和侵入。

但是，软质粘土作结合剂的浇注料，脱模及烘干强度太低，并且只能通过高温烧结形成陶瓷结合来提高强度。水玻璃作结合剂的浇注料干燥时易“泛碱”，结合剂分布不均匀，硬化时间长，允许使用温度低。希望开发一种硬化速度快，早期强度和使用温度高的、用于强碱性环境下的耐火浇注料，其关键是结合剂的研究与开发。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明目的在于提供一种用于强碱性环境下使用的耐火浇注料用粘结剂的制备方法，通过本发明的方法制备得到的粘结剂其耐火度可达1580℃，110℃烘干后抗折粘结强度比水玻璃作结合剂高出60％以上。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种强碱环境用耐火浇注料结合剂的制备方法，包括以铝矾土为原料，将铝矾土与碱液混合得到密度为1.4～1.5g/cm³的混合浆液，混合浆液在150～180℃下加热得到粘稠液体即为强碱环境用耐火浇注料结合剂。

具体的，所述的碱液为NaOH溶液，按质量比Na₂O/Al₂O₃＝0.6～0.7的用量将铝矾土与碱液混合。

更具体的，按质量百分比计，所述的铝矾土中的Al₂O₃≥72％，SiO₂≤8％；按质量比计，Al₂O₃/SiO₂≥9。

另外，按质量百分比计，所述的铝矾土中Fe₂O₃含量小于1.5％，CaO含量小于1.0％，SO₃含量小于0.2％。

进一步的，所述的铝矾土的粒度为质量分数90％以上的颗粒通过325目筛。

优选的，在温度为150～180℃和压力为0.3～0.5MPa下的加热时间为2～3h。

本发明的优点为：

(1)经测试，通过本发明的方法制备得到的粘稠溶体干燥后得到的粉体，其耐火度可达1580℃，比水玻璃高出600℃以上。粘稠溶体中的主要矿物相为铝酸钠、方石英及少量长石相，粘稠溶体即为用于强碱性环境下使用的耐火浇注料用粘结剂。

(2)用本发明的粘结剂制备浇注料能用于强碱性环境下主要原因是氧化铝已被强碱氧化钠饱和，与用于玻璃熔窑的β-Al₂O₃电熔砖抗碱性能好类似；高温收缩小主要是活性氧化硅与部分氧化铝反应形成莫来石体积膨胀。为了使浇注料粘结剂具有较高的结合强度和抗碱侵蚀性能，固化后不收缩，耐火度高，可适当加入氢氧化铝粉或蓝晶石细粉。

(3)按照本发明的方法，可制得密度为1.4～1.5g/cm³粘结剂，采用同一原料制作耐碱浇注料，110℃烘干后抗折粘结强度比水玻璃作结合剂高出60％以上，浇注料耐火度高出水玻璃浇注料350℃以上。其施工和高温性能明显优于水玻璃作结合剂的浇注料。

附图说明

图1是本发明的制备方法流程图。

以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

参见图1，按照本发明的技术方案，采用渑池贾家洼东段优质铝矾土，磨细过325目筛，筛余量≤10％，烘干；铝矾土品位越高，粘结剂结合性能越好；控制铝矾土(生料)Al₂O₃≥72％，SiO₂≤8％，Al₂O₃/SiO₂≥9。

制备过程中应当尽量选取低铁、低钙铝矾土。化学成分控制在Fe₂O₃含量小于1.5％，CaO含量小于1.0％，SO₃含量小于0.2％；而Na₂O和K₂O的含量不限。

以磨细的铝矾土(干基)为100％计算基准，加入NaOH，铝矾土中的Na₂O和K₂O含量极低，不进入计算。按化学组成决定NaOH加入量。配料完成后，湿磨4h，搅拌混合均匀。将混合磨细浆液置入高压高温反应釜中，加水，控制浆液密度为1.4～1.5g/cm³,在150～180℃,工作压力为0.3～0.5MPa的条件加热搅拌2～3h，自然冷却后，从高压高温釜中取出，根据需要决定是否再加氢氧化铝粉或蓝晶石细粉。

该粘结剂可直接与粘土质骨料、细粉混合，自然环境下24小时即可固化。

以下是发明人给出的实施例，需要说明的是，以下的实施例用于进一步理解本发明，本发明不限于这些实施例。

实施例1：

取渑池贾家洼东段露采优质铝矾土，磨细过325目筛，筛余量≤10％，烘干；化学成分分析结果(wt％)如下表：

表1

Al₂O₃＝73.28％，SiO₂＝6.85％，Al₂O₃/SiO₂＝10.7，Fe₂O₃含量小于1.5％，CaO含量小于1.0％，SO₃含量小于0.2％；满足原料化学组成条件。

配料组成计算

NaOH→Na₂O：折算系数为0.775；

铝矾土(生料)：折算系数为0.8657；

称取烘干矾土细粉生料100kg/0.8657＝115.5kg(烧后100kg)；含Al₂O₃84.60kg，按Na₂O/Al₂O₃＝0.7配料；

加入Na₂O数量为59.22kg，NaOH折算系数为0.775，即加入NaOH为：59.22kg/0.775＝76.41kg

配料总重量为：115.5+76.41＝191.91kg

原料搅拌均匀，加水67kg(约为固体总量的1/3)，湿磨3h，停机测试浆料密度。加水，调节至浆料密度为1.4～1.5g/cm³,湿磨1h。将混合磨细浆液置入高压高温反应釜中，在170℃,工作压力为0.4Mpa的条件加热搅拌3h，自然冷却后，从高压高温釜中取出。由于矾土氧化铝含量偏低，再外加5％的氢氧化铝粉。

使用本实施例制备的粘结剂，采用氧化铝含量为42％的焦宝石质骨料、细粉混合，自然环境下24小时即可固化。110℃烘干后，抗折粘结强度可达16.2Mpa，比水玻璃作结合剂高出74％，浇注料耐火度可达1770℃，高出水玻璃浇注料400℃。其施工和高温性能明显优于水玻璃浇注料。

实施例2：

本实施例与实施例1不同的是：按Na₂O/Al₂O₃＝0.6配料；在150℃,工作压力为0.3Mpa的条件加热搅拌3h制得粘结剂。

使用本实施例制备的粘结剂，采用氧化铝含量为42％的焦宝石质骨料、细粉混合，自然环境下24小时即可固化。110℃烘干后，抗折粘结强度14.8Mpa，比水玻璃作结合剂高出61％，浇注料耐火度达到1750℃，高出水玻璃浇注料380℃。其施工和高温性能明显优于水玻璃浇注料。

Claims

1.一种强碱环境用耐火浇注料结合剂的制备方法，其特征在于，包括以铝矾土为原料，将铝矾土与碱液混合得到密度为1.4～1.5g/cm³的混合浆液，混合浆液在150～180℃下加热得到粘稠溶体即为强碱环境用耐火浇注料结合剂。

2.如权利要求1所述的强碱环境用耐火浇注料结合剂的制备方法，其特征在于，所述的碱液为NaOH溶液，按质量比Na₂O/Al₂O₃＝0.6～0.7的用量将铝矾土与碱液混合。

3.如权利要求1或2所述的强碱环境用耐火浇注料结合剂的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述的铝矾土中的Al₂O₃≥72％，SiO₂≤8％；按质量比计，Al₂O₃/SiO₂≥9。

4.如权利要求3所述的强碱环境用耐火浇注料结合剂的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述的铝矾土中Fe₂O₃含量小于1.5％，CaO含量小于1.0％，SO₃含量小于0.2％。

5.如权利要求1或2所述的强碱环境用耐火浇注料结合剂的制备方法，其特征在于，所述的铝矾土的粒度为质量分数90％以上的颗粒通过325目筛。

6.如权利要求1或2所述的强碱环境用耐火浇注料结合剂的制备方法，其特征在于，在温度为150～180℃和压力为0.3～0.5MPa下的加热时间为2～3h。