CN102557681B - 一种微膨胀自流浇注料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高温窑炉工程用的微膨胀自流浇注料，以刚玉(或矾土)和红柱石作为填料，采用铝酸盐水泥作结合剂，通过添加活性氧化铝微粉、硅灰和分散性氧化铝，使浇注料依靠自身重力能够达到自流平、自行排气，无需振动，降低了施工劳动强度，并在高温下产生微膨胀，提高了耐火材料高温性能，以满足方便施工，并且不影响浇注料的使用寿命。

Description

一种微膨胀自流浇注料

技术领域

本发明涉及一种微膨胀自流浇注料，尤其涉及一种用于窑炉工程用微膨胀自流浇注料。

背景技术

浇注料又称耐火浇注料，是一种由耐火物料加入一定量结合剂制成的粒状或粉状材料，具有较高流动性，适用于以浇注方式成型的不定形耐火材料。耐火浇注料是一种得以广泛应用的耐火材料。但是，传统浇注料基本都需要振动施工，在施工过程中，为了提高施工速度，或者解决局部范围不能振动施工的难题，往往通过多加水来提高流动性能，从而，造成浇注料偏析，降低了脱模强度，提高了气孔率，使浇注料的整体性能显著变坏。

浇注料在高温窑炉行业有着广泛的应用，而高温窑炉行业检修时间都非常有限。拿水泥行业来说，大修长则半个月，小修短则三四天，耐火材料的施工更是显得仓促，加之检修时多处施工，人手有限，振动施工又相对缓慢，所以任务非常繁重。为了按时完成任务，加快施工速度，最常用的方法就是施工时浇注料多加水，提高流动性，方便施工，但因此往往会造成浇注料偏析，表层粉化，烘烤时爆裂等情况，极大的影响浇注料的整体使用性能。

自流浇注料，是指低水泥、超低水泥或无水泥耐火浇注料以其混合后的流动性为特征，具有这种流动性的低水泥或超低水泥耐火浇注料无需施加外力即可流动和脱气，且无明显偏析。由于自流浇注料具有很好的流动性，近年来已引起人们的关注，它无需给予振动，只靠自身重力就能进行填充，因而在许多场合比低水泥浇注料更具有优势。

CN 101139209A公开了一种耐火自流浇注料及其制备方法。该发明所采用的技术方案是：将35～55wt％的矾土颗粒、5～20wt％的矾土细粉、5～25wt％的刚玉细粉、5～30wt％的电熔陶粒砂、2～10wt％的纯铝酸钙水泥、2～6wt％的硅微粉、2～10wt％的α-Al₂O₃微粉、0.1～0.2wt％的减水剂混合，搅拌均匀制得。

自流浇注料是利用在传统振动浇注料中添加微粉和外加剂来降低其加水量和提高浇注料的流动性能。常用的微粉主要有SiO₂微粉，主要是通过填充空隙来降低加水量和增加流动性能；外加剂主要是添加如减水剂、分散剂、解胶剂等，主要都是溶于水后，通过吸附在粒子表面，提高粒子表面的ξ电位，增加粒子间的相互排斥力，释放出由微粒子组成的凝集结构中包裹的游离水，或者是使原先聚集在一起的胶体粒子、固体粒子均匀分散开，从而达到减水和提高流动性的目的。所以，要达到一种更好的减水和提高流动性效果，就要寻找一些活性更大的微粉和(或)一些分散能力更强的外加剂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种微膨胀自流浇注料，使浇注料依靠自身重力能够达到自流平、自行排气，无需振动，降低了施工劳动强度，并在高温下产生微膨胀，提高了耐火材料高温性能，以满足方便施工，并且不影响浇注料的使用寿命。

本发明所提供的微膨胀自流浇注料，含有：

其中，刚玉是铝矾土为主要原料经矿业炉炼出的人造材料，可做磨料和耐火材料。所述的刚玉为市售刚玉耐火原料，可以为电熔刚玉或烧结刚玉。所述的矾土为市售高铝矾土耐火原料。

红柱石、碳化硅、氧化铝微粉、硅灰、铝酸盐水泥均可通过市售得到的耐火材料。

本发明通过利用红柱石颗粒自身类球形形状、吸水率低等特征，将其作为自流浇注料的骨料，从而降低需水量，提高流动性能；添加一定量的活性氧化铝微粉替代部分SiO₂微粉，利用其细度增加活性，利用其双峰特征达到更好的填充效果，并减少了SiO₂微粉的加入量，提高材料的高温性能；控制水泥掺量，使CaO质量含量在1.0～2.5％，达到低水泥浇注料的水平，提高高温性能；添加适量红柱石，利用红柱石的高温膨胀，抵消材料高温收缩，达到微膨胀状态；利用红柱石高温转化形成莫来石，提高材料的热震稳定性等性能指标。

作为优选技术方案，本发明所提供的自流浇注料，还含有上述混合物总量的：

有机纤维                        0～0.2wt％

分散剂                          0.4～1.2wt％

水                              3～8wt％。

作为优选技术方案，本发明所提供的自流浇注料中所述的有机纤维为防爆有机纤维。有机纤维是由有机聚合物制成的纤维或利用天然聚合物经化学处理而制成的纤维，如粘胶纤维、锦纶、涤纶及芳纶等，这种纤维也称为再生纤维或化学纤维。

防爆纤维则是一种通过特殊工艺加工而成的具有抗拉伸，耐冲击，提高整体强度，疏水，排气，防龟裂，防爆裂，缩短烘烤周期、简化升温过程，提高整体使用寿命的一种特殊纤维，如聚丙烯防爆纤维。本发明所提供的浇注料中加入防爆纤维，使得当其与其它耐火材料混合均匀，并成型后，进行烘烤，随着烘烤温度不断升高，并达到一定温度时这种纤维既开始软化，收缩、熔化，最后形成气孔并碳化，从而在施工体内分布形成微小网络气孔，打开水气通道，减轻内部应力，从而防止爆裂。

作为优选技术方案，本发明所提供的自流浇注料中所述的分散剂为分散性氧化铝，优选为促凝分散性氧化铝和缓凝分散性氧化铝的混合物。分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。可均一分散那些难于溶解于液体的无机、有机的固体颗粒，同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚，形成稳定悬浮液所需的药剂。

采用分散性氧化铝与活性氧化铝作为复合使用，能够增加活性氧化铝的分散效果，从而提高流动性能；采用促凝和缓凝两种分散性氧化铝复合使用，调整用量，控制合理的硬化时间。

活性氧化铝与分散性氧化铝复合使用，是一种不同于传统外加剂的分散、减水方法，它采用氧化铝为载体，既能提高微粉表面的ξ电位，通过静电排斥达到分散，又能形成一定长度的有机高分子链，通过空间位租来达到分散效果，既避免了传统外加剂带入的低熔杂质，有利于材料的高温性能，又达到了更好的分散、减水效果，增加了流动性能。

作为优选技术方案，本发明所提供的自流浇注料中所述的矾土微粉为细度不低于600目的铝矾土粉体。所述的铝矾土粉体可通过市售得到。

作为优选技术方案，本发明所提供的自流浇注料中所述的活性氧化铝微粉的粒径d₅₀≤2.0μm，真密度≥3.95g/cm³，Na₂O含量≤0.1wt％。

所述活性氧化铝微粉可通过市售得到，其中粒径d₅₀为粉体中占总量50％的小颗粒和占总量50％的大颗粒的分界尺寸。本发明通过利用所述的活性氧化铝微粉的粒径d₅₀≤2.0μm，真密度≥3.95g/cm³，Na₂O含量≤0.1wt％制得的浇注料，可获得更好的分散、减水效果，增加了流动性能，从而获得优越的施工性能。

本发明的目的之一还在于提供一种本发明的浇注料的使用方法，按所述配比，将各固体原料称重、拌和后，倒入搅拌机；再加入规定的水，经搅拌、倒料、运输、浇灌、脱模、养护、烘烤后形成所需要的整体性耐火材料衬体。

本发明所提供的微膨胀自流浇注料是以刚玉(或矾土)和红柱石作为填料，采用铝酸盐水泥为结合剂，通过添加活性氧化铝微粉、硅灰和分散性氧化铝，获得优越的施工性能。本发明所提供的微膨胀自流浇注料可用于高温窑炉工程，在使用中使浇注料依靠自身重力能够达到自流平、自行排气，无需振动，降低了施工劳动强度，并在高温下产生微膨胀，提高了耐火材料高温性能，以满足方便施工，并且不影响浇注料使用寿命。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例一

重量配比为：5-1mm电熔刚玉30％、3-1mm红柱石15％，1-0.088mm电熔刚玉20％、＜0.088mm电熔刚玉12％、＜0.088mm碳化硅1％、氧化铝微粉10％、活性氧化铝5％、铝酸盐水泥7％，外加上述混合物总量的促凝分散性氧化铝0.4％、缓凝分散性氧化铝0.4％，有机纤维0.08％、水5.36％。

按上述配比，固体原料经称重、拌和后，倒入搅拌机；再加入规定的硅溶胶和水，经搅拌、倒料、运输、浇灌、脱模、养护后制成衬体，再进行热处理后测试物理性能。在20℃左右时，该浇注料的自流值达到183.5mm，所测物理性能为：110℃×24h干燥：抗折强度12.9MPa，耐压强度105.4MPa；1100℃×3h干燥：抗折强度14.1MPa，耐压强度113.2MPa，线变化-0.09％；1350℃×3h干燥：抗折强度15.6MPa，耐压强度152.7MPa，线变化+0.12％。

从上可知，浇注料具有较好的自流施工性能，且其他物理化学性能都满足了使用要求。

实施例二

重量配比为：5-1mm高铝矾土21％、3-1mm红柱石21％，1-0.088mm高铝矾土21％、＜0.088mm高铝矾土12％、＜0.088mm碳化硅3％、氧化铝微粉8％、活性氧化铝5％、硅灰2％、铝酸钙水泥7％，外加上述混合物总量的促凝分散性氧化铝0.4％、缓凝分散性氧化铝0.4％，有机纤维0.08％、水5.68％。

按上述配比，固体原料经称重、拌和后，倒入搅拌机；再加入规定的硅溶胶和水，经搅拌、倒料、运输、浇灌、脱模、养护后制成衬体，再进行热处理后测试物理性能。在20℃左右时，该浇注料的自流值达到203mm，所测物理性能为：110℃×24h干燥：抗折强度11.3MPa，耐压强度105.3MPa；1100℃×3h干燥：抗折强度13.5MPa，耐压强度110.9MPa，线变化-0.14％；1350℃×3h干燥：抗折强度14.3MPa，耐压强度132.1MPa，线变化+0.07％。

从上可知，浇注料具有较好的自流施工性能，且其他物理化学性能都满足了使用要求。

实施例三

重量配比为：5-1mm高铝矾土36％、3-1mm红柱石12％，1-0.088mm高铝矾土15％、＜0.088mm高铝矾土15％、氧化铝微粉5％、活性氧化铝8％、硅灰5％、铝酸钙水泥4％，外加上述混合物总量的促凝分散性氧化铝0.5％、缓凝分散性氧化铝0.3％，有机纤维0.1％、水4.8％。

通过性能测试，浇注料具有较好的自流施工性能，且其他物理化学性能都满足了使用要求。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (7)

1.一种微膨胀自流浇注料，其特征在于，含有：

所述的活性氧化铝微粉的粒径d₅₀≤2.0μm，真密度≥3.95g/cm³，Na₂O含量≤0.1wt%。

2.如权利要求1所述的浇注料，其特征在于，还含有上述混合物总量的：

有机纤维  0～0.2wt%

分散剂    0.4～1.2wt%

水        3～8wt%。

3.如权利要求2所述的浇注料，其特征在于，所述的有机纤维为防爆有机纤维。

4.如权利要求2所述的浇注料，其特征在于，所述分散剂为分散性氧化铝。

5.如权利要求4所述的浇注料，其特征在于，所述分散性氧化铝为促凝分散性氧化铝和缓凝分散性氧化铝的混合物。

6.如权利要求1～5任一项所述的浇注料，其特征在于，所述的矾土微粉为细度不低于600目的铝矾土粉体。

7.如权利要求1～6任一项所述的浇注料的使用方法，其特征在于，按所述配比，将各固体原料称重、拌和后，倒入搅拌机；再加入规定的水，经搅拌、倒料、运输、浇灌、脱模、养护、烘烤后形成所需要的整体性耐火材料衬体。