專(zhuān)利名稱(chēng)：一種磷酸結(jié)合尖晶石高鋁澆注料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域，特別適合生產(chǎn)磷酸結(jié)合高鋁澆注料。
一種磷酸結(jié)合尖晶石高鋁澆注料，其特征在于本發(fā)明以電熔尖晶石作為磷酸結(jié)合澆注料的促凝劑，而不加入作為磷酸促凝劑的高鋁水泥和MgO細(xì)粉，同時(shí)通過(guò)合理級(jí)配及工藝優(yōu)化開(kāi)發(fā)出新的澆注料產(chǎn)品——磷酸結(jié)合尖晶石高鋁澆注料，主要原料為特級(jí)或一級(jí)高鋁礬土，高鋁礬土化學(xué)成分為Al2O3含量＞75％，CaO≤0.6％，F(xiàn)e2O3≤2.0％；次要原料為電熔鎂鋁尖晶石和磷酸，電熔鋁鎂尖晶石化學(xué)成分為Al2O3含量40～58％，MgO含量40％～58％，SiO2≤1.8％，F(xiàn)e2O3≤1.5％，體積密度ρ≥3.30g/cm2；所用磷酸濃度為42.5％。澆注料中電熔鎂鋁尖晶石用量為9～15％，11～13％為最佳，磷酸用量為10～14％，11.5～12.5％為最佳，其余用量為高鋁礬土。
為了達(dá)到最合理的顆粒級(jí)配，高鋁礬土顆粒骨料分為三類(lèi)粗骨料--5～3mm，中骨料--2～3mm，細(xì)骨料--2mm以下，粉料的粒度為0.088mm以下。
由于氧化鎂存在于尖晶石的基質(zhì)中，磷酸與氧化鎂反應(yīng)速度相對(duì)于純氧化鎂與磷酸反應(yīng)速度有所降低，使?jié)沧⒘喜恢掠谟捎谘趸V與磷酸反應(yīng)速度太快而無(wú)法施工，而必須加入緩凝劑來(lái)抑制。所以堿性電熔尖晶石用量適宜，就可以達(dá)到促凝的優(yōu)良效果。
化學(xué)反應(yīng)方程式為
磷酸結(jié)合尖晶石高鋁澆注料生產(chǎn)工藝如

圖1所示，其中泥料的混練是在濕碾機(jī)中進(jìn)行的。將合理配合的各種物料準(zhǔn)確稱(chēng)量后，經(jīng)混練，使各種物料通過(guò)對(duì)流、擴(kuò)散和剪切作用達(dá)到泥料均化和顆粒料與結(jié)合劑等互相結(jié)合，使泥料獲得良好的成型性能，同時(shí)避免泥料中顆粒的再破碎和某些物料的散失或再混練過(guò)程中發(fā)生顯著反應(yīng)變質(zhì)，使泥料中各種物料實(shí)現(xiàn)結(jié)合良好?；炀氃跐衲霗C(jī)中進(jìn)行，雖產(chǎn)量較低，電耗較高，并有使顆粒再破碎等缺點(diǎn)，但可獲得均勻致密的泥料。
當(dāng)瘠性料中加入磷酸溶液制成混合料后，瘠性料中的金屬鐵等雜質(zhì)與酸反應(yīng)，形成氣體，使混合料鼓脹、結(jié)構(gòu)疏松，使硬化體強(qiáng)度降低，故需困料，即加入部分酸混成混合料后，在10～28℃以上的溫度，靜止一段時(shí)間，不少于16h，且應(yīng)遮蓋嚴(yán)密，防止磷酸蒸發(fā)，使氣體充分逸出，然后再加余酸混合。
澆注料成型后，必須根據(jù)結(jié)合劑的硬化特性，采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行養(yǎng)護(hù)，促其硬化，磷酸結(jié)合的澆注料，須先在20℃以上的空氣中養(yǎng)護(hù)3天以上，然后再進(jìn)行烘烤。
澆注料第一次使用前應(yīng)進(jìn)行烘烤，澆注料在不同溫度下脫水量不同。在110℃以下，排除大量游離水，磷酸結(jié)合的澆注料在110℃以下以10℃～20℃/h速度升溫，要較緩慢，在110℃時(shí)保溫24小時(shí)～48小時(shí)。為了減小內(nèi)外溫差，表面蒸發(fā)不要過(guò)快，可采用減少流速或控制溫?zé)釟饬鞯霓k法，即溫火、穩(wěn)火操作。升溫至350℃～450℃階段，升溫不應(yīng)過(guò)快過(guò)急，并要有足夠的保溫時(shí)間。350℃～450℃時(shí)若保溫不夠，升溫過(guò)急，易出現(xiàn)問(wèn)題，所以要以20℃～30℃/h升溫至450℃，保溫24小時(shí)，然后以20℃～40℃/h升溫至工作溫度。
產(chǎn)品性能容重在110℃烘干時(shí)為2.9g/cm3，在450℃烘烤后，為2.7g/cm3；強(qiáng)度本材料三天的抗折強(qiáng)度≥4MPa，抗壓強(qiáng)度≥30MPa，110℃烘干的抗折強(qiáng)度為≥3.5MPa，抗壓強(qiáng)度≥45MPa，在450℃烘烤后的抗折強(qiáng)度≥5MPa，抗壓強(qiáng)度為≥45MPa，1450℃×3h燒后抗壓強(qiáng)度≥100Mpa；耐火度1790℃；高溫體積穩(wěn)定性1450℃×3h燒后重?zé)€(xiàn)收縮≤0.9％；耐熱震性性能優(yōu)良，在水中急冷急熱10次以后，耐壓強(qiáng)度基本保持不變。
磷酸結(jié)合的尖晶石高鋁澆注料易于施工，易于拆模，有較高強(qiáng)度，拆模三天后，就不怕受潮和浸水，大大優(yōu)于用高鋁水泥和細(xì)粉作促凝劑的高鋁澆注料，養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度、烘干強(qiáng)度、燒后強(qiáng)度達(dá)到我國(guó)現(xiàn)行磷酸結(jié)合高鋁澆注料耐壓強(qiáng)度的2～3倍。產(chǎn)品具有非常優(yōu)良的抗熱震性，抗熔渣侵蝕性比硅質(zhì)內(nèi)襯使用壽命長(zhǎng)一倍以上，烘烤前不怕水。
權(quán)利要求
1.一種磷酸結(jié)合尖晶石高鋁澆注料，其特征在于本發(fā)明以電熔尖晶石作為磷酸結(jié)合澆注料的促凝劑，主要原料為特級(jí)或一級(jí)高鋁礬土，高鋁礬土化學(xué)成分為Al2O3含量＞75％，CaO≤0.6％，F(xiàn)e2O3≤2.0％；次要原料為電熔鎂鋁尖晶石和磷酸，電熔鋁鎂尖晶石化學(xué)成分為Al2O3含量40～58％，MgO含量40％～58％，SiO2≤1.8％，F(xiàn)e2O3≤1.5％，體積密度p≥3.30g/cm2；所用磷酸濃度為42.5％，澆注料中電熔鎂鋁尖晶石用量為9～15％，磷酸用量為10～14％，其余用量為高鋁礬上。
2.如權(quán)利要求1所述的高鋁澆注料，其特征在于電熔鎂鋁尖晶石用量11～13％為最佳，磷酸用量11.5～12.5％為最佳，其余用量為高鋁礬土。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高鋁澆注料，其特征在于高鋁礬土顆粒骨料分為三類(lèi)粗骨料--5～3mm，中骨料--2～3mm，細(xì)骨料--2mm以下，粉料的粒度為0.088mm以下。
4.如權(quán)利要求3所述的高鋁澆注料，其特征在于生產(chǎn)工藝過(guò)程加入部分酸混成混合料后，在10～28℃以上的溫度，要靜止16-28小時(shí)，且應(yīng)遮蓋嚴(yán)密，防止磷酸蒸發(fā)，使氣體充分逸出，然后再加余酸混合。
5.如權(quán)利要求4所述的高鋁澆注料，其特征在于澆注料成型后，須先在20℃以上的空氣中養(yǎng)護(hù)3天以上，然后再進(jìn)行烘烤。
6.如權(quán)利要求5所述的高鋁澆注料，其特征在于澆注料第一次使用前應(yīng)進(jìn)行烘烤，在110℃以下以10℃～20℃/h速度升溫，要較緩慢，在110℃時(shí)保溫24小時(shí)～48小時(shí)，升溫至350℃～450℃階段，以20℃～30℃/h升溫至450℃，保溫24小時(shí)，然后以20℃～40℃/h升溫至工作溫度。
全文摘要
本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域，特別適合生產(chǎn)磷酸結(jié)合高鋁澆注料。其特征在于本發(fā)明以電熔尖晶石作為磷酸結(jié)合澆注料的促凝劑，主要原料為特級(jí)或一級(jí)高鋁礬土，次要原料為電熔鎂鋁尖晶石和磷酸。本發(fā)明易于施工，易于拆模，有較高強(qiáng)度，拆模三天后，就不怕受潮和浸水，大大優(yōu)于用高鋁水泥和細(xì)粉作促凝劑的高鋁澆注料，養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度、烘干強(qiáng)度、燒后強(qiáng)度達(dá)到我國(guó)現(xiàn)行磷酸結(jié)合高鋁澆注料耐壓強(qiáng)度的2～3倍。產(chǎn)品具有非常優(yōu)良的抗熱震性，抗熔渣侵蝕性比硅質(zhì)內(nèi)襯使用壽命長(zhǎng)一倍以上，烘烤前不怕水。
文檔編號(hào)C04B35/66GK1418852SQ0215876
公開(kāi)日2003年5月21日 申請(qǐng)日期2002年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月26日
發(fā)明者倪文, 李淑琴 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)