專利名稱：含納米碳酸鎂的剛玉－尖晶石質澆注料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無機非金屬材料技術領域。具體涉及---種含納米碳酸鎂的剛玉 一尖晶石質澆注料。
背景技術：
高純鋁鎂系澆注料包括剛玉—尖晶石質和剛玉一氧化鎂質澆注料，被廣泛 應用于鋼包內襯、透氣元件和噴槍等部位。經過高溫處理或應用后這類澆注料
中存在三種高熔點礦相，即六鋁酸鈣(CA6)、鎂鋁尖晶石和剛玉，三種礦相彼 此之間形成很好的結合，使?jié)沧⒘暇哂袃?yōu)異的抗渣性和抗熱震性，被稱作最佳 基質系統(tǒng)。長期以來這類材質因具有優(yōu)異性能-一直受到重視。
與剛玉一尖晶石質澆注料相比較，通過加入氧化鎂原位反應生成尖晶石的 剛玉一氧化鎂質澆注料熱態(tài)強度相對較低，但其抗渣性能好，且由于原位生成
尖晶石而成本較低。剛玉一氧化鎂質澆注料具有優(yōu)良抗澄性能的主要原因有 原位生成尖晶石產生體積膨脹，改善了澆注料的孔徑分布，降低了澆注料中孔 徑的大小。與加入預合成的鎂鋁尖晶石相比，原位生成尖晶石的粒度細小、比
表面積大、缺陷較多，因而活性高，能更有效的吸收渣中的FeO和MgO。
氧化鎂作為原位生成尖晶石的主要原料，影響著尖晶石的生成溫度以及粒 度，對澆注料性能有決定性影響。加入較細的鎂砂粉更有利于提高澆注料的抗 渣性能，鎂砂粉粒度為5ixm的剛玉一氧化鎂質澆注料的抗渣性能明顯優(yōu)于鎂 砂粒度為15iim的澆注料。但是，加入細鎂砂由于容易水化而影響了澆注料的 施工性能，加速了澆注料流動性的衰減，降低了可施工吋間，給澆注料施工帶 來不便，鎂砂粒度越細澆注料凝結越快。可見，澆注料抗渣性和施工性能對鎂 砂粒度有著不同的要求，關鍵在于解決鎂砂細粉的水化問題，如能避免鎂砂水 化問題，則上述矛盾可以得到很好的解決。有文獻報道通過有機硅烷包裹MgO，

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的正是針對上述現(xiàn)有技術中所存在的問題而研制的一種含納米 碳酸鎂的剛玉一尖晶石質澆注料。
本發(fā)明目的在于利用納米碳酸鎂粉體不水化、 產生的氧化鎂容易和氧化鋁反應等優(yōu)點， 一方而避 生成尖晶石時，對澆注料流動檔 鎂分解后，和氧化鋁原位反應生成的尖晶石
厶、解
小，
小、容易刀、附-、刀
鎂砂原位反應 。另一方面，納米碳酸 且在整個澆注料中分布
更均勻，顯著改善了剛玉一尖晶石質澆注料的抗渣性能。
本發(fā)明的目的是通過以下技術發(fā)案來實現(xiàn)的本發(fā)明的含納米碳酸鎂的剛
玉一尖晶石質澆注料包括電熔白剛玉禾n/或燒結板狀剛玉的骨料和細粉、屯熔和
/或燒結鎂鋁尖晶石細粉、活性氧化鋁微粉、純鋁酸鈣水泥、減水劑；在本發(fā)明
的剛玉一尖晶石質澆注料中加入納米碳酸鎂粉，所述納米碳酸鎂粉為粒度小于
100nm的親水性碳酸鎂粉體，化學成份要求MgCO3^95.0X。 本發(fā)明澆注料中各原料質量百分比如下
電熔白剛玉和/或燒結板狀剛玉的骨料和細fe 電熔和/或燒結鎂鋁尖晶石細粉 納米碳酸鎂粉 活性氧化鋁微粉 純鋁酸藥水泥 減水劑(外加) 在本發(fā)明中，所用電熔白剛玉和/或燒結
8 0.088mm，所用各原料細粉的粒度要求^0.088mm。
料總質量的58% 72%。電熔白剛玉和燒
70 85% 5 15% 0.5 4% 5 12% 2 8% 0.05 0.3% (剛玉骨料粒度范圍為 開用全部骨料總和占澆注 司時使用時按任意比例配
合；電熔鎂鋁尖晶石和燒結鎂鋁尖晶石l5
電熔白剛玉的化學成分要求為Al203^98.5%，去
狀剛玉的化學成分要
5求為Al2O3^99.0%。電熔鎂鋁尖晶石的化學成分要求(Al203+MgO) 298.0%， 燒結鎂鋁尖晶石的化學成分要求(Al203+MgO) 298.0%。所述活性氧化鋁微粉 的化學成分要求Al203^98.5%，平均粒徑要求^5pm。
所述純鋁酸鈣水泥指的是凱諾斯鋁酸鹽技術有限公司生產的純鋁酸鈣水 泥，其牌號為SECAR71， "203含量在69.5%左右。所述減水劑指的是德國巴 斯夫公司生產的聚乙二醇型減水劑CASTMENTFS-IO。
含納米碳酸鎂的高純剛玉一尖晶石質澆注料的制備方法是將納米碳酸鎂 粉、活性氧化鋁微粉、純鋁酸鈣水泥以及減水劑充分混合均勻后，加入電熔和/ 或燒結鎂鋁尖晶石細粉，加入電熔白剛玉和/或燒結板狀剛玉的骨料和細粉，進 一歩充分混合，即制得本發(fā)明產品。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、 加入納米碳酸鎂到剛玉一尖晶石質澆注料中，避免了直接加鎂砂時鎂砂 水化對澆注料流動性和施工性能的不利影響。
2、 由于納米碳酸鎂粒度小，在較低的溫度(約50(TC)下開始分解，640°C 時已基本分解完全。分解生成納米級氧化鎂微粒，具有很高的比表面積和反應 活性，容易與澆注料中的氧化鋁反應生成鎂鋁尖晶石。與直接加入鎂鋁尖晶石 和加入鎂砂原位生成的尖晶石相比，加入納米碳酸鎂生成的尖晶石粒度小、品 格缺陷多、反應活性高以及在澆注料中分散的更均勻，使?jié)沧⒘暇哂懈觾?yōu)異 的抗渣性能。
3、 加入納米碳酸鎂到剛玉一尖晶石質澆注料中，納米碳酸鎂的分解可在基 質中產生納米尺寸彌散分布的缺陷(如分解產生的裂紋和孔洞)，這不但避免了 大顆粒碳酸鎂分解產生宏觀缺陷的不利影響，而且改善了澆注料的抗熱震性和
剝，客性'
4、 本發(fā)明所用的納米碳酸鎂來源容易，相對其它納米粉而言價格較低，可 以應用于工業(yè)生產。與價格相對較高的鎂鋁尖晶石相比，加入的納米碳酸鎂原 位反應生成尖晶石，適當降低了澆注料的成本。
5、 含納米碳酸鎂的剛玉一尖晶石質澆注料生產工藝簡單，整個工藝過程不 需復雜昂貴的設備，保持了現(xiàn)有澆注料的生產工藝，適宜于大規(guī)模工業(yè)化生產。
具體實施例方式
本發(fā)明的特點在于通過引入納米碳酸鎂到剛玉一尖晶石質澆注料中，既避 免了直接加鎂砂時對澆注料流動性和施工性能的不利影響，又改善了剛玉一尖 晶石質澆注料的抗渣性能和抗熱震性能。含納米碳酸鎂剛玉一尖晶石質澆注料 的生產工藝與目前澆注料的工藝相同。主要原料(包括骨料和細粉)電熔白剛 玉和燒結板狀剛玉可使用一種或兩者按任意比例配合使用。加入的鎂鋁尖晶石 為電熔鎂鋁尖晶石和燒結鎂鋁尖晶石中的-種或兩者按任意比例配合使用。下 面舉例說明本發(fā)明的實施及特點，但本發(fā)明不局限于下述實施例。為充分說明 本發(fā)明的特點，對每一實施例給出了相應的對比樣，對比樣屮通過調整尖晶石
加入量使?jié)沧⒘现械腗gO含量與實施例相當，二者進行對比。
實施例1:各組份配比為(質量百分數(shù))電熔白剛玉顆粒72.0%、燒結板 狀剛玉細粉12.0%、電熔鎂鋁尖晶石細粉5.0%、納米碳酸鎂粉體4.0%、活性 氧化鋁微粉5.0%、純鋁酸鈣水泥SECAR71 2.0%、減水劑CASTMENT FS-10 0.3% (外加)。
對比例1:各組份配比為(質量百分數(shù))電熔白剛玉顆粒72.0%、燒結板 狀剛玉細粉9.3%、電熔鎂鋁尖晶石細粉11.7%、活性氧化鋁微粉5.0%、純鋁 酸鈣水泥SECAR71 2.0%、減水劑CASTMENTFS-10 0.3X (外加)。
實施例2:各組份配比為(質量百分數(shù))燒結板狀剛玉顆粒63.0%、電熔 白剛玉細粉12.0%、電熔鎂鋁尖晶石細粉5.0%、燒結鎂鋁尖品石細粉3.0%、納 米碳酸鎂粉體2.0%、活性氧化鋁微粉7.0%、純鋁酸鈣水泥SECAR71 8%、 減水劑CASTMENT FS-10 0.2% (外加)。
對比例2:各組份配比為(質量百分數(shù))燒結板狀剛玉顆粒63.0%、 i[i熔 白剛玉細粉10.6%、電熔鎂鋁尖晶石細粉6.4%、燒結鎂鋁尖晶石細粉5.0%、活 性氧化鋁微粉7.0%、純鋁酸鈣水泥SECAR71 8.0%、減水劑CASTMENTFS-10 0.2% (外加)。
實施例3:各組份配比為(質量百分數(shù))燒結板狀剛玉顆粒30.0%、電熔 白剛玉顆粒28.0%、燒結板狀剛玉細粉8.0%、電熔白剛玉細粉4.0%、燒結鎂鋁尖晶石細粉15.0%、納米碳酸鎂粉體1.0%、活性氧化鋁微粉8.0%、純鋁酸鈣 水泥SECAR71 6.0% 、減水劑CASTMENT FS-10 0.1 % (外加)。
對比例3:各組份配比為(質量百分數(shù))燒結板狀剛玉顆粒30.0%，電熔 白剛玉顆粒28.0%、燒結板狀剛玉細粉7.0%、電熔白剛玉細粉4.3%、燒結鎂鋁 尖晶石細粉16.7%、活性氧化鋁微粉8.0%、純鋁酸鈣水泥SECAR71 6.0%、 減水劑CASTMENT FS-10 0.1 % (外加)。
實施例4:各組份配比為(質量百分數(shù))燒結板狀剛玉顆粒20.0%、電熔 白剛玉顆粒48.0%、電熔白剛玉細粉3.5%、電熔鎂鋁尖晶石細粉4.0%、燒結鎂 鋁尖晶石細粉8.0%、納米碳酸鎂粉體0.5%、活性氧化鋁微粉12.0%、純鋁酸 l丐水泥SECAR71 4.0% 、減水齊lj CASTMENT FS-10 0.05 % (外加)。
對比例4:各組份配比為(質量百分數(shù))燒結板狀剛玉顆粒20.0%、電熔 白剛玉顆粒48.0%、電熔白剛玉細粉3.2%、電熔鎂鋁尖品石細粉4.0%、燒結鎂 鋁尖晶石細粉8.8。/。、活性氧化鋁微粉12.0%、純鋁酸鈣水泥SECAR71 4.0%、 減水劑CASTMENT FS-10 0.05 % (外加)。
將上述比例的活性氧化鋁微粉、純鋁酸朽水泥、納米碳酸鎂粉以及減水劑 充分混合均勻后，按比例加入鎂鋁尖晶石細粉以及剛玉骨料和細粉進行二次混 合，再加入適量的水，混合均勻后將其澆注成條形試樣(40mmX40mmX 160mm)和柑堝試樣(外形尺寸為①1 OOmm X 1 OOmm，內孔為O 50mmX 60mm)， 放置24小時后脫模，然后按相關國家標準進行實驗。用110(TC至室溫風冷-一 次后的殘余抗折強度保持率來評價抗熱震性能，用鋼包渣在160(TCX3h進行抗 渣實驗，實驗結朿后垂直底面將坩堝對稱地切為兩半，測量渣的滲透深度，來 評價試樣的抗渣性能。結果見下附表。
附表:
實施對比實施對比實施對比實施對比
例1例1例2例2例3例3例4例4
渣滲透深度/mm2. 332. 63. 222. 52. 62. 9
抗折強度保持率/%3528302537353230
8
權利要求
1、一種含納米碳酸鎂的剛玉—尖晶石質澆注料，它包括電熔白剛玉和/或燒結板狀剛玉的骨料和細粉、電熔和/或燒結鎂鋁尖晶石細粉、活性氧化鋁微粉、純鋁酸鈣水泥、減水劑；其特征在于在本發(fā)明的剛玉—尖晶石質澆注料中加入納米碳酸鎂粉，所述納米碳酸鎂粉為粒度小于100nm的親水性碳酸鎂粉體，化學成份要求MgCO3≥95.0％；本發(fā)明澆注料中各原料質量百分比如下電熔白剛玉和/或燒結板狀剛玉的骨料和細粉 70～85％電熔和/或燒結鎂鋁尖晶石細粉 5～15％納米碳酸鎂粉 0.5～4％活性氧化鋁微粉 5～12％純鋁酸鈣水泥 2～8％減水劑(外加) 0.05～0.3％。
2、 根據(jù)權利要求1所述的含納米碳酸鎂 征在于所用電熔白剛玉和/或燒結板狀剛玉骨〉 用各原料細粉的粒度要求S0.088mm;所用全部骨料總和占澆注料總質量的58 % 72%;電熔白剛玉和燒結板狀剛玉同吋使用時按任意比例配合；電熔鎂鋁 尖晶石和燒結鎂鋁尖晶石同時使用時按任意比例配合。
3、 根據(jù)權利要求1所述的含納米碳酸鎂的剛玉一尖晶石質澆注料，其特 征在于電熔白剛玉的化學成分要求為A1203 298.5%。燒結板狀剛玉的化學成 分要求為A1203 299.0%。
4、 根據(jù)權利要求1所述的含納米碳酸鎂的剛玉--尖晶石質澆注料，其特 征在于電熔鎂鋁尖晶石的化學成分要求(Al2〇3+MgO) 298.0%，燒結鎂鋁尖 晶石的化學成分要求(Al203+MgO) 298.0%。
5、 根據(jù)權利要求1所述的含納米碳酸鎂的剛玉一尖晶石質澆注料，其特征在于活性氧化鋁微粉化學成分要求Al203^98.5%，平均粒徑要求^5pm。
6、 根據(jù)權利要求l所述的含納米碳酸鎂的剛玉一尖晶石質澆注料，其特征在于純鋁酸鈣水泥指的是凱諾斯鋁酸鹽技術有限公司生產的純鋁酸鈣水泥，其牌號為SECAR71 ， A1203含量在69.5%左右。
7、根據(jù)權利要求1所述的含納米碳酸鎂的剛玉-一尖品石質澆注料，其特 征在于減水劑指的是德國巴斯夫公司生產的聚乙二醇型減水劑CASTMENT FS-10。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含納米碳酸鎂的剛玉—尖晶石質澆注料及其制備方法。本發(fā)明以目前常用的剛玉—尖晶石質澆注料為基礎，通過加入納米碳酸鎂粉體，采用高效分散劑和合適的混料工藝制備出了含納米碳酸鎂的剛玉—尖晶石質澆注料。本發(fā)明既避免了通過加鎂砂原位生成尖晶石時氧化鎂水化對澆注料施工性能的不利影響，又提高了目前剛玉—尖晶石質澆注料的抗渣性能和抗熱震性能。本發(fā)明所制備的含納米碳酸鎂的剛玉—尖晶石質澆注料可廣泛應用于鋼鐵、有色、陶瓷和石化等高溫工業(yè)領域，也可應用于透氣磚等澆注成型后燒成的耐火材料產品。
文檔編號C04B35/66GK101508587SQ20091006448
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月26日 優(yōu)先權日2009年3月26日
發(fā)明者張振燕, 李志剛, 李紅霞, 滕國強 申請人:中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司