專利名稱：一種微膨脹自流澆注料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微膨脹自流澆注料，尤其涉及一種用于窯爐工程用微膨脹自流澆注料。
背景技術(shù)：
澆注料又稱耐火澆注料，是一種由耐火物料加入一定量結(jié)合劑制成的粒狀或粉狀材料，具有較高流動(dòng)性，適用于以澆注方式成型的不定形耐火材料。耐火澆注料是一種得以廣泛應(yīng)用的耐火材料。但是，傳統(tǒng)澆注料基本都需要振動(dòng)施工，在施工過程中，為了提高施工速度，或者解決局部范圍不能振動(dòng)施工的難題，往往通過多加水來提高流動(dòng)性能，從而， 造成澆注料偏析，降低了脫模強(qiáng)度，提高了氣孔率，使?jié)沧⒘系恼w性能顯著變壞。澆注料在高溫窯爐行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，而高溫窯爐行業(yè)檢修時(shí)間都非常有限。 拿水泥行業(yè)來說，大修長則半個(gè)月，小修短則三四天，耐火材料的施工更是顯得倉促，加之檢修時(shí)多處施工，人手有限，振動(dòng)施工又相對緩慢，所以任務(wù)非常繁重。為了按時(shí)完成任務(wù)， 加快施工速度，最常用的方法就是施工時(shí)澆注料多加水，提高流動(dòng)性，方便施工，但因此往往會造成澆注料偏析，表層粉化，烘烤時(shí)爆裂等情況，極大的影響澆注料的整體使用性能。自流澆注料，是指低水泥、超低水泥或無水泥耐火澆注料以其混合后的流動(dòng)性為特征，具有這種流動(dòng)性的低水泥或超低水泥耐火澆注料無需施加外力即可流動(dòng)和脫氣，且無明顯偏析。由于自流澆注料具有很好的流動(dòng)性，近年來已引起人們的關(guān)注，它無需給予振動(dòng)，只靠自身重力就能進(jìn)行填充，因而在許多場合比低水泥澆注料更具有優(yōu)勢。CN 101139209A公開了一種耐火自流澆注料及其制備方法。該發(fā)明所采用的技術(shù)方案是將35 55wt%的礬土顆粒、5 20wt%的礬土細(xì)粉、5 25wt%的剛玉細(xì)粉、 5 電熔陶粒砂、2 10wt%的純鋁酸鈣水泥、2 6wt%的硅微粉、2
α -Al2O3微粉、0. 1 0. 2wt%的減水劑混合，攪拌均勻制得。自流澆注料是利用在傳統(tǒng)振動(dòng)澆注料中添加微粉和外加劑來降低其加水量和提高澆注料的流動(dòng)性能。常用的微粉主要有S^2微粉，主要是通過填充空隙來降低加水量和增加流動(dòng)性能；外加劑主要是添加如減水齊 、分散齊 、解膠劑等，主要都是溶于水后，通過吸附在粒子表面，提高粒子表面的ξ電位，增加粒子間的相互排斥力，釋放出由微粒子組成的凝集結(jié)構(gòu)中包裹的游離水，或者是使原先聚集在一起的膠體粒子、固體粒子均勻分散開， 從而達(dá)到減水和提高流動(dòng)性的目的。所以，要達(dá)到一種更好的減水和提高流動(dòng)性效果，就要尋找一些活性更大的微粉和(或)一些分散能力更強(qiáng)的外加劑。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種微膨脹自流澆注料，使?jié)沧⒘弦揽孔陨碇亓δ軌蜻_(dá)到自流平、自行排氣，無需振動(dòng)，降低了施工勞動(dòng)強(qiáng)度，并在高溫下產(chǎn)生微膨脹，提高了耐火材料高溫性能，以滿足方便施工，并且不影響澆注料的使用壽命。
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本發(fā)明所提供的微膨脹自流澆注料，含有
5~lmm剛玉或風(fēng)土20 36wt%
3 Imm紅柱石5~25wt%
l~0.088mm 剛玉或礬土13~22wt%
<0.088mm 剛玉8 15wt%
<0.088mm 碳化硅0~5wt%
氧化鋁微粉或礬土微粉4~10wt%
活性氧化鋁微粉3~8wt%
硅灰0~5wt%
鋁酸鹽水泥3.5~8wt%。其中，剛玉是鋁礬土為主要原料經(jīng)礦業(yè)爐煉出的人造材料，可做磨料和耐火材料。 所述的剛玉為市售剛玉耐火原料，可以為電熔剛玉或燒結(jié)剛玉。所述的礬土為市售高鋁礬土耐火原料。紅柱石、碳化硅、氧化鋁微粉、硅灰、鋁酸鹽水泥均可通過市售得到的耐火材料。本發(fā)明通過利用紅柱石顆粒自身類球形形狀、吸水率低等特征，將其作為自流澆注料的骨料，從而降低需水量，提高流動(dòng)性能；添加一定量的活性氧化鋁微粉替代部分SiO2 微粉，利用其細(xì)度增加活性，利用其雙峰特征達(dá)到更好的填充效果，并減少了 SiO2微粉的加入量，提高材料的高溫性能；控制水泥摻量，使CaO質(zhì)量含量在1. 0 2. 5 %，達(dá)到低水泥澆注料的水平，提高高溫性能；添加適量紅柱石，利用紅柱石的高溫膨脹，抵消材料高溫收縮， 達(dá)到微膨脹狀態(tài)；利用紅柱石高溫轉(zhuǎn)化形成莫來石，提高材料的熱震穩(wěn)定性等性能指標(biāo)。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所提供的自流澆注料，還含有上述混合物總量的有機(jī)纖維0 0.2wt%分散劑0.4 1.2wt%水3 8wt%。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所提供的自流澆注料中所述的有機(jī)纖維為防爆有機(jī)纖維。有機(jī)纖維是由有機(jī)聚合物制成的纖維或利用天然聚合物經(jīng)化學(xué)處理而制成的纖維，如粘膠纖維、錦綸、滌綸及芳綸等，這種纖維也稱為再生纖維或化學(xué)纖維。防爆纖維則是一種通過特殊工藝加工而成的具有抗拉伸，耐沖擊，提高整體強(qiáng)度， 疏水，排氣，防龜裂，防爆裂，縮短烘烤周期、簡化升溫過程，提高整體使用壽命的一種特殊纖維，如聚丙烯防爆纖維。本發(fā)明所提供的澆注料中加入防爆纖維，使得當(dāng)其與其它耐火材料混合均勻，并成型后，進(jìn)行烘烤，隨著烘烤溫度不斷升高，并達(dá)到一定溫度時(shí)這種纖維既開始軟化，收縮、熔化，最后形成氣孔并碳化，從而在施工體內(nèi)分布形成微小網(wǎng)絡(luò)氣孔，打開水氣通道，減輕內(nèi)部應(yīng)力，從而防止爆裂。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所提供的自流澆注料中所述的分散劑為分散性氧化鋁，優(yōu)選為促凝分散性氧化鋁和緩凝分散性氧化鋁的混合物。分散劑是一種在分子內(nèi)同時(shí)具有親油性和親水性兩種相反性質(zhì)的界面活性劑。可均一分散那些難于溶解于液體的無機(jī)、有機(jī)的固體顆粒，同時(shí)也能防止固體顆粒的沉降和凝聚，形成穩(wěn)定懸浮液所需的藥劑。采用分散性氧化鋁與活性氧化鋁作為復(fù)合使用，能夠增加活性氧化鋁的分散效果，從而提高流動(dòng)性能；采用促凝和緩凝兩種分散性氧化鋁復(fù)合使用，調(diào)整用量，控制合理的硬化時(shí)間。活性氧化鋁與分散性氧化鋁復(fù)合使用，是一種不同于傳統(tǒng)外加劑的分散、減水方法，它采用氧化鋁為載體，既能提高微粉表面的ξ電位，通過靜電排斥達(dá)到分散，又能形成一定長度的有機(jī)高分子鏈，通過空間位租來達(dá)到分散效果，既避免了傳統(tǒng)外加劑帶入的低熔雜質(zhì)，有利于材料的高溫性能，又達(dá)到了更好的分散、減水效果，增加了流動(dòng)性能。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所提供的自流澆注料中所述的礬土微粉為細(xì)度不低于 600目的鋁礬土粉體。所述的鋁礬土粉體可通過市售得到。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所提供的自流澆注料中所述的活性氧化鋁微粉的粒徑 d50 彡 2. 0 μ m，真密度彡 3. 95g/cm3，Na2O 含量彡 0. Iwt %。所述活性氧化鋁微粉可通過市售得到，其中粒徑d5(l為粉體中占總量50%的小顆粒和占總量50%的大顆粒的分界尺寸。本發(fā)明通過利用所述的活性氧化鋁微粉的粒徑 d50彡2. Ομπι，真密度彡3. 95g/cm3，Na2O含量彡0. 制得的澆注料，可獲得更好的分散、 減水效果，增加了流動(dòng)性能，從而獲得優(yōu)越的施工性能。本發(fā)明的目的之一還在于提供一種本發(fā)明的澆注料的使用方法，按所述配比，將各固體原料稱重、拌和后，倒入攪拌機(jī)；再加入規(guī)定的水，經(jīng)攪拌、倒料、運(yùn)輸、澆灌、脫模、養(yǎng)護(hù)、烘烤后形成所需要的整體性耐火材料襯體。本發(fā)明所提供的微膨脹自流澆注料是以剛玉(或礬土 )和紅柱石作為填料，采用鋁酸鹽水泥為結(jié)合劑，通過添加活性氧化鋁微粉、硅灰和分散性氧化鋁，獲得優(yōu)越的施工性能。本發(fā)明所提供的微膨脹自流澆注料可用于高溫窯爐工程，在使用中使?jié)沧⒘弦揽孔陨碇亓δ軌蜻_(dá)到自流平、自行排氣，無需振動(dòng)，降低了施工勞動(dòng)強(qiáng)度，并在高溫下產(chǎn)生微膨脹， 提高了耐火材料高溫性能，以滿足方便施工，并且不影響澆注料使用壽命。
具體實(shí)施例方式為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。實(shí)施例一重量配比為5-1讓電熔剛玉30%、3_1讓紅柱石15%，1-0. 088讓電熔剛玉20%、 < 0. 088mm電熔剛玉12%、< 0. 088mm碳化硅1 %、氧化鋁微粉10%、活性氧化鋁5%、鋁酸鹽水泥7%，外加上述混合物總量的促凝分散性氧化鋁0. 4%、緩凝分散性氧化鋁0. 4%, 有機(jī)纖維0. 08%、水5. 36%。按上述配比，固體原料經(jīng)稱重、拌和后，倒入攪拌機(jī)；再加入規(guī)定的硅溶膠和水， 經(jīng)攪拌、倒料、運(yùn)輸、澆灌、脫模、養(yǎng)護(hù)后制成襯體，再進(jìn)行熱處理后測試物理性能。在20°C左右時(shí)，該澆注料的自流值達(dá)到183. 5mm，所測物理性能為110°C X24h干燥抗折強(qiáng)度 12. 9MPa，耐壓強(qiáng)度105. 4MPa ； 1100°C X3h干燥抗折強(qiáng)度14. IMPa，耐壓強(qiáng)度113. 2MPa，線變化-0. 09%;1350°C X!3h干燥抗折強(qiáng)度15. 6MPa，耐壓強(qiáng)度152. 7MPa，線變化+0. 12%。從上可知，澆注料具有較好的自流施工性能，且其他物理化學(xué)性能都滿足了使用要求。實(shí)施例二重量配比為5-1讓高鋁礬土21%、3-1讓紅柱石21%，1-0.088111111高鋁礬土21%、
<0. 088mm高鋁礬土 12 %、< 0. 088mm碳化硅3 %、氧化鋁微粉8 %、活性氧化鋁5 %、硅灰 2%、鋁酸鈣水泥7%，外加上述混合物總量的促凝分散性氧化鋁0. 4%、緩凝分散性氧化鋁 0.4%，有機(jī)纖維 0. 08 %、水 5. 68 %。按上述配比，固體原料經(jīng)稱重、拌和后，倒入攪拌機(jī)；再加入規(guī)定的硅溶膠和水， 經(jīng)攪拌、倒料、運(yùn)輸、澆灌、脫模、養(yǎng)護(hù)后制成襯體，再進(jìn)行熱處理后測試物理性能。在20°C 左右時(shí)，該澆注料的自流值達(dá)到203mm，所測物理性能為110°C X24h干燥抗折強(qiáng)度 11. 3MPa，耐壓強(qiáng)度105. 3MPa ； 1100°C X3h干燥抗折強(qiáng)度13. 5MPa，耐壓強(qiáng)度110. 9MPa，線變化-0. 14%;1350°C X3h干燥抗折強(qiáng)度14. 3MPa，耐壓強(qiáng)度132. IMPa，線變化+0. 07%。從上可知，澆注料具有較好的自流施工性能，且其他物理化學(xué)性能都滿足了使用要求。實(shí)施例三重量配比為5-1讓高鋁礬土36%、3-1111111紅柱石12%，1-0.088111111高鋁礬土15%、
<0. 088mm高鋁礬土 15%、氧化鋁微粉5%、活性氧化鋁8%、硅灰5%、鋁酸鈣水泥4%，夕卜加上述混合物總量的促凝分散性氧化鋁0. 5%、緩凝分散性氧化鋁0. 3%，有機(jī)纖維0. 1%、 水 4.8%。通過性能測試，澆注料具有較好的自流施工性能，且其他物理化學(xué)性能都滿足了使用要求。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程， 但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)， 對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微膨脹自流澆注料，其特征在于，含有5~lmm剛玉或礬土20 36wt%3 Imm紅柱石5~25wt%l~0.088mm 剛玉或礬土13~22wt%<0.088mm 剛玉8~15wt%<0.088mm 碳化硅0~5wt%氧化鋁微粉或礬土微粉4~10wt%活性氧化鋁微粉3~8wt%硅灰0~5wt%鋁酸鹽水泥3.5~8wt%。
2.如權(quán)利要求1所述的澆注料，其特征在于，還含有上述混合物總量的有機(jī)纖維0 0. 2wt%分散劑0. 4 1.2wt%水3 8wt%。
3.如權(quán)利要求2所述的澆注料，其特征在于，所述的有機(jī)纖維為防爆有機(jī)纖維。
4.如權(quán)利要求2所述的澆注料，其特征在于，所述分散劑為分散性氧化鋁，優(yōu)選為促凝分散性氧化鋁和緩凝分散性氧化鋁的混合物。
5.如權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的澆注料，其特征在于，所述的礬土微粉為細(xì)度不低于 600目的鋁礬土粉體。
6.如權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的澆注料，其特征在于，所述的活性氧化鋁微粉的粒徑 d50 彡 2. 0 μ m，真密度彡 3. 95g/cm3，Na2O 含量彡 0. Iwt %。
7.如權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的澆注料的使用方法，其特征在于，按所述配比，將各固體原料稱重、拌和后，倒入攪拌機(jī)；再加入規(guī)定的水，經(jīng)攪拌、倒料、運(yùn)輸、澆灌、脫模、養(yǎng)護(hù)、烘烤后形成所需要的整體性耐火材料襯體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于高溫窯爐工程用的微膨脹自流澆注料，以剛玉(或礬土)和紅柱石作為填料，采用鋁酸鹽水泥作結(jié)合劑，通過添加活性氧化鋁微粉、硅灰和分散性氧化鋁，使?jié)沧⒘弦揽孔陨碇亓δ軌蜻_(dá)到自流平、自行排氣，無需振動(dòng)，降低了施工勞動(dòng)強(qiáng)度，并在高溫下產(chǎn)生微膨脹，提高了耐火材料高溫性能，以滿足方便施工，并且不影響澆注料的使用壽命。
文檔編號C04B35/66GK102557681SQ201110400300
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者周鍵, 張金龍, 李存弼, 王杰曾, 董舜杰 申請人:安徽瑞泰新材料科技有限公司