專利名稱：一種水泥窯窯口用剛玉質澆注料及其使用方法
技術領域：
本發(fā)明屬于耐火材料領域，尤其是涉及一種水泥窯窯口用剛玉質澆注料及其使用方法。
背景技術：
自20世紀70年代以來，干法水泥生產技術上不斷發(fā)展和完善。從上世紀九十年代開始，我國的干法水泥生產得到了快速的發(fā)展；一些大型的水泥回轉窯(2500t/d、5000t/d、8000 t/d等)相繼建成投產。水泥回轉窯朝大型化發(fā)展，其使用條件越來越苛刻，窯溫高、窯速快加大了周期性機械應力和熱應力破壞，堿、氯、硫等揮發(fā)性組分加劇了對耐火材料的侵蝕，這些對水泥窯用耐火材料提出了更高的要求。窯口是回轉窯的關鍵部位之一，其耐火材料性能的好壞勢必會影響窯的運轉周期。目前，水泥窯口用澆注料使用壽命大多在Γ7個月，部分廠家的使用壽命達到了 8個月以上，但使用不穩(wěn)定。而窯內襯磚的使用周期一般 在12個月以上，部分水泥生產廠家可穩(wěn)定在15個月以上。這樣就造成窯口澆注料和窯內襯磚使用運轉周期不匹配的現(xiàn)象。從水泥窯用耐火材料的整體配套來看，窯口用耐火澆注料仍是“瓶頸部位”。“一種剛玉尖晶石窯口耐火澆注料”(CN200810122034.2)專利技術，采用剛玉為主要原料，基質以尖晶石相為主，其熱震穩(wěn)定性較普通剛玉質低水泥澆注料好，但其抗堿侵蝕能力較差，使用壽命仍較低?！八喔G窯口、噴煤管專用澆注料及其制備方法”(ZL200810243401. 4)專利技術，采用燒結板狀剛玉、燒結合成莫來石和鉻剛玉為骨料，基質中添加部分尖晶石相，形成莫來石相和尖晶石相共存狀態(tài)，同時添加部分鋯英砂和合成鋯莫來石共磨粉，可以進一步提高澆注料的熱震穩(wěn)定性；其配比中添加的碳化硅可進一步提升澆注料的耐磨性；然而，該專利技術成分、配料較為復雜，成型后需養(yǎng)護7天以上才可烘烤使用，并且由于采用一定量鉻剛玉為原料，殘存的澆注料具有一定的污染性?！耙环N高純窯口澆注料” (CN200910099673. 6)專利技術，采用礬土剛玉和鉻剛玉為骨料，基質以莫來石相為主，同時添加的碳化硅可進一步提升澆注料的耐磨性；然而，該澆注料抗硫化物侵蝕性和熱震穩(wěn)定性較差，并且由于采用一定量鉻剛玉為原料，殘存的澆注料也具有一定的污染性。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術缺陷，目的在于提供一種熱震穩(wěn)定性好、抗侵蝕性能優(yōu)良、使用壽命長、環(huán)境友好的水泥窯窯口用剛玉質澆注料及其使用方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是該澆注料的原料質量配比是
燒結板狀剛玉69 72% ；
Si3N4 細粉12 16% ；
a -Al2O3 微粉I 3% ；
純鋁酸鈣水泥8 12% ；單質Si粉2 4% ；
Al 粉O. 3 O. 6% ；
不銹鋼纖維廣2 % ；
防爆纖維O. 03 O. 1% ；
減水劑O. Γ0. 2%。在上述技術方案中所述燒結板狀剛玉的顆粒級配為8 5mm為22 26wt%，5 3mm為 32 38wt%，3 Imm 為 16 24wt%，Γθ. Imm 為 20 26wt% ；Si3N4 細粉中的 a -Si3N4 相含量≥95wt%，粒徑≤O. 088mm ； a -Al2O3微粉的平均粒徑為f 3 μ m ;純鋁酸鈣水泥中的Al2O3含量>70wt % ;減水劑為六偏磷酸鈉、或為聚羧酸鹽減水劑、或為六偏磷酸鈉和聚羧酸鹽減水劑的混合物。所述水泥窯窯口用剛玉澆注料的使用方法是，在所述澆注料中加入澆注料質量5. 5^6. 8%的水，攪拌均勻，成型，養(yǎng)護2 3天，脫模，烘烤。本發(fā)明在水泥窯窯口用剛玉質澆注料的基質中選用大量的Si3N4細粉，由于Si3N4具有線膨脹系數(shù)低(2. 75X10_6/°C (20^1000 °C ))、熱導率高(16. 7W/(m · K))、硬度高(9^9. 5)、熔點高(加壓條件下熔點為1900°C，常壓下1900°C分解)和抗酸堿侵蝕能力強等特點，本發(fā)明的水泥窯窯口用剛玉質澆注料具有良好的熱震穩(wěn)定性、抗侵蝕性和耐磨性。在使用過程中，部分Si3N4粉體表面會發(fā)生氧化形成高活性SiO2,與基質中的a-Al203發(fā)生反應，提高了材料的強度；與此同時，部分Si3N4有可能同時和Si及a-Al203在高溫下發(fā)生反應生成b-SiA10N、a-SiA10N或其他SiAlON相，既提高了材料的強度，又進一步改善了材料的抗侵蝕性和耐磨性。另一方面，較多純鋁酸鈣水泥的引入，在高溫使用過程中逐步與材料中的剛玉相發(fā)生反應，生成六鋁酸鈣和低膨脹的二鋁酸鈣穿插交錯結構，不僅有利于提高材料的斷裂強度，而且有利于提高材料的熱震穩(wěn)定性。本發(fā)明所制得的水泥窯窯口用剛玉質澆注料常溫耐壓強度>82MPa，常溫抗折強度≥IOMPa, 15000C *3h處理后耐壓強度≥120MPa, 1500°C *3h處理后抗折強度≥12MPa，熱震穩(wěn)定性良好，抗堿、氯、硫化合物侵蝕性能優(yōu)良。因此，本發(fā)明的水泥窯窯口用剛玉質澆注料具有熱震穩(wěn)定性好、抗侵蝕性能優(yōu)良、使用壽命長和環(huán)境友好的特點，能夠滿足大型水泥窯生產的需要。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。為避免重復，先將本具體實施方式
中原料的技術參數(shù)統(tǒng)一描述如下燒結板狀剛玉的顆粒級配為8 5mm為22 26wt%, 5 3mm為32 38wt%, 3 Imm為16 24wt%, I O. Imm為20 26wt% ；Si3N4細粉中的a -Si3N4相含量≥95wt%,粒徑≤O. 088mm ； a -Al2O3微粉的平均粒徑為f 3 μ m ;純鋁酸鈣水泥中的Al2O3含量≥70wt %。實施例I :
一種水泥窯窯口用剛玉質澆注料及其使用方法，該水泥窯窯口用剛玉質澆注料的原料及其質量配比是
燒結板狀剛玉69 71% ；
Si3N4 細粉12 14% ；a -Al2O3 微粉2 3% ；
純鋁酸鈣水泥8 10% ；
單質Si粉3 4% ；
Al 粉O. 3 O. 6% ；
不銹鋼纖維廣I. 5 % ；
防爆纖維O. 05、. 1% ；
六偏磷酸鈉O. 15 O. 2%。本實施例的水泥窯窯口用剛玉質澆注料的使用方法是，在所述澆注料中加入澆注 料質量5. 5^6. 8%的水，攪拌均勻，成型，養(yǎng)護2 3天，脫模，烘烤。本實施例制得的水泥窯窯口用剛玉質澆注料常溫耐壓強度> 87MPa，常溫抗折強度彡IOMPa, 15000C *3h處理后耐壓強度彡120MPa，抗折強度彡12MPa，熱震穩(wěn)定性良好，抗堿、氯、硫化合物侵蝕性能優(yōu)良。實施例2:
一種水泥窯窯口用剛玉質澆注料及其使用方法，該水泥窯窯口用剛玉質澆注料的原料及其質量配比是
燒結板狀剛玉69 71% ；
Si3N4 細粉13 16% ；
a -Al2O3 微粉2 3% ；
純鋁酸鈣水泥1(Γ12% ；
單質Si粉2 3% ；
Al 粉O. 3 O. 6% ；
不銹鋼纖維I. 5^2 % ；
防爆纖維O. 03 O. 08% ；
聚羧酸鹽減水劑O. Γ0. 15%。本實施例的使用方法同實施例I。本實施例所制得的水泥窯窯口用剛玉質澆注料的常溫耐壓強度>82MPa，常溫抗折強度彡IlMPa, 1500 0C *3h處理后耐壓強度彡125MPa，抗折強度彡13MPa，熱震穩(wěn)定性良好，抗堿、氯、硫化合物侵蝕性能優(yōu)良。實施例3:
一種水泥窯窯口用剛玉質澆注料及其使用方法，該水泥窯窯口用剛玉質澆注料的原料及其質量配比是
燒結板狀剛玉7(Γ72% ；
Si3N4 細粉13 15% ；
a -Al2O3 微粉I 2% ；
純鋁酸鈣水泥9 11%;
單質Si粉2 3% ；
Al 粉O. 3 O. 6% ；
不銹鋼纖維廣I. 5 % ；
防爆纖維O. 05、. 1% ；六偏磷酸鈉O. 05 O. 10% ；
聚羧酸鹽減水劑O. 05、. 15%。本實施例的使用方法同實施例I。本實施例所制得的水泥窯窯口用剛玉質澆注料的常溫耐壓強度≥90MPa，常溫抗折強度≥12MPa,1500°C *3h處理后耐壓強度≥132MPa，抗折強度≥14MPa，熱震穩(wěn)定性良好，抗堿、氯、硫化合物侵蝕性能優(yōu)良。實施例4
一種水泥窯窯口用剛玉澆注料及其使用方法，該水泥窯窯口用剛玉質澆注料的原料及 其質量配比是
燒結板狀剛玉7(Γ72% ；
Si3N4 細粉13 15% ；
a -Al2O3 微粉I 3% ；
純鋁酸鈣水泥9 11%;
單質Si粉2 3% ；
Al 粉O. 3 O. 6% ；
不銹鋼纖維I. 5^2 % ；
防爆纖維O. 03 O. 08% ；
六偏磷酸鈉O. 05、. 15% ；
聚羧酸鹽減水劑O. 05、. 1%%。本實施例的使用方法同實施例I。本實施例所制得的水泥窯窯口用剛玉質澆注料常溫耐壓強度≥ 85MPa，常溫抗折強度≥1lMPa, 15000C *3h處理后耐壓強度≥128MPa，1500°C *3h處理后1500°C *3h處理后抗折強度≥ 13MPa,熱震穩(wěn)定性良好,抗堿、氯、硫化合物侵蝕性能優(yōu)良。本具體實施方式
在水泥窯窯口用剛玉質澆注料的基質中選用大量的Si3N4細粉，由于Si3N4具有線膨脹系數(shù)低(2. 75X10-7。。(20 1000。。))、熱導率高(16. 7ff/(m*K))、硬度高(9、. 5)、熔點高(加壓條件下熔點為1900°C，常壓下1900°C分解)和抗酸堿侵蝕能力強等特點，本具體實施方式
的水泥窯窯口用剛玉質澆注料具有良好的熱震穩(wěn)定性、抗侵蝕性和耐磨性。在使用過程中，部分Si3N4粉體表面會發(fā)生氧化形成高活性SiO2,與基質中的a-Al203發(fā)生反應，提高了材料的強度；與此同時，部分Si3N4有可能同時和Si及a-Al203在高溫下發(fā)生反應生成b-SiA10N、a-SiA10N或其他SiAlON相，既提高了材料的強度，又進一步改善了材料的抗侵蝕性和耐磨性。另一方面，較多純鋁酸鈣水泥的引入，在高溫使用過程中逐步與材料中的剛玉相發(fā)生反應，生成六鋁酸鈣和低膨脹的二鋁酸鈣穿插交錯結構，不僅有利于提聞材料的斷裂強度，而且有利于提聞材料的熱震穩(wěn)定性。本具體實施方式
所制得的水泥窯窯口用剛玉質澆注料常溫耐壓強度>82MPa，常溫抗折強度彡IOMPa, 15000C *3h處理后耐壓強度彡120MPa, 1500°C *3h處理后抗折強度^ 12MPa,熱震穩(wěn)定性良好,抗堿、氯、硫化合物侵蝕性能優(yōu)良。因此，本具體實施方式
的水泥窯窯口用剛玉質澆注料具有熱震穩(wěn)定性好、抗侵蝕性能優(yōu)良、使用壽命長和環(huán)境友好的特點，能夠滿足大型水泥窯生產的需要。
權利要求
1.一種水泥窯窯口用剛玉澆注料，其特征在于該澆注料的原料質量配比是 燒結板狀剛玉69 72% ； Si3N4 細粉12 16% ； a -Al2O3 微粉I 3% ； 純鋁酸鈣水泥8 12% ； 單質Si粉2 4% ； Al 粉O. 3 O. 6% ； 不銹鋼纖維廣2 % ； 防爆纖維O. 03 O. 1% ； 減水劑O. Γ0. 2%。
2.根據(jù)權利要求I所述的水泥窯窯口用剛玉澆注料，其特征在于所述燒結板狀剛玉的顆粒級配為8 5mm為22 26wt%，5 3mm為32 38wt%，3 Imm為16 24wt%，Γθ. Imm為20 26wt%。
3.根據(jù)權利要求I所述的水泥窯窯口用剛玉澆注料，其特征在于所述Si3N4細粉中的a -Si3N4相含量彡95wt%，粒徑彡O. 088mm。
4.根據(jù)權利要求I所述的水泥窯窯口用剛玉澆注料，其特征在于所述a-Al2O3微粉的平均粒徑為Γ3 μ m。
5.根據(jù)權利要求I所述的水泥窯窯口用剛玉澆注料，其特征在于所述純鋁酸鈣水泥中的Al2O3含量彡70wt %。
6.根據(jù)權利要求I所述的水泥窯窯口用剛玉澆注料，其特征在于所述減水劑為六偏磷酸鈉、或為聚羧酸鹽減水劑、或為六偏磷酸鈉和聚羧酸鹽減水劑的混合物。
7.如權利要求I所述水泥窯窯口用剛玉澆注料的使用方法，其特征在于在所述澆注料中加入澆注料質量5. 5^6. 8%的水，攪拌均勻，成型，養(yǎng)護2 3天，脫模，烘烤。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水泥窯窯口用剛玉質澆注料及其使用方法。該澆注料的原料質量配比是燒結板狀剛玉為69~72%；Si3N4細粉為12~16%；α-Al2O3微粉為1~3%；純鋁酸鈣水泥為8~12%；單質Si粉為2~4%；Al粉為0.3~0.6%；不銹鋼纖維為1~2%；防爆纖維為0.03~0.1%；減水劑為0.1~0.2%。該水泥窯窯口用剛玉澆注料的使用方法是，在所述澆注料中加入澆注料質量5.5~6.8%的水，攪拌均勻，成型，養(yǎng)護2~3天，脫模，烘烤。本發(fā)明的水泥窯窯口用剛玉質澆注料具有熱震穩(wěn)定性好、抗侵蝕性能優(yōu)良、使用壽命長和環(huán)境友好的特點，能夠滿足大型水泥窯生產的需要。
文檔編號C04B7/32GK102659420SQ20121007796
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權日2012年3月22日
發(fā)明者李亞偉, 李淑靜, 李遠兵, 桑紹柏, 趙雷, 金勝利 申請人:武漢科技大學