本發(fā)明屬于耐火粘結(jié)劑技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著各種熱工設(shè)備在冶金及石油化工行業(yè)中使用頻率的增長(zhǎng)，熱工窯爐的消耗量逐年提升。而熱工窯爐由于使用環(huán)境及使用條件的不同，其內(nèi)襯往往不可避免地會(huì)出現(xiàn)局部蝕損較為嚴(yán)重的現(xiàn)象，而整個(gè)熱工設(shè)備的內(nèi)襯絕大部分仍具有可持續(xù)利用的價(jià)值。為避免窯爐內(nèi)襯因局部蝕損導(dǎo)致窯爐內(nèi)襯的整體更換，實(shí)現(xiàn)同步蝕損的目的，提高熱工窯爐使用壽命，降低耗材等，開發(fā)內(nèi)襯修補(bǔ)料以彌補(bǔ)局部熔損勢(shì)在必行。經(jīng)過大量技術(shù)人員多年來的不斷研究，修補(bǔ)料在耐材節(jié)省用量和鋼包壽命延長(zhǎng)上都做出了巨大貢獻(xiàn)，成為耐材制品使用中不可缺少一部分。

修補(bǔ)料的發(fā)展對(duì)作用于內(nèi)襯與修補(bǔ)料之間的粘結(jié)劑提出了更高的要求，研究開發(fā)在較低溫度甚至是常溫下可快速固化且能夠承受高溫的粘結(jié)劑顯得十分重要。目前，能夠初步滿足以上條件的粘結(jié)劑主要有硅酸鹽、磷酸鹽和溶膠等幾大類。磷酸鹽類粘結(jié)劑中最常用的為磷酸二氫鋁。磷酸二氫鋁粘結(jié)劑具有耐高溫（～1600℃）、耐燒蝕、可塑性較強(qiáng)、固化收縮率小和耐熱沖擊性較強(qiáng)，并且具有高溫瓷化性及類似于耐火材料的耐火性。磷酸二氫鋁粘結(jié)劑在隨著溫度升高到1300℃～1600℃之間時(shí)以方石英型磷酸鋁的形式存在，該晶型為磷酸鋁鹽的最穩(wěn)定形態(tài)且具有最高的耐火度（1600℃），在溫度高于1600℃時(shí)磷酸鋁粘結(jié)劑就會(huì)熔化，甚至脫落，失去保護(hù)作用。

基于單一粘結(jié)劑存在難以回避的技術(shù)缺陷，國(guó)內(nèi)外開始研發(fā)具有綜合優(yōu)勢(shì)的復(fù)合粘結(jié)劑，期望得到具有耐高溫且易成膜的粘結(jié)劑。目前，已有制備復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑的技術(shù)如“一種耐高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑及其制備方法與應(yīng)用”（CN103740284B）專利技術(shù)，公開了一種以10~70wt%的磷酸二氫鋁、10~80wt%的鋯溶膠、0~80wt%的水為主要原料制備耐高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑的技術(shù)，該技術(shù)制得的復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑中結(jié)合相成分單一，適用溫度范圍相對(duì)較窄，“一種中低溫固化耐高溫?zé)o機(jī)粘結(jié)劑” （CN101665666A）專利技術(shù)，公開了一種以50~75%的水玻璃和15~40%的活性填充劑為主要原料制備中低溫固化耐高溫?zé)o機(jī)粘結(jié)劑的技術(shù)，該技術(shù)制得的無機(jī)粘結(jié)劑的耐高溫性能較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單和生產(chǎn)成本低的高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑的制備方法。用該法所制備的高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑的施工性能好、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)、使用溫度范圍較大、粘結(jié)強(qiáng)度高和抗熱震性能優(yōu)良。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：先以64.0~79.0wt%的酸化擬薄水鋁石、6.0~11.0wt%的鋁酸鹽水泥、3.5~6.0wt%的硅灰、7.0~12.0wt%的Cr₂O₃和3.0~8.0wt%的ρ-Al₂O₃為原料，混合均勻，即得混合粉料；再以混合粉料60~80wt%的磷酸二氫鋁溶液和20~40wt%的硅酸鋰溶液混合均勻，即得混合溶液；然后按所述混合粉料∶所述混合溶液的質(zhì)量比為1∶（1~4）配料，攪拌均勻，制得高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑。

所述酸化擬薄水鋁石的粒徑為0.05~0.1mm；酸化擬薄水鋁石的化學(xué)成分為：Fe₂O₃含量≤0.05wt%，SiO₂含量≤0.2wt%，Na₂O含量≤0.15wt%，溶膠指數(shù)≥95%。

所述鋁酸鹽水泥的主要化學(xué)成分為：Al₂O₃含量≥68.0wt%，SiO₂含量≤1.0wt%，F(xiàn)e₂O₃含量≤0.7wt%，勃氏比表面積≥300m²/Kg。

所述硅灰的中位徑為0.1~0.3μm，SiO₂含量≥92.0wt%。

所述氧化鉻的粒徑小于0.074mm；氧化鉻的Cr₂O₃含量≥98.0wt%。

所述ρ-Al₂O₃的粒徑小于0.088mm，ρ-Al₂O₃的Al₂O₃含量≥80.0wt%。

所述磷酸二氫鋁溶液的主要化學(xué)成分為：H₂PO₅含量≥33%，Al₂O₃含量≥8%；密度≥1.46g/cm³。

所述硅酸鋰溶液的Li₄SiO₄含量≥40%。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下積極效果：

1.本發(fā)明以酸化擬薄水鋁石、鋁酸鹽水泥、硅灰、Cr₂O₃和ρ-Al₂O₃為原料，以磷酸二氫鋁溶液和硅酸鋰溶液為混合溶液；復(fù)配后即得得高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑，工藝簡(jiǎn)單和生產(chǎn)成本低。

2.本發(fā)明將混合粉料與混合溶液復(fù)配后，不僅在低溫下具有良好的粘接效果，且同樣適用于高溫使用環(huán)境，使用溫度范圍廣。

3.本發(fā)明制備的高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑具有優(yōu)良的抗熱震性能，通過對(duì)各組分含量的調(diào)節(jié)，該粘結(jié)劑可以實(shí)現(xiàn)與被修補(bǔ)材料或被粘接材料相近的線膨脹系數(shù)，從而提高了抗熱震性能。

4.本發(fā)明制備的高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑的儲(chǔ)存期長(zhǎng)，磷酸二氫鋁與硅酸鋰在常溫下不粘結(jié)反應(yīng)，在水溶液中以離子形式存在。

因此，本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單和生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)；所制備的高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑的施工性能好、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)、使用溫度范圍較大、粘結(jié)強(qiáng)度高和抗熱震性能優(yōu)良。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

為避免重復(fù)，先將本具體實(shí)施方式所涉及到的有關(guān)物料一描述如下，實(shí)施例中不再贅述：

所述酸化擬薄水鋁石的粒徑為0.05~0.1mm；酸化擬薄水鋁石的化學(xué)成分為：Fe₂O₃含量≤0.05wt%，SiO₂含量≤0.2wt%，Na₂O含量≤0.15wt%，溶膠指數(shù)≥95%。

所述鋁酸鹽水泥的主要化學(xué)成分為：Al₂O₃含量≥68.0wt%，SiO₂含量≤1.0wt%，F(xiàn)e₂O₃含量≤0.7wt%，勃氏比表面積≥300m²/Kg。

所述硅灰的中位徑為0.1~0.3μm，SiO₂含量≥92.0wt%。

所述氧化鉻的粒徑小于0.074mm；氧化鉻的Cr₂O₃含量≥98.0wt%。

所述ρ-Al₂O₃的粒徑小于0.088mm，ρ-Al₂O₃的Al₂O₃含量≥80.0wt%。

所述磷酸二氫鋁溶液的主要化學(xué)成分為：H₂PO₅含量≥33%，Al₂O₃含量≥8%；密度≥1.46g/cm³。

所述硅酸鋰溶液的Li₄SiO₄含量≥40%。

實(shí)施例1

一種高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑及其制備方法。先以64~67wt%的酸化擬薄水鋁石、10~11wt%的鋁酸鹽水泥、4.5~5wt%的硅灰、11~12wt%的Cr₂O₃和7~8wt%的ρ-Al₂O₃為原料，混合均勻，即得混合粉料；再以混合粉料60~70wt%的磷酸二氫鋁溶液和30~40wt%的硅酸鋰溶液混合均勻，即得混合溶液；然后按所述混合粉料∶所述混合溶液的質(zhì)量比為1∶（1~2.5）配料，攪拌均勻，制得得高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑。

實(shí)施例2

一種高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑及其制備方法。先以67~70wt%的酸化擬薄水鋁石、9~10wt%的鋁酸鹽水泥、5~5.5wt%的硅灰、10~11wt%的Cr₂O₃和6~7wt%的ρ-Al₂O₃為原料，混合均勻，即得混合粉料；再以混合粉料70~80wt%的磷酸二氫鋁溶液和20~30wt%的硅酸鋰溶液混合均勻，即得混合溶液；然后按所述混合粉料∶所述混合溶液的質(zhì)量比為1∶（1.5~3）配料，攪拌均勻，制得得高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑。

實(shí)施例3

一種高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑及其制備方法。先以70~73wt%的酸化擬薄水鋁石、7~8wt%的鋁酸鹽水泥、5.5~6wt%的硅灰、9~10wt%的Cr₂O₃和5~6wt%的ρ-Al₂O₃為原料，混合均勻，即得混合粉料；再以混合粉料60~70wt%的磷酸二氫鋁溶液和30~40wt%的硅酸鋰溶液混合均勻，即得混合溶液；然后按所述混合粉料∶所述混合溶液的質(zhì)量比為1∶（2~3.5）配料，攪拌均勻，制得得高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑。

實(shí)施例4

一種高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑及其制備方法。先以73~76wt%的酸化擬薄水鋁石、8~9wt%的鋁酸鹽水泥、3.5~4wt%的硅灰、8~9wt%的Cr₂O₃和4~5wt%的ρ-Al₂O₃為原料，混合均勻，即得混合粉料；再以混合粉料65~75wt%的磷酸二氫鋁溶液和25~35wt%的硅酸鋰溶液混合均勻，即得混合溶液；然后按所述混合粉料∶所述混合溶液的質(zhì)量比為1∶（2.5~4）配料，攪拌均勻，制得得高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑。

實(shí)施例5

一種高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑及其制備方法。先以76~79wt%的酸化擬薄水鋁石、6~7wt%的鋁酸鹽水泥、4.5~5wt%的硅灰、7~8wt%的Cr₂O₃和3~4wt%的ρ-Al₂O₃為原料，混合均勻，即得混合粉料；再以混合粉料70~80wt%的磷酸二氫鋁溶液和20~30wt%的硅酸鋰溶液混合均勻，即得混合溶液；然后按所述混合粉料∶所述混合溶液的質(zhì)量比為1∶（1.8~3.3）配料，攪拌均勻，制得得高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑。

實(shí)施例6

一種高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑及其制備方法。先以67~70wt%的酸化擬薄水鋁石、9~10wt%的鋁酸鹽水泥、4~4.5wt%的硅灰、10~11wt%的Cr₂O₃和7~8wt%的ρ-Al₂O₃為原料，混合均勻，即得混合粉料；再以混合粉料65~75wt%的磷酸二氫鋁溶液和25~35wt%的硅酸鋰溶液混合均勻，即得混合溶液；然后按所述混合粉料∶所述混合溶液的質(zhì)量比為1∶（2.3~3.8）配料，攪拌均勻，制得得高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑。

本具體實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下積極效果：

1.本具體實(shí)施方式以酸化擬薄水鋁石、鋁酸鹽水泥、硅灰、Cr₂O₃和ρ-Al₂O₃為原料，以磷酸二氫鋁溶液和硅酸鋰溶液為混合溶液；復(fù)配后即得高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑，工藝簡(jiǎn)單和生產(chǎn)成本低。

2.本具體實(shí)施方式將混合粉料與混合溶液復(fù)配后，不僅在低溫下具有良好的粘接效果，且同樣適用于高溫使用環(huán)境，使用溫度范圍廣。

3.本具體實(shí)施方式制備的高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑具有優(yōu)良的抗熱震性能，通過對(duì)各組分含量的調(diào)節(jié)，該粘結(jié)劑可以實(shí)現(xiàn)與被修補(bǔ)材料或被粘接材料相近的線膨脹系數(shù)，從而提高了抗熱震性能。

4.本具體實(shí)施方式制備的高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑的儲(chǔ)存期長(zhǎng)，磷酸二氫鋁與硅酸鋰在常溫下不粘結(jié)反應(yīng)，在水溶液中以離子形式存在。

因此，本具體實(shí)施方式具有工藝簡(jiǎn)單和生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)；所制備的高溫復(fù)合無機(jī)粘結(jié)劑的施工性能好、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)、使用溫度范圍較大、粘結(jié)強(qiáng)度高和抗熱震性能優(yōu)良。