本發(fā)明涉及澆注料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超高溫抗結(jié)皮澆注料。
背景技術(shù)：
一般，稱CaO含量＜0.2％的耐火澆注料無水泥耐火澆注料；CaO含量0.2-1.0％的耐火澆注料超低水泥耐火澆注料；CaO含量1.0-2.5％的耐火澆注料低水泥耐火澆注料；CaO含量＞2.5％的耐火澆注料普通水泥結(jié)合耐火澆注料。對于水泥結(jié)合耐火澆注料，水泥的作用至關(guān)重要。無論是對于耐火澆注料的成型、凝結(jié)、硬化、養(yǎng)護、干燥、升溫、燒結(jié)，還是對于耐火澆注料的最終性能或使用壽命，加入的鋁酸鹽水泥都發(fā)揮了重要影響。
低水泥澆注料得以廣泛應(yīng)用的原因是該材料具有較好的綜合性能。例如，當CaO的含量＜1％，澆注料的凝結(jié)速度變慢、脫模時間延長、干燥強度降低，冬季施工性能顯著變壞，甚至經(jīng)過數(shù)天都不硬化。反之，CaO的含量＞2.5％，澆注料的熔劑物質(zhì)過多，高溫性能和抗侵蝕性能如燒后線變化、熱態(tài)強度、渣蝕深度將會惡化。
窯爐設(shè)備抗結(jié)皮部位中，普通抗結(jié)皮澆注料得到了廣泛應(yīng)用。但是，隨著節(jié)能減排和提高熱能利用率，對抗結(jié)皮澆注料的要求也提高了，普通抗結(jié)皮澆注料已經(jīng)不能滿足使用需求。因此，需要開發(fā)耐更高溫、抗結(jié)皮性能更好的超低水泥耐火澆注料。
硅溶膠是一種新型的結(jié)合劑。硅溶膠結(jié)合澆注料具有很低的氣孔率，能夠降低襯體與材料的接觸面積，對提高抗結(jié)皮具有很好的作用。但是，硅溶膠在不定形耐火材料的應(yīng)用尚不廣泛。主要原因在于：硅溶膠結(jié)合不定形耐火材料常溫下硬化很慢，需要經(jīng)加熱、干燥處理才能固化。如果簡單加入鋁酸鹽水泥固化，硅溶膠就會發(fā)生不可控凝結(jié)，這樣就不能經(jīng)成形制得致密的襯體。因此，只有解決了控制流態(tài)到固態(tài)轉(zhuǎn)變的難題，使?jié)沧⒘铣尚螘r良好流動、成形后迅速固化，硬化后獲得良好的物理化學(xué)性能，硅溶膠結(jié)合澆注料才能得到推廣。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種超高溫抗結(jié)皮澆注料，其具有良好的成形性能和固化性能，固化后又能夠獲得良好的耐高溫、抗侵蝕、抗熱震性能。
本發(fā)明提出的一種超高溫抗結(jié)皮澆注料，其原料按重量份包括：粒徑為5-1mm的剛玉或礬土25-40份、粒徑為5-1mm的碳化硅10-20份、粒徑為1-0.088mm的剛玉或礬土5-15份、粒徑＜0.088mm的剛玉10-26份、氧化鋁微粉2-8份、硅灰2-6份、鋁酸鹽水泥1-6份、解凝劑0.1-0.3份、緩凝劑0.005-0.05份、硅溶膠1-6份、水1-6份。
優(yōu)選地，其原料中按重量份還包括0.1-20份粒徑為1-0.088mm的碳化硅、0.1-15份粒徑＜0.088mm的碳化硅。
優(yōu)選地，所述剛玉為電熔剛玉、燒結(jié)剛玉中的一種或者兩種的混合物。
優(yōu)選地，所述礬土為高鋁礬土。
優(yōu)選地，所述鋁酸鹽水泥為純鋁酸鹽水泥、高鋁水泥中的一種或者兩種的混合物。
優(yōu)選地，所述解凝劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉中的一種或者多種的混合物。
優(yōu)選地，所述緩凝劑為檸檬酸、酒石酸、草酸、順丁烯二酸中的一種或者多種的混合物。
優(yōu)選地，所述硅溶膠的濃度為25-40％。
優(yōu)選地，其原料中還包括0.1-0.25重量份的減水劑。
優(yōu)選地，所述減水劑按照以下工藝進行制備：按重量份將2-5份馬來酸酐加入反應(yīng)裝置中，然后加入8-15份β-環(huán)糊精，加熱熔化后加入0.2-0.5份對甲苯磺酸，升溫至70-85℃，攪拌反應(yīng)2-3h，然后加入5-11份木質(zhì)素磺酸鈣和20-35份水，在氮氣的保護下攪拌溶解并加入0.2-1份過硫酸銨，然后加入1-3份丙烯酰氯和2-5份甲基丙烯酸甲酯，調(diào)節(jié)溫度為65-80℃攪拌反應(yīng)2-5h，反應(yīng)結(jié)束后調(diào)節(jié)pH值為中性得到所述減水劑。
本發(fā)明所述超高溫抗結(jié)皮澆注料，以剛玉、礬土和碳化硅作為填料，采用硅溶膠為結(jié)合劑、少量鋁酸鹽水泥為固化劑，通過添加氧化鋁微粉、硅灰和碳化硅，獲得凝結(jié)正常、硬化快以及優(yōu)異的耐高溫、氣孔率低和抗結(jié)皮性能優(yōu)越，適合用于高溫窯爐中有超高溫抗結(jié)皮部位的襯料；有益效果具體如下：
(1)采用水泥-硅溶膠復(fù)合結(jié)合方式，以硅溶膠作為結(jié)合劑，以水泥作為固化劑，使?jié)沧⒘汐@得良好的物理性能；
(2)采用有機酸作緩凝劑，控制水泥的水化速度，屏蔽水泥水化釋放的Ca2+離子，使成形時澆注料具有良好的流動性；
(3)采用磷酸鹽作解凝劑，使成形時細粉、微粉能夠良好分散，水泥-硅溶膠復(fù)合結(jié)合澆注料具有更好的流動性；
(4)稀釋硅溶膠，控制水泥-硅溶膠復(fù)合結(jié)合澆注料的粘度和固化速度，使所研制的材料具有更加優(yōu)異的成形和養(yǎng)護性能。
(5)減少水泥摻量，使CaO＝0.2-1.0％，達到超低水泥澆注料的水平；
(6)添加碳化硅，利用碳化硅的高導(dǎo)熱性來提高材料的抗熱震性，并利用碳化硅的氧化，在耐火材料表面形成一層SiO2沉積物，封堵氣孔而提高抗侵蝕、抗結(jié)皮性。
水泥-硅溶膠復(fù)合結(jié)合是一種不同于水泥結(jié)合的結(jié)合方式，在掃描電子顯微鏡下可見結(jié)合相是一種云絮狀的CaO-Al2O3-SiO2-H2O膠體物質(zhì)，而不是水化鋁酸鈣晶體和氫氧化鋁膠體。由于硅溶膠引入了活性SiO2，活性SiO2參予了水化反應(yīng)，形成的CaO-Al2O3-SiO2-H2O膠體充填了氣孔，降低了顯氣孔率，因而使?jié)沧⒘夏芤暂^低的水泥摻量獲得不定形耐火材料需要的強度。
同時加入了合適的減水劑，在優(yōu)選方式中，在減水劑的制備過程中，首先以馬來酸酐、β-環(huán)糊精為原料，控制反應(yīng)的條件合成了酯化物，之后與木質(zhì)素磺酸鈣、丙烯酰氯和甲基丙烯酸甲酯發(fā)生了反應(yīng)，從而將馬來酸酐、β-環(huán)糊精、丙烯酰氯和甲基丙烯酸甲酯引入到了木質(zhì)素磺酸鈣中，使木質(zhì)素磺酸鈣的分子量增大，熱穩(wěn)定性能提高，將其加入體系中，與體系的適應(yīng)性好，一方面，提高了分子量，空間位阻變大，分散性較強，使水泥顆粒間的絮凝構(gòu)造分散解體，釋放出游離水，起到減水作用，同時能潤濕和潤滑水泥顆粒，增加混凝土的流動性，減少了水的用量，同時具有優(yōu)異的抗鹽抗鈣能力，另外因引入了β-環(huán)糊精，提高了材料的耐火性能。
具體實施方式
下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
實施例1
本發(fā)明提出的一種超高溫抗結(jié)皮澆注料，其原料按重量份包括：粒徑為5-1mm的剛玉25份、粒徑為5-1mm的碳化硅20份、粒徑為1-0.088mm的剛玉5份、粒徑＜0.088mm的剛玉26份、氧化鋁微粉2份、硅灰6份、鋁酸鹽水泥1份、解凝劑0.3份、緩凝劑0.005份、硅溶膠6份、水1份。
實施例2
本發(fā)明提出的一種超高溫抗結(jié)皮澆注料，其原料按重量份包括：粒徑為5-1mm的礬土40份、粒徑為5-1mm的碳化硅10份、粒徑為1-0.088mm的礬土15份、粒徑＜0.088mm的剛玉10份、氧化鋁微粉8份、硅灰2份、鋁酸鹽水泥6份、解凝劑0.1份、緩凝劑0.05份、硅溶膠1份、水6份。
實施例3
本發(fā)明提出的一種超高溫抗結(jié)皮澆注料，其原料按重量份包括：粒徑為5-1mm的燒結(jié)剛玉32份、粒徑為5-1mm的碳化硅14份、粒徑為1-0.088mm的礬土12份、粒徑＜0.088mm的電熔剛玉15份、氧化鋁微粉6份、硅灰4.8份、純鋁酸鹽水泥3份、高鋁水泥2份、解凝劑0.2份、緩凝劑0.03份、硅溶膠2份、水5份、粒徑為1-0.088mm的碳化硅0.1份、粒徑＜0.088mm的碳化硅15份、減水劑0.1份；
其中，所述解凝劑為六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉按重量比為3:2的混合物；
所述緩凝劑為酒石酸、草酸、順丁烯二酸按重量比為5:3:4的混合物；
所述硅溶膠的濃度為25％；
所述減水劑按照以下工藝進行制備：按重量份將2份馬來酸酐加入反應(yīng)裝置中，然后加入15份β-環(huán)糊精，加熱熔化后加入0.2份對甲苯磺酸，升溫至85℃，攪拌反應(yīng)2h，然后加入11份木質(zhì)素磺酸鈣和20份水，在氮氣的保護下攪拌溶解并加入1份過硫酸銨，然后加入1份丙烯酰氯和5份甲基丙烯酸甲酯，調(diào)節(jié)溫度為65℃攪拌反應(yīng)5h，反應(yīng)結(jié)束后調(diào)節(jié)pH值為中性得到所述減水劑。
實施例4
本發(fā)明提出的一種超高溫抗結(jié)皮澆注料，其原料按重量份包括：粒徑為5-1mm的礬土28份、粒徑為5-1mm的碳化硅18份、粒徑為1-0.088mm的燒結(jié)剛玉8份、粒徑＜0.088mm的燒結(jié)剛玉20份、氧化鋁微粉4.5份、硅灰5份、高鋁水泥2.6份、解凝劑0.15份、緩凝劑0.01份、硅溶膠5份、水2份、粒徑為1-0.088mm的碳化硅20份、粒徑＜0.088mm的碳化硅0.1份、減水劑0.25份；
其中，所述解凝劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉按任意重量比的混合物；
所述緩凝劑為檸檬酸、酒石酸、草酸、順丁烯二酸按任意重量比的混合物；
所述硅溶膠的濃度為40％；
所述減水劑按照以下工藝進行制備：按重量份將5份馬來酸酐加入反應(yīng)裝置中，然后加入8份β-環(huán)糊精，加熱熔化后加入0.5份對甲苯磺酸，升溫至70℃，攪拌反應(yīng)3h，然后加入5份木質(zhì)素磺酸鈣和35份水，在氮氣的保護下攪拌溶解并加入0.2份過硫酸銨，然后加入3份丙烯酰氯和2份甲基丙烯酸甲酯，調(diào)節(jié)溫度為80℃攪拌反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后調(diào)節(jié)pH值為中性得到所述減水劑。
實施例5
本發(fā)明提出的一種超高溫抗結(jié)皮澆注料，其原料按重量份包括：粒徑為5-1mm的電熔剛玉33份、粒徑為5-1mm的碳化硅20份、粒徑為1-0.088mm的電熔剛玉9份、粒徑＜0.088mm的電熔剛玉15份、氧化鋁微粉5份、硅灰5份、純鋁酸鹽水泥3份、六偏磷酸鈉0.2份、檸檬酸0.02份、濃度為30％的硅溶膠4份、水3份、粒徑為1-0.088mm的碳化硅5份、粒徑＜0.088mm的碳化硅0.1份、減水劑0.2份；
其中，所述減水劑按照以下工藝進行制備：按重量份將3份馬來酸酐加入反應(yīng)裝置中，然后加入10份β-環(huán)糊精，加熱熔化后加入0.35份對甲苯磺酸，升溫至80℃，攪拌反應(yīng)2.6h，然后加入10份木質(zhì)素磺酸鈣和30份水，在氮氣的保護下攪拌溶解并加入0.6份過硫酸銨，然后加入2份丙烯酰氯和4份甲基丙烯酸甲酯，調(diào)節(jié)溫度為70℃攪拌反應(yīng)3.8h，反應(yīng)結(jié)束后調(diào)節(jié)pH值為中性得到所述減水劑。
本實施例中，按配比將固體原料經(jīng)稱重、伴和后，倒入攪拌機；再加入剩余的原料，經(jīng)攪拌、倒料、運輸、澆灌、振動、脫模、養(yǎng)護后制成試體，再進行熱處理后測試物理性能。該澆注料初凝時間約40分鐘，脫模時間約6小時，所測物理性能為：110℃×24h干燥：抗折強度11.0MPa，耐壓強度71.1MPa；1100℃×3h干燥：抗折強度23.9MPa，耐壓強度192.3MPa，線變化-0.24％；1350℃×3h干燥：抗折強度21.1MPa，耐壓強度178.4MPa，線變化0.06％。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。