本發(fā)明涉及一種低成本鋁鈣硅質(zhì)錫槽底磚的制備方法，屬于耐火材料
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：錫槽底磚作為錫槽鋪底內(nèi)襯的關(guān)鍵耐火材料，其主要用途是儲(chǔ)存錫液，熔化后的玻璃液流入錫槽后能夠漂浮在錫液表面，從而形成平滑的板狀玻璃。目前市場(chǎng)上使用的錫槽底磚多數(shù)為粘土磚質(zhì)，制造工藝為搗打和澆注振動(dòng)成型，在實(shí)際使用時(shí)，粘土質(zhì)的錫槽底磚在高溫下會(huì)與金屬錫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)也會(huì)與Na2O發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生霞石化膨脹，導(dǎo)致磚體剝離，其在錫槽高溫端的使用壽命一般只有4～7年，即一個(gè)窯期。因此，粘土質(zhì)的錫槽底磚不但會(huì)對(duì)玻璃造成污染，而且其使用壽命也有所減低。目前，全球生產(chǎn)的鋁鈣硅質(zhì)的錫槽底磚主要有淄博工陶耐火材料有限公司生產(chǎn)的等靜壓成型品和國(guó)外奧鎂公司制造的大噸位液壓成型品兩種，這兩種成型品都具有氫擴(kuò)散率較低、與金屬錫液無化學(xué)反應(yīng)、與Na2O無化學(xué)反應(yīng)的長(zhǎng)壽命特點(diǎn)。但是，奧鎂公司制造的錫槽底磚由于成型方式的原因，存在著內(nèi)部層裂缺陷問題，且價(jià)格較高，影響進(jìn)一步的推廣和使用；CN102557688B公開了淄博工陶耐火材料有限公司制造的等靜壓成型的鋁鈣硅質(zhì)的錫槽底磚，雖然具有鋁酸鈣材質(zhì)壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，但由于等靜壓成型工藝本身的特點(diǎn)，存在生產(chǎn)成本高、切磨加工材料的耗量損失大、制造成本高的問題，同樣也影響了在其國(guó)內(nèi)外的推廣和使用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種低成本鋁鈣硅質(zhì)錫槽底磚的制備方法，解決了目前的鋁鈣硅質(zhì)錫槽底磚存在的生產(chǎn)成本高、難以推廣使用的問題，具有制造費(fèi)用低、實(shí)際推廣價(jià)值大、氫擴(kuò)散率低的特點(diǎn)。本發(fā)明所述的低成本鋁鈣硅質(zhì)錫槽底磚的制備方法，包括以下步驟：(1)配料：原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)組成如下：其中，粒徑＜5μm的α-氧化鋁細(xì)粉優(yōu)選雙峰氧化鋁細(xì)粉。上述原料按體積百分比為：粒徑為1mm以上的粗顆粒占40～65％，粒徑為1～0.1mm的中顆粒占10～25％、粒徑＜0.1mm的細(xì)粉料占25～35％；先將以上原料中的鋁酸鈣粗顆粒、鋁酸鈣中顆粒、鋁酸鈣細(xì)粉、α-氧化鋁超細(xì)粉和二氧化硅微粉依次加入到V型混料機(jī)或錐式攪拌機(jī)中干混均勻，再將其加入到強(qiáng)力混煉機(jī)中，加入分散劑A、分散劑B和水后進(jìn)行混煉，得到泥料；其中，減水劑的加入量占干混后的物料總質(zhì)量的0.1～0.5％，促凝劑的加入量占干混后的物料總質(zhì)量的0.05％，水的加入量占干混后的物料總質(zhì)量的5～7％；(2)振動(dòng)成型：將泥料注入組裝好的模型中，使用振動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行振動(dòng)成型，上振動(dòng)平臺(tái)同時(shí)插入振動(dòng)棒輔助振動(dòng)5～30min，以排除其中的氣泡，得到坯體；(3)脫模干燥：待成型后的坯體固化后進(jìn)行脫模，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)、干燥后進(jìn)行燒成，得到低成本鈣鋁硅質(zhì)錫槽底磚。其中，優(yōu)選地技術(shù)方案如下：步驟(1)中減水劑的型號(hào)為HDS-1，生產(chǎn)廠家為山東中耐高溫材料有限公司，HDS-1是一種無機(jī)電解質(zhì)類高效減水劑，是傳統(tǒng)三聚、六偏的替代品，適用于以剛玉或電熔鎂砂為基質(zhì)、含硅體系的耐火澆注料，具有減水率高、加入量少、流動(dòng)性保持時(shí)間長(zhǎng)、不沁水、高溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，其外觀呈白色粉末狀，pH值為9～11。步驟(1)中促凝劑的型號(hào)為KAD-40，生產(chǎn)廠家為山東中耐高溫材料有限公司，KAD-40是采用燒結(jié)法生產(chǎn)的含有快凝礦相的鋁酸鈣水泥，這種礦物相組成使得其適用于在低溫下對(duì)脫模速度和強(qiáng)度要求較高的耐火預(yù)制件和冬季使用的澆注料，其主要化學(xué)成分的質(zhì)量占比如下：Al2O372.5～75.5％、CaO23.5～26.5％、SiO20.2～0.5％。步驟(1)中干混時(shí)間為5～30min，混煉時(shí)間為5～30min。步驟(2)中振動(dòng)成型時(shí)間為5～30min。步驟(3)中固化時(shí)間為8～24h，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為24～72h。步驟(3)中干燥溫度為80～110℃，干燥時(shí)間為8～48h。步驟(3)中燒成溫度為1300～1400℃，燒成保溫時(shí)間為8～48h。典型的燒成溫度制度如下：10～200℃時(shí)的升溫速度為1～3℃/min；200～1300℃時(shí)的升溫速度1～5℃/min；1300～1400℃時(shí)的保溫，保溫時(shí)間為8～48h；?；鸾禍兀S窯爐自然冷卻。本發(fā)明的低成本鋁鈣硅質(zhì)錫槽底磚的主要化學(xué)成分如下：CaO21～28％、Al2O367～76％、SiO21.5～5％；主要物理指標(biāo)如下：氣孔率為15～24％，常溫耐壓強(qiáng)度為40～90MPa，氫擴(kuò)散率為20～100mmH2O左右，高溫下不會(huì)與金屬錫液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不會(huì)與Na2O發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，具備長(zhǎng)壽命使用的特點(diǎn)。本發(fā)明的鋁鈣硅質(zhì)錫槽底磚的成型方式為振動(dòng)成型，主要原料為致密的鋁酸鈣顆粒，α-氧化鋁超細(xì)粉作為常溫結(jié)合劑，鋁酸鈣細(xì)粉作為高溫結(jié)合劑，二氧化硅微粉作為造孔劑，基質(zhì)中的鋁酸鈣和α-氧化鋁超細(xì)粉在燒成過程形成六鋁酸鈣，其在高溫下的強(qiáng)度較高，且二氧化硅微粉與加入的鋁酸鈣和α-氧化鋁超細(xì)粉在燒成過程能夠形成特定內(nèi)徑尺寸的通氣氣孔和鈣長(zhǎng)石礦物，確保錫槽底磚具備關(guān)鍵的較低氫擴(kuò)散率指標(biāo)，以符合錫槽底磚的使用特性。本發(fā)明的發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)：(1)以致密的鋁酸鈣粗顆粒和中顆粒為原料，添加α-氧化鋁超細(xì)粉強(qiáng)化基質(zhì)，以鋁酸鈣細(xì)粉為膠結(jié)劑，運(yùn)用合理的顆粒級(jí)配經(jīng)傳統(tǒng)振動(dòng)澆注成型方式進(jìn)行成型，在1300～1400℃下進(jìn)行燒結(jié)后制得的鋁酸鈣材質(zhì)的錫槽底磚的其他物理指標(biāo)都良好，但是氫擴(kuò)散率達(dá)到200～300mmH2O，致使使用方難以接受，分析其原因?yàn)橹频玫腻a槽底磚的顯微結(jié)構(gòu)致密，通氣氣孔的孔徑太小，導(dǎo)致氫擴(kuò)散率偏高；(2)以致密的鋁酸鈣粗顆粒和中顆粒為原料，添加α-氧化鋁超細(xì)粉強(qiáng)化基質(zhì)，以鋁酸鈣細(xì)粉為膠結(jié)劑，采用加大骨料粒徑來使通氣氣孔孔徑加大的辦法，在1300～1400℃下進(jìn)行燒結(jié)后制得的鋁酸鈣材質(zhì)的錫槽底磚的其他物理指標(biāo)都良好，但是氫擴(kuò)散率仍然達(dá)到了200～300mmH2O，表明通氣氣孔的孔徑并沒有加大，如此偏高的數(shù)值同樣也無法滿足使用方的需求；(3)以致密的鋁酸鈣粗顆粒和中顆粒為原料，添加α-氧化鋁超細(xì)粉強(qiáng)化基質(zhì)，以鋁酸鈣細(xì)粉為膠結(jié)劑，分別添加適量的二氧化硅微粉、軟質(zhì)粘土、硅灰石細(xì)粉，使其與鋁酸鈣和α-氧化鋁超細(xì)粉在高溫下進(jìn)行反應(yīng)以改變顯微結(jié)構(gòu)，同時(shí)增加通氣氣孔孔徑，經(jīng)1300～1400℃的燒結(jié)后，制得的鋁酸鈣材質(zhì)的錫槽底磚樣品。經(jīng)檢測(cè)，單獨(dú)添加二氧化硅微粉的錫槽底磚樣品的氫擴(kuò)散率達(dá)到預(yù)期的50mmH2O左右的水準(zhǔn)；同時(shí)添加硅灰石細(xì)粉和軟質(zhì)粘土的錫槽底磚樣品的氫擴(kuò)散率沒有降低，仍在200～300mmH2O左右；單獨(dú)添加軟質(zhì)粘土的錫槽底磚樣品出現(xiàn)組織膨脹劣化的問題。因此，試驗(yàn)表明，在鋁酸鈣質(zhì)錫槽底磚的配方中添加二氧化硅微粉能夠起到增加通氣氣孔孔徑的作用，氫擴(kuò)散率能夠降低至＜150mmH2O，滿足使用要求；(4)以致密的鋁酸鈣粗顆粒和中顆粒為原料，添加α-氧化鋁超細(xì)粉強(qiáng)化基質(zhì)，以鋁酸鈣細(xì)粉為膠結(jié)劑，添加不同量的二氧化硅微粉，燒成后的樣品有不同的效果：添加1～2wt％二氧化硅微粉的樣品的氫擴(kuò)散率仍然較高，達(dá)到200～300mmH2O左右的水平；添加3～4wt％二氧化硅微粉的樣品的氫擴(kuò)散率降低到50mmH2O左右的理想水平，且燒成外觀良好；添加5wt％以上二氧化硅微粉的樣品的氫擴(kuò)散率降低到50mmH2O左右，但是出現(xiàn)高溫收縮加大和振動(dòng)成型上表面出現(xiàn)龜裂的問題；(5)以致密的鋁酸鈣粗顆粒和中顆粒為原料，添加α-氧化鋁超細(xì)粉強(qiáng)化基質(zhì)，以鋁酸鈣細(xì)粉為膠結(jié)劑，添加3～4wt％的二氧化硅微粉，燒成后的樣品效果最佳：制品外觀良好無開裂，氫擴(kuò)散率為50mmH2O左右，達(dá)到滿足使用的理想要求。本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明以致密的鋁酸鈣為不同粒級(jí)的骨料和粉料，加入α-氧化鋁超細(xì)粉為常溫下的結(jié)合劑、鋁酸鈣細(xì)粉為高溫下的結(jié)合劑、二氧化硅微粉為造孔劑，同時(shí)添加適用于同時(shí)添加有氧化鋁微粉和氧化硅微粉的復(fù)合微粉體系的減水劑和促硬劑，經(jīng)配料、混料、振動(dòng)澆注成型、養(yǎng)護(hù)后高溫?zé)啥频卯a(chǎn)品。產(chǎn)品的制造成本大幅降低，具有廣泛的實(shí)際推廣價(jià)值，且制造產(chǎn)品所采用的設(shè)備和生產(chǎn)操作流程均比較簡(jiǎn)單。具體實(shí)施方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例和對(duì)比例的原料中的鋁酸鈣顆粒、α-氧化鋁粉、粘土、硅灰石和二氧化硅微粉的化學(xué)質(zhì)量百分組成見表1。表1原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)化學(xué)組成原料名稱鋁酸鈣α-氧化鋁粉粘土硅灰石二氧化硅微粉SiO20.120.0146.0850.1892.26Al2O375.399.5737.80.430.24Fe2O30.080.020.320.850.30TiO20.030.000.020.010.40CaO23.50.040.0444.96.21MgO0.540.000.091.03-K2O0.060.000.400.000.05Na2O0.200.210.870.00-灼減0.100.1514.062.200.35合量99.9310099.6899.6-氣孔率％1.35///-體積密度g/cm32.66////-實(shí)施例將鋁酸鈣、α-氧化鋁和二氧化硅微粉依次加入到錐式攪拌機(jī)中干混5～10min，再將其加入到強(qiáng)力混煉機(jī)中，然后加入減水劑、促硬劑和水混煉5～15min，得到泥料，將泥料注入組裝好的模型中，使用振動(dòng)平臺(tái)振動(dòng)成型5～10min，得到坯體，待成型后的坯體經(jīng)8～24h的固化后進(jìn)行脫模，然后自然養(yǎng)護(hù)3～5天，在80～120℃下干燥8～48h后，在1300～1400℃下進(jìn)行燒成，得到低成本鈣鋁硅質(zhì)錫槽底磚，原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)組成及樣品的氫擴(kuò)散率、氣孔率、體積密度等理化指標(biāo)見表2。表2具體實(shí)施例表對(duì)比例見表3和表4，表3和表4中的HAD-1、HAD-1W也是由山東中耐高溫材料有限公司生產(chǎn)的剛玉氧化鋁基質(zhì)無硅灰體系用高效減水劑，HAD-1是改性聚乙二醇類有機(jī)高效減水劑，HAD-1W是HAD-1的促凝型產(chǎn)品。表3具體對(duì)比例表表4具體對(duì)比例表由表3和表4可以看出：(1)對(duì)比例1和對(duì)比例2是在原料中添加硅灰石的實(shí)驗(yàn)方案，得到的錫槽底磚的氫擴(kuò)散率達(dá)到了213～340mmH2O，無法滿足使用需求；(2)對(duì)比例3和對(duì)比例4是在原料中添加軟質(zhì)粘土的實(shí)驗(yàn)方案，得到的錫槽底磚的氫擴(kuò)散率達(dá)到了270～342mmH2O，無法滿足使用需求；(3)對(duì)比例5和對(duì)比例6是在原料中不添加任何硅質(zhì)化合物的實(shí)驗(yàn)方案，得到的錫槽底磚的氫擴(kuò)散率達(dá)到119～480mmH2O，無法滿足使用需求；(4)對(duì)比例7和對(duì)比例8是在原料中增加鋁酸鈣粗顆粒的占比而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)方案，得到的錫槽底磚的氫擴(kuò)散率達(dá)到252～500mmH2O，無法滿足使用需求。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3