本發(fā)明涉及耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種硅酸鋯-莫來(lái)石復(fù)合耐磨澆注料及其制備方法。
背景技術(shù)：
水泥回轉(zhuǎn)窯窯口、水泥窯噴煤管等部位具有堿性氣氛成份重，熟料及熱煙氣沖刷作用強(qiáng)，環(huán)境溫差大，耐火度高等特殊工況條件，對(duì)耐火材料性能的指標(biāo)要求比較高，常規(guī)產(chǎn)品一般使用的是剛玉莫來(lái)石質(zhì)耐火澆注料，其存在的問(wèn)題有：剛玉的熱膨脹系數(shù)比較大，熱震穩(wěn)定性不好，剛玉在水泥窯堿性氣氛中由α相剛玉轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪鄤傆?，致體積膨脹，易造成結(jié)構(gòu)破壞，使得噴煤管的壽命大為縮短，已不能滿足市場(chǎng)的需要。目前，新型干法水泥生產(chǎn)線規(guī)模日益擴(kuò)大，為了提高整個(gè)燒成系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，新型干法水泥生產(chǎn)企業(yè)迫切需要高質(zhì)量的耐火澆注料應(yīng)用于其熱工設(shè)備上。
澆注料的傳統(tǒng)施工方式為振動(dòng)施工，這種方式具有生產(chǎn)周期短、整體性好、均勻性好等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在一些缺點(diǎn)，例如，振動(dòng)器振動(dòng)不足導(dǎo)致澆注體密度不夠，振動(dòng)過(guò)度顆粒產(chǎn)生偏析，且振動(dòng)棒抽出時(shí)易留下空洞，另外振動(dòng)器噪音過(guò)大影響施工環(huán)境。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決上述問(wèn)題從而提供一種硅酸鋯-莫來(lái)石復(fù)合耐磨澆注料，所述硅酸鋯-莫來(lái)石復(fù)合耐磨澆注料具有強(qiáng)度高、耐高溫、抗熱震性好、耐磨損和不易開(kāi)裂的特點(diǎn)，改變傳統(tǒng)施工方式，采用自流模式制備得到，施工方便。
本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：
一種硅酸鋯-莫來(lái)石復(fù)合耐磨澆注料，包括以下組分原料及重量份：1-8mm莫來(lái)石18-24份，3-5mm紅柱石顆粒5-10份，粒徑小于0.075mm的復(fù)合礦粉5-10份，粒徑小于1um的zro25-8份，粒徑小于1μm的硅微粉3-8份，粒徑小于1.2μm的al2o3微粉3-5份，鋁酸鈣水泥3-7份，六偏磷酸鈉0.15-0.2份，流平劑0.08-0.12份，耐熱鋼纖維0.5-1.6份，防爆纖維0.2份。
優(yōu)選的，所述莫來(lái)石包括5-8mm、3-5mm和1-3mm的莫來(lái)石顆粒。
優(yōu)選的，所述復(fù)合礦粉為質(zhì)量比為1:2的紅柱石和硅線石的組合。
優(yōu)選的，所述流平劑為聚醚硅氧烷共聚物。
優(yōu)選的，所述耐熱鋼纖維主要成分為fe、ni和cr，還包括微量的nb、mn和c，以及極微量的si、p和s；具體成分比例為：ni-25wt%，cr-15wt%，nb-5wt%，mn-3wt%，c-1wt%，si-0.1wt%以下，p-0.1wt%以下，s-0.1wt%以下，余量為fe。
優(yōu)選的，所述防爆纖維為直徑1.5-2.5μm，長(zhǎng)度3-6mm的聚丙烯纖維。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種硅酸鋯-莫來(lái)石復(fù)合耐磨澆注料的制備方法。
一種硅酸鋯-莫來(lái)石復(fù)合耐磨澆注料的制備方法，包括如下步驟：a.將上述原料倒入攪拌裝置內(nèi)，室溫?cái)嚢杌旌希籦.加入4-5%的水?dāng)嚢杈鶆?；c.攪拌好的物料注入模具，帶模具養(yǎng)護(hù)48h，脫模養(yǎng)護(hù)48-64h后干燥；d.以8℃/min升溫至500-600℃保溫6h，以6℃/min升溫至1350-1400℃保溫4h，自然冷卻得到澆注料預(yù)制件。
本發(fā)明的有益效果如下：
1、本發(fā)明采用莫來(lái)石代替剛玉作為骨料，澆注料中莫來(lái)石除了原料添加部分還包括紅柱石轉(zhuǎn)化部分，紅柱石在高溫下不可逆地轉(zhuǎn)化為莫來(lái)石和sio2，sio2基本處于莫來(lái)石晶體內(nèi)部，在高溫狀態(tài)下莫來(lái)石晶體內(nèi)被軟化的sio2能夠吸收溫度變化而引起的體積變化，因此紅柱石形成的莫來(lái)石結(jié)構(gòu)具有更好的高溫體積穩(wěn)定性和抗熱震性。通過(guò)添加微米級(jí)zro2與紅柱石分解產(chǎn)生的sio2原位生成硅酸鋯，形成硅酸鋯莫來(lái)石復(fù)合結(jié)構(gòu)，使得燒結(jié)樣品的主晶相為針狀莫來(lái)石和粒狀硅酸鋯，兩者縱橫交錯(cuò)排列成“互鎖”結(jié)構(gòu)，相互牽制，提高了澆注料的強(qiáng)度。此外，本發(fā)明采用紅柱石-硅線石復(fù)合礦粉作為細(xì)粉填充骨料，具有在加熱狀態(tài)下易燒結(jié)，燒結(jié)致密，膨脹系數(shù)低等特點(diǎn)，紅柱石和硅線石均可轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊?lái)石，針狀莫來(lái)石交織成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，彌補(bǔ)組織結(jié)構(gòu)缺陷，提高荷重軟化溫度、抗蠕變性、抗侵蝕性及耐磨損性。
2、本發(fā)明改變傳統(tǒng)施工方式，采用自流模式，不需振動(dòng)器振動(dòng)即可為自動(dòng)流動(dòng)、攤平、密實(shí)和固化，避免了振動(dòng)施工可能帶來(lái)的澆注料偏析等問(wèn)題，適用于像噴煤管、窯口這種異型不易振動(dòng)的部位。采用水泥、硅微粉和al2o3微粉作為結(jié)合劑，六偏磷酸鈉作為分散劑，同時(shí)添加流平劑使?jié)沧⒘暇邆浜线m的流動(dòng)性，改善施工性能。水泥通過(guò)水化作用粘結(jié)骨料和細(xì)粉，硅微粉和al2o3微粉填充水泥顆粒間隙，同時(shí)與水化產(chǎn)物反應(yīng)生成凝膠體。六偏磷酸鈉電離產(chǎn)生的聚磷酸根與水泥水化后釋放出的ca2+，al3+具有強(qiáng)烈的親合作用，化學(xué)吸附于膠態(tài)粒子表面，膠態(tài)粒子之間產(chǎn)生靜電斥力，防止粒子絮凝，達(dá)到分散穩(wěn)定的目的。流平劑的作用是在澆注時(shí)降低表面張力，提高流平性和均勻性。因此，本發(fā)明所述澆注料澆注成型時(shí)無(wú)需通過(guò)振動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)分散均勻、密實(shí)的效果，適用于自流模式的施工方式。
3、本發(fā)明采用耐熱鋼纖維對(duì)澆注料進(jìn)行內(nèi)部的加固，耐熱鋼纖維表面粗糙，可與潤(rùn)濕后的粉料緊密結(jié)合起到一定的支撐作用，有助于澆注料更快地塑形，耐熱鋼纖維主要成分為fe、cr和ni，具有耐熱、高強(qiáng)、抗氧化的特性，可適應(yīng)澆注料內(nèi)部環(huán)境，還包括微量的c、nb、mn以及極微量的si、p和s元素，除p、s外對(duì)鋼纖維都有穩(wěn)定強(qiáng)化作用，p、s是不可避免的有害雜質(zhì)元素，對(duì)鋼纖維熱塑性不利，會(huì)產(chǎn)生一定的脆性，但其含量低造成的影響不大。本發(fā)明還使用了防爆纖維防止?jié)沧⒘系谋?，防爆纖維在烘燒過(guò)程軟化、收縮、熔化，最后形成氣孔并碳化，在材料內(nèi)部形成微小網(wǎng)絡(luò)氣孔，打開(kāi)水氣通道，減輕材料內(nèi)部應(yīng)力，提高抗熱震性，延長(zhǎng)澆注料的使用壽命。
4、與傳統(tǒng)剛玉莫來(lái)石質(zhì)澆注料比，硅酸鋯-莫來(lái)石復(fù)合耐磨澆注料高溫體積穩(wěn)定性好、不易開(kāi)裂、使用壽命長(zhǎng)。整體上，本發(fā)明所述澆注料強(qiáng)度高，抗熱震性良好，耐磨損，耐高溫，具有優(yōu)良的抗開(kāi)裂性，且安全可靠，施工方便。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1
一種硅酸鋯-莫來(lái)石復(fù)合耐磨澆注料，包括以下組分原料及重量份：5-8mm莫來(lái)石10份，3-5mm莫來(lái)石5份，1-3mm莫來(lái)石5份，3-5mm紅柱石顆粒6份，粒徑小于0.075mm的紅柱石-硅線石復(fù)合礦粉5.1份，粒徑小于1μm的zro25份，粒徑小于1μm的硅微粉3份，粒徑小于1.2μm的al2o3微粉3份，鋁酸鈣水泥3份，六偏磷酸鈉0.15份，流平劑0.08份，耐熱鋼纖維0.5份，防爆纖維0.2份。
按如下步驟制備澆注料：將上述澆注料的原料倒入攪拌裝置內(nèi)，室溫?cái)嚢杌旌?，加?%的水?dāng)嚢杈鶆?，注入模具，帶模具養(yǎng)護(hù)48h，脫模養(yǎng)護(hù)48h后干燥，以8℃/min升溫至500℃保溫6h，以6℃/min升溫至1350℃保溫4h，自然冷卻得到澆注料預(yù)制件。
實(shí)施例2
一種硅酸鋯-莫來(lái)石復(fù)合耐磨澆注料，包括以下組分原料及重量份：5-8mm莫來(lái)石9份，3-5mm莫來(lái)石8份，1-3mm莫來(lái)石4份，3-5mm紅柱石顆粒7份，粒徑小于0.075mm的紅柱石-硅線石復(fù)合礦粉6份，粒徑小于1μm的zro25份，粒徑小于1μm的硅微粉4份，粒徑小于1.2μm的al2o3微粉4份，鋁酸鈣水泥4份，六偏磷酸鈉0.16份，流平劑0.09份，耐熱鋼纖維0.7份，防爆纖維0.2份。
按如下步驟制備澆注料：將上述澆注料的原料倒入攪拌裝置內(nèi)，室溫?cái)嚢杌旌?，加?%的水?dāng)嚢杈鶆?，注入模具，帶模具養(yǎng)護(hù)48h，脫模養(yǎng)護(hù)50h后干燥，以8℃/min升溫至520℃保溫6h，以6℃/min升溫至1360℃保溫4h，自然冷卻得到澆注料預(yù)制件。
實(shí)施例3
一種硅酸鋯-莫來(lái)石復(fù)合耐磨澆注料，包括以下組分原料及重量份：5-8mm莫來(lái)石8份，3-5mm莫來(lái)石8份，1-3mm莫來(lái)石6份，3-5mm紅柱石顆粒8份，粒徑小于0.075mm的紅柱石-硅線石復(fù)合礦粉7.2份，粒徑小于1μm的zro26份，粒徑小于1μm的硅微粉5份，粒徑小于1.2μm的al2o3微粉4份，鋁酸鈣水泥5份，六偏磷酸鈉0.17份，流平劑0.10份，耐熱鋼纖維1.0份，防爆纖維0.2份。
按如下步驟制備澆注料：將上述澆注料的原料倒入攪拌裝置內(nèi)，室溫?cái)嚢杌旌希尤?%的水?dāng)嚢杈鶆?，注入模具，帶模具養(yǎng)護(hù)48h，脫模養(yǎng)護(hù)55h后干燥，以8℃/min升溫至550℃保溫6h，以6℃/min升溫至1370℃保溫4h，自然冷卻得到澆注料預(yù)制件。
實(shí)施例4
一種硅酸鋯-莫來(lái)石復(fù)合耐磨澆注料，包括以下組分原料及重量份：5-8mm莫來(lái)石10份，3-5mm莫來(lái)石7份，1-3mm莫來(lái)石6份，3-5mm紅柱石顆粒9份，粒徑小于0.075mm的紅柱石-硅線石復(fù)合礦粉9份，粒徑小于1μm的zro27份，粒徑小于1μm的硅微粉6份，粒徑小于1.2μm的al2o3微粉5份，鋁酸鈣水泥6份，六偏磷酸鈉0.18份，流平劑0.11份，耐熱鋼纖維1.2份，防爆纖維0.2份。
按如下步驟制備澆注料：將上述澆注料的原料倒入攪拌裝置內(nèi)，室溫?cái)嚢杌旌?，加?%的水?dāng)嚢杈鶆颍⑷肽＞?，帶模具養(yǎng)護(hù)48h，脫模養(yǎng)護(hù)60h后干燥，以8℃/min升溫至550℃保溫6h，以6℃/min升溫至1380℃保溫4h，自然冷卻得到澆注料預(yù)制件。
實(shí)施例5
一種硅酸鋯-莫來(lái)石復(fù)合耐磨澆注料，包括以下組分原料及重量份：5-8mm莫來(lái)石12份，3-5mm莫來(lái)石7份，1-3mm莫來(lái)石5份，3-5mm紅柱石顆粒10份，粒徑小于0.075mm的紅柱石-硅線石復(fù)合礦粉9.6份，粒徑小于1μm的zro28份，粒徑小于1μm的硅微粉8份，粒徑小于1.2μm的al2o3微粉5份，鋁酸鈣水泥7份，六偏磷酸鈉0.2份，流平劑0.12份，耐熱鋼纖維1.5份，防爆纖維0.2份。
按如下步驟制備澆注料：將上述澆注料的原料倒入攪拌裝置內(nèi)，室溫?cái)嚢杌旌?，加?%的水?dāng)嚢杈鶆颍⑷肽＞?，帶模具養(yǎng)護(hù)48h，脫模養(yǎng)護(hù)64h后干燥，以8℃/min升溫至600℃保溫6h，以6℃/min升溫至1400℃保溫4h，自然冷卻得到澆注料預(yù)制件。
上述實(shí)施例所得澆注料技術(shù)性能指標(biāo)如下：
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所作的等效變換與修改，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。