專利名稱：硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料及制備耐磨預(yù)制件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐火材料領(lǐng)域，尤其涉及一種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料及利用該 澆注料制備耐磨預(yù)制件的方法。
背景技術(shù)：
耐磨預(yù)制件就是用澆注料澆注成型的耐磨磚，多為鋁鉻質(zhì)耐火材料一強(qiáng)度 高、耐磨性好、高溫性能優(yōu)異；但是抗熱振穩(wěn)定性比較差，只能用于溫度變化 不劇烈的地方，如加熱爐出鋼平臺磚。而剛玉質(zhì)澆注料具有優(yōu)良的高溫性能， 在冶金、建材、石化等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。但現(xiàn)有的剛玉質(zhì)澆注料常采用 鋁酸鈣水泥作為結(jié)合劑，并加入Si02微粉以提高其流動性，這導(dǎo)致在使用條件下 澆注料基質(zhì)中由于生成鈣長石和鈣黃長石，在較低的溫度下出現(xiàn)液相，從而影 響其高溫強(qiáng)度和抗侵蝕性。近年來，國外報(bào)道了一些溶膠結(jié)合耐火澆注料的研 究，如Subrata Baneqee.耐火材料技術(shù)的近期發(fā)展[J].姚會甫，譯.世界鋼 鐵，2005(5): 58 62.而國內(nèi)相關(guān)報(bào)道不多，如曾偉，王璽堂，張保國.添加
劑對硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料流動性和常溫物理性能的影響.武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)， 第31巻第6期，2008年12月。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種抗震性能強(qiáng)，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱率 低、使用壽命長的溶膠結(jié)合剛玉澆注料。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
以硅溶膠取代水泥，利用其高度分散的納米級活性Si02和Al203反應(yīng)生成熱
震性能優(yōu)異的莫來石相，以此來以高其熱震穩(wěn)定性。
一種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，所述澆注料含有如下原料成分-
4原料 粒度分布 重量百分比
白剛玉 0.044 8, 80 95%
三氧化二鋁超細(xì)粉《5um 2 10%
硅溶膠 2 10%
穩(wěn)定劑 0.01 0.05% 所述澆注料含有如下原料成分-
原料 粒度分布 重量百分比
白剛玉 0.044 8rnrn 80 88%
三氧化二鋁超細(xì)粉《5um 6 10%
硅溶膠 5 10%
穩(wěn)定劑 0. 02 0. 05%
所述澆注料含有如下原料成分
原料 粒度分布 重量百分比
白剛玉 0.044 8rnrn 87 95%
三氧化二鋁超細(xì)粉《5um 2 7%
硅溶膠 2 7%
穩(wěn)定劑 0.01 0.03%
在所述白剛玉原料中，粒度分布在5 8mm、 3 5mm、 1 3mm、 0. 044 lram 的白剛玉的重量比為3 4: 3 4: 3 4: 3 5。 所述硅溶膠為堿性硅溶膠。
所述穩(wěn)定劑為三乙醇胺、烏洛托品、六亞甲基四胺、碳酰胺中的至少一種。 以上述硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料制備耐磨預(yù)制件的方法如下
(1) 精選各種所需要的原料；
(2) 將白剛玉、三氧化二鋁破碎或磨碎，并根據(jù)所需要的粒度進(jìn)行篩分； (3 )按上述原料配比將白剛玉、三氧化二鋁超細(xì)粉置入攪拌機(jī)進(jìn)行干混2
8分鐘，將對應(yīng)比例的穩(wěn)定劑與硅溶膠混勻后再加入到上述干料中混合攪拌均勻；
(4) 將攪拌好的澆注料注入對應(yīng)的預(yù)制件模具中，邊加料邊振動，使?jié)沧?料均勻填充整個模具，加完料后再振動至無大量氣泡排出時為止；
(5) 常溫靜置養(yǎng)護(hù)12 24小時以后脫模，在150 20(TC的溫度下烘烤24 36小時后即成。
本發(fā)明具有積極有益的效果
硅溶膠具有粘結(jié)力強(qiáng)、耐高溫(1500 1600° C)等優(yōu)點(diǎn)，作為無水泥剛玉 澆注料的結(jié)合劑，不引入高溫下產(chǎn)生低熔點(diǎn)相的雜質(zhì)，改善了剛玉質(zhì)澆注料的 熱震穩(wěn)定性，同時還能降低其生產(chǎn)成本。
利用本發(fā)明澆注料制備成的耐磨預(yù)制件具有抗震性能強(qiáng)，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo) 熱率低、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，其殘余抗折強(qiáng)度保持率比普通耐磨預(yù)制件提高 15% 20%。其性能指標(biāo)詳見表l。
表1本發(fā)明硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料的主要技術(shù)性能指標(biāo)
理化指標(biāo)
化學(xué)成分AL203》94
Si022 4
體積密度(g/cm3)1600°CX3h》3.25
重?zé)€變化率(％)1600°CX3h0 +0. 5
冷態(tài)抗折強(qiáng)度(MPa，》)1600。CX3h20
熱態(tài)抗折強(qiáng)度(MPa，》)1450°CX3h7.5
冷態(tài)耐壓強(qiáng)度(MPa，》)1600°CX3h1500
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1 一種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，含有如下原料成分(以重量百分比計(jì)，下同)
粒度0. 044 8mm的白剛玉(氧化鋁含量》98%) 85%、三氧化二鋁超細(xì)粉(《 5um) 5%、堿性硅溶膠(JN-30) 4.96%、六亞甲基四胺O. 02%、三乙醇胺O. 02%, 粒度分布在5 8mm、 3 5mm、 1 3mm、 0. 044 1咖的白剛玉的重量比為3: 3: 3: 5。
以上述硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料制備耐磨預(yù)制件的方法 (1)精選各種所需要的原料；
(2 )將白剛玉、三氧化二鋁破碎或磨碎，并根據(jù)所需要的粒度進(jìn)行篩分(在 施工條件允許的情況下，增加大顆粒加入量，提高最大粒徑，相應(yīng)減少細(xì)顆粒 的加入量，能提高澆注料的耐磨性能)；
(3) 按上述原料配比將白剛玉、三氧化二鋁超細(xì)粉、置入攪拌機(jī)進(jìn)行干混 4分鐘，同時將對應(yīng)比例的六亞甲基四胺、三乙醇胺與堿性硅溶膠(JN-30)混 勻后，再加入到干混后的干料中混合攪拌均勻；
(4) 將攪拌好的澆注料注入對應(yīng)的預(yù)制件模具中，邊加料邊振動，使?jié)沧?料均勻填充整個模具，加完料后再振動至無大量氣泡排出時為止；
(5) 常溫靜置養(yǎng)護(hù)24小時以后脫模，在150 20(TC的溫度下烘烤36小時 后即成。
實(shí)施例2 —種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，含有如下原料成分 粒度0.044 8鵬的白剛玉(氧化鋁的含量》98%) 80%、三氧化二鋁超細(xì)粉 (《5um) 10%、堿性硅溶膠9.99%、六亞甲基四胺0.01%，粒度分布在5 8mm、 3 5咖、1 3腿、0.044 lrnrn的白剛玉的重量比為4: 4: 4: 5。
以上述硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料制備耐^l預(yù)制件的方法與實(shí)施例1基本相同。 實(shí)施例3 —種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，含有如下原料成分 粒度0.044 8mm的白剛玉(氧化鋁的含量》98%) 95%、三氧化二鋁超細(xì)粉 (《5um) 2.95%、堿性硅溶膠(JN-30) 2%、六亞甲基四胺0.02%、三乙醇胺 0.03%，粒度分布在5 8mm、 3 5mm、 1 3mm、 0.044 lmm的白剛玉的重量比為l: 1: 1: 1。
以上述硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料制備耐磨預(yù)制件的方法與實(shí)施例1基本相同。 實(shí)施例4 一種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，含有如下原料成分
粒度0.044 8腿的白剛玉(氧化鋁的含量>98%) 90%、三氧化二鋁超細(xì)粉 (《5 u m) 6%、堿性硅溶膠3. 97%、三乙醇胺0. 3%，粒度分布在5 8mm、 3 5mm、 1 3mm、 0. 044 l咖的白剛玉的重量比為3: 3: 4: 5。
以上述硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料制備耐磨預(yù)制件的方法與實(shí)施例1基本相同。 實(shí)施例5 —種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，含有如下原料成分 粒度0.044 8mm的白剛玉(氧化鋁的含量》98%) 81%、三氧化二鋁超細(xì)粉 (《5um) 9.98%、堿性硅溶膠9%、碳酰胺0. 01%、烏洛托品0.01%，粒度分布 在5 8mm、 3 5咖、1 3mm、 0. 044 lmm的白剛玉的重量比為4: 3: 3: 5。 以上述硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料制備耐磨預(yù)制件的方法 (1)精選各種所需要的原料；
(2 )將白剛玉、三氧化二鋁破碎或磨碎，并根據(jù)所需要的粒度進(jìn)行篩分(在 施工條件允許的情況下，增加大顆粒加入量，提高最大粒徑，相應(yīng)減少細(xì)顆粒 的加入量，能提高澆注料的耐磨性能)；
(3) 按上述原料配比將白剛玉、三氧化二鋁超細(xì)粉置入攪拌機(jī)進(jìn)行干混5 分鐘，同時將對應(yīng)比例的碳酰胺、烏洛托品與堿性硅溶膠混合均勻后，再加入 干混后的干料中混合攪拌均勻；
(4) 將攪拌好的澆注料注入對應(yīng)的預(yù)制件模具中，邊加料邊振動，使?jié)沧?料均勻填充整個模具，加完料后再振動至無大量氣泡排出時為止；
(5) 常溫靜置養(yǎng)護(hù)15小時以后脫模，在160 20(TC的溫度下烘烤30小時
后即成。
實(shí)施例6 —種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，含有如下原料成分 粒度0.044 8mm的白剛玉(氧化鋁的含量》98%) 92%、三氧化二鋁超細(xì)粉 (《5um) 4.95%、堿性硅溶膠3.93%、碳酰胺0.01%、烏洛托品0.01%，粒度分布在5 8腿、3 5mm、 1 3mm、 0. 044 lmm的白剛玉的重量比為3: 4: 4: 4。 以上述硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料制備耐磨預(yù)制件的方法與實(shí)施例5基本相同。 實(shí)施例7 —種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，含有如下原料成分 粒度0.044 8mm的白剛玉(氧化鋁的含量》98%) 88%、三氧化二鋁超細(xì)粉 (《5um) 5.86%、堿性硅溶膠6%、烏洛托品0. 04%，粒度分布在5 8mm、 3 5咖、1 3mm、 0. 044 lmm的白剛玉的重量比為4: 3: 4: 3。
以上述硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料制備耐磨預(yù)制件的方法與實(shí)施例5基本相同。 實(shí)施例8 —種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，含有如下原料成分-粒度0.044 8咖的白剛玉(氧化鋁的含量》98%) 94%、三氧化二鋁超細(xì)粉 (《5wm) 2.53%、堿性硅溶膠3.42%、六亞甲基四胺0.02%、烏洛托品0. 03%， 茅立度分布在5 8iran、 3 5mm、 1 3nim、 0. 044 1腿的白剛玉的重量比為3: 3: 4: 5。
以上述硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料制備耐磨預(yù)制件的方法與實(shí)施例1基本相同。 實(shí)施例9 一種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，含有如下原料成分 粒度0.044 8mm的白剛玉(氧化鋁的含量>98%) 94%、三氧化二鋁超細(xì)粉 (《5^m) 2.97%、堿性硅溶膠3%、三乙醇胺0.03%，粒度分布在5 8mm、 3 5mm、 1 3mm、 0. 044 1咖的白剛玉的重量比為3: 3: 4: 4。
以上述硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料制備耐磨預(yù)制件的方法與實(shí)施例1基本相同。 實(shí)施例IO —種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，含有如下原料成分 粒度0.044 8mm的白剛玉(氧化鋁的含量》98%) 82%、三氧化二鋁超細(xì)粉 (《5iim) 9%、堿性硅溶膠8.96%、碳酰胺0. 01%、三乙醇胺0.03%,粒度分布 在5 8咖、3 5ram、 1 3咖、0. 044 lrnrn的白剛玉的重量比為3: 4: 3: 5。 以上述硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料制備耐磨預(yù)制件的方法與實(shí)施例1基本相同。 實(shí)施例11 一種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，含有如下原料成分 粒度0.044 8咖的白剛玉(氧化鋁的含量》98%) 93%、三氧化二鋁超細(xì)粉 (《5um) 3.52%、堿性硅溶膠3.43%、六亞甲基四胺0.02%、碳酰胺0. 02%、
9烏洛托品0.01%，粒度分布在5 8腿、3 5mm、 1 3mm、 0. 044 lmm的白剛玉
的重量比為3: 3: 4: 4。
以上述硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料制備耐磨預(yù)制件的方法與實(shí)施例2基本相同。 實(shí)施例12—種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，含有如下原料成分 粒度0.044 8mm的白剛玉(氧化鋁的含量》98%) 88%、三氧化二鋁超細(xì)粉 (《5lim) 6%、堿性硅溶膠5.96%、六亞甲基四胺O. 03%、烏洛托品0. 01%，粒
度分布在5 8mm、 3 5mm、 1 3mm、 0. 044 lmm的白剛玉的重量比為3: 3: 4:4。
以上述硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料制備耐磨預(yù)制件的方法與實(shí)施例1基本相同。 實(shí)施例13—種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，含有如下原料成分
粒度0.044 8mm的白剛玉(氧化鋁的含量》98%) 86%、三氧化二鋁超細(xì)粉 (《5lim) 7.6%、堿性硅溶膠6.35%、六亞甲基四胺0.02%、碳酰胺0.01%、 烏洛托品0. 01%、三乙醇胺0. 01%，粒度分布在5 8咖、3 5mm、 1 3mm、 0. 044
l咖的白剛玉的重量比為4: 3: 4: 3。
以上述硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料制備耐磨預(yù)制件的方法與實(shí)施例1基本相同。
實(shí)施例14一種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，含有如下原料成分
粒度0.044 8mm的白剛玉(氧化鋁的含量》98%) 84%、三氧化二鋁超細(xì)粉 (《5nm) 6.86%、堿性硅溶膠9%、烏洛托品0. 04%，粒度分布在5 8咖、3 5咖、1 3mm、 0. 044 lram的白剛玉的重量比為3: 4: 3: 4。
以上述硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料制備耐磨預(yù)制件的方法與實(shí)施例1基本相同。 實(shí)施例15 —種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，含有如下原料成分 粒度0.044 8咖的白剛玉(氧化鋁的含量>98%) 87%、三氧化二鋁超細(xì)粉 (《5nm) 5%、堿性硅溶膠6.97%、碳酰胺0. 01%、烏洛托品0. 01%、三乙醇胺 0.01%，粒度分布在5 8ram、 3 5咖、1 3mm、 0.044 1咖的白剛玉的重量比 為3: 3: 4: 3。
權(quán)利要求
1.一種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，其特征在于，所述澆注料含有如下原料成分原料 粒度分布 重量百分比白剛玉0.044～8mm80～95％三氧化二鋁超細(xì)粉 ≤5μm2～10％硅溶膠 2～10％穩(wěn)定劑 0.01～0.05％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，其特征在于，所述澆注料含有如下原料成分: 原料 白剛玉粒度分布0. 044 8rnrn三氧化二鋁超細(xì)粉《5um硅溶膠穩(wěn)定劑重量百分比 80 88% 6 10% 5 10%0.02 0.05% 。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，其特征在于，所述澆注料含有如下原料成分: 原料 白剛玉粒度分布0. 044 8咖三氧化二鋁超細(xì)粉《5um硅溶膠穩(wěn)定劑重量百分比 87 95% 2 7% 2 7%0.01 0.03%
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，其特征在于，在所述白剛玉原料中，粒度分布在5 8mm、 3 5mm、 1 3mm、 0. 044 lmm的白剛玉的重量比為3 4: 3 4: 3 4: 3 5。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，其特征在于，所述硅溶 膠為堿性硅溶膠。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料，其特征在于，所述穩(wěn)定 劑為三乙醇胺、烏洛托品、六亞甲基四胺、碳酰胺中的至少一種。
7. —種利用權(quán)利要求1所述的硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料制備耐磨預(yù)制件的方 法如下(1) 精選各種所需要的原料；(2) 將白剛玉、三氧化二鋁破碎或磨碎，并根據(jù)所需要的粒度進(jìn)行篩分；(3) 按上述原料配比將白剛玉、三氧化二鋁超細(xì)粉置入攪拌機(jī)進(jìn)行干混2 8分鐘，將對應(yīng)比例的穩(wěn)定劑與硅溶膠混勻后再加入到上述干料中混合攪拌均 勻；(4) 將攪拌好的澆注料注入對應(yīng)的預(yù)制件模具中，邊加料邊振動，使?jié)沧?料均勻填充整個模具，加完料后再振動至無大量氣泡排出時為止；(5) 常溫靜置養(yǎng)護(hù)12 24小時以后脫模，在150 20(TC的溫度下烘烤24 36小時后即成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硅溶膠結(jié)合剛玉澆注料及利用該澆注料制備耐磨預(yù)制件的方法。該澆注料含粒度0.044～8mm白剛玉78～95％、三氧化二鋁超細(xì)粉6～10％、硅溶膠5～10％、穩(wěn)定劑0.01～0.05％％；以其制備耐磨預(yù)制件包括原料揀選、破碎、干混加硅溶膠攪拌、澆注、養(yǎng)護(hù)烘烤等步驟。該澆注料具有抗震性能強(qiáng)，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱率低、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，其殘余抗折強(qiáng)度保持率提高15％～20％；本發(fā)明澆注料以硅溶膠取代水泥，利用其高度分散的納米級活性SiO₂和Al₂O₃反應(yīng)生成熱震性能優(yōu)異的莫來石相，不引入高溫下產(chǎn)生低熔點(diǎn)相的雜質(zhì)，改善了剛玉質(zhì)澆注料的熱震穩(wěn)定性，同時還能降低其生產(chǎn)成本。
文檔編號C04B35/66GK101602595SQ20091006531
公開日2009年12月16日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者周安宏, 誠 張, 張順慶, 李紀(jì)偉, 凱 石, 秦炳文, 波 胡 申請人:河南省耕生耐火材料有限公司