專利名稱：抗熱震剛玉-鎂鋁尖晶石澆注料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種剛玉-鎂鋁尖晶石耐火澆注料。該材料具有良好的耐高溫性能、很強(qiáng)的抗侵蝕能力、較高的熱震穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，用于鋼鐵、水泥行業(yè)的高溫窯爐可提高襯體壽命，取得良好的節(jié)能減排的效果。

背景技術(shù)：
剛玉-鎂鋁尖晶石為一種廣泛使用的耐火澆注料。使用在鋼包時(shí)，鎂鋁尖晶石澆注料吸收熔渣中的FeO，形成鐵鋁尖晶石固熔體，通過降低渣中的熔劑物質(zhì)含量，減緩渣對(duì)耐火材料的侵蝕速率，提高襯料的使用壽命。使用在水泥窯中，剛玉澆注料的基質(zhì)摻加鎂鋁尖晶石后，可大幅提高抵抗堿性物質(zhì)化學(xué)侵蝕的能力。
通常，剛玉-鎂鋁尖晶石耐火澆注料采用MgO-SiO2-H2O結(jié)合常溫依靠MgO的水化產(chǎn)生凝聚結(jié)合；高溫依靠MgO和SiO2的化學(xué)反應(yīng)形成M2S，繼而M2S等低熔物質(zhì)產(chǎn)生助燒結(jié)作用，致使MgO和Al2O3發(fā)生反應(yīng)燒結(jié)形成陶瓷結(jié)合。但是，受熱后鎂鋁尖晶石澆注料強(qiáng)度增長(zhǎng)過快，十分容易出現(xiàn)過致密化，從而影響材料的熱震穩(wěn)定性。第四抗熱震因子的表達(dá)式為 式中，σ-強(qiáng)度，υ-泊松比，E-彈性模量，γ-擴(kuò)展時(shí)產(chǎn)生單位新表面所消耗的能量。由于E/(σ2(1-v))是破壞時(shí)材料單位體積中含有的彈性變形能，實(shí)際上式1)是材料斷裂消耗的能量與斷裂前材料存儲(chǔ)的彈性能的比值。RIV越高，裂紋擴(kuò)展需要的能量越多，材料能夠提供的能量越少，裂紋就越難擴(kuò)展，也就越不容易產(chǎn)生災(zāi)難性破壞。
剛玉-鎂鋁尖晶石澆注料需要使用大量微粉(硅灰、超細(xì)氧化鋁、超細(xì)鎂砂等)以獲得良好的施工性能(流動(dòng)、凝結(jié)、硬化)，和足夠的脫模及干燥強(qiáng)度。但是，熱處理時(shí)這些微粉又會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的燒結(jié)作用，致使材料過度致密化，或具有很高的強(qiáng)度，大幅度地降低了第四抗熱震因子的數(shù)值，從而顯著地影響了熱震穩(wěn)定性。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于研究一種抗熱震剛玉-鎂鋁尖晶石澆注料，通過提出一種新的結(jié)合方式常溫下，依靠聚丙烯酸與可水化氧化鋁、含氧化鎂物質(zhì)的反應(yīng)，生成聚丙烯酸鋁(鎂)高分子產(chǎn)生結(jié)合；高溫下，聚丙烯酸鹽中的有機(jī)組分燒失，無機(jī)組分變成活性氧化鋁、活性氧化鎂。然后，在少量硅酸鹽相的協(xié)助下產(chǎn)生陶瓷結(jié)合，形成以剛玉-鎂鋁尖晶石為主晶相的材料。硅灰的主要用來提供助燒結(jié)作用。所以，便于調(diào)整硅灰的摻量來控制燒后強(qiáng)度，使剛玉-鎂鋁尖晶石澆注料具有較好的熱震穩(wěn)定性。其二，再添加二氧化鋯，可以進(jìn)一步提高材料的熱震穩(wěn)定性。在900-1000℃，ZrO2發(fā)生相變t-ZrO2→m-ZrO2。這一轉(zhuǎn)變伴隨著3-5％的體積膨脹和7-8％的剪切變形。一般，耐火材料含有較多孔隙，其基質(zhì)的束縛力不強(qiáng)，ZrO2的粒徑也較大。如果控制了材料強(qiáng)度，ZrO2就可以轉(zhuǎn)變成單斜相，且在相變完成后會(huì)在產(chǎn)生適度的微裂紋增韌，從而顯著提高熱震穩(wěn)定性。
根據(jù)以上設(shè)計(jì)，提出下述方案 5-1mm剛玉 50-60％ 1-0.088mm剛玉或鎂鋁尖晶石 8-16％ ＜0.7mm脫硅鋯 0-8％ d90＜0.088mm剛玉或鎂鋁尖晶石 16-25％ d90＜0.010mm鎂鋁尖晶石或α氧化鋁 3-8％ 可水化氧化鋁或純鋁酸鈣水泥2-6％ 鎂質(zhì)助劑 1-5％ 硅灰 0.1-1.5％ 外加 外加高效減水劑(聚羧酸+磺化萘甲醛聚合物+磺化三聚氰胺聚合物)0.05-0.4％ 外加聚丙烯酸系乳液0.5-4％ 水1-6％ 所述鎂鋁尖晶石為市售耐火原料，包括各種電熔和燒結(jié)鎂鋁尖晶石原料。
所述剛玉或鎂鋁尖晶石為剛玉和鎂鋁尖晶石任意比例的混合物。
所述脫硅鋯為市售脫硅二氧化鋯或市售脫硅穩(wěn)定二氧化鋯，系由鋯英石還原脫硅熔融制得的原料。
所述粒徑d90為粉體中占總量90％小顆粒和占總量10％大顆粒的分界尺寸。
所述鎂鋁尖晶石或α氧化鋁為鎂鋁尖晶石和α氧化鋁任意比例的混合物。
所述可水化氧化鋁為市售產(chǎn)品，其主成分為ρ-Al2O3的介穩(wěn)氧化鋁晶體的混合物。
所述鎂質(zhì)助劑可以是鎂砂細(xì)粉(＜0.088mm含量＞90％或鎂砂微粉(＜0.020mm含量＞95％)，活性鎂鋁尖晶石(＜0.020mm含量＞95％)的任意混合物。其中活性鎂鋁尖晶石可以采用申請(qǐng)人提出的“超低溫制備活性合成耐火原料的工藝”(中國(guó)發(fā)明專利CN 01118014.5)制造。
所述高效減水劑為市售混凝土減水劑，包括磺化萘甲醛聚合物高效減水劑，和磺化三聚氰胺聚合物高效減水劑，以及聚羧酸系高效減水劑的任意配合。
所述聚丙烯酸系乳液系市售建筑聚丙烯酸乳液，包括建筑聚丙烯酸乳液、建筑丙烯酸及丙烯酸酯共聚乳液、以及丙烯酸-丙烯酸酯-苯乙烯三元共聚非離子型水溶性乳液。乳液的固體含量40-60％，典型粒徑0.1-0.3μm，PH值6-9。

具體實(shí)施例方式 實(shí)施例一 采用5-1mm燒結(jié)板狀剛玉55％，1-0.088mm燒結(jié)板狀剛玉12％，d90＜0.088mm電熔鎂鋁尖晶石20％，d90＜0.010mm燒結(jié)鎂鋁尖晶石6％，活性鎂鋁尖晶石微粉3％，可水化氧化鋁3.5％，，硅灰0.5％，外加聚羧酸減水劑0.1％，聚丙烯酸乳液2％，水3％后伴和。成形后，經(jīng)養(yǎng)護(hù)、干燥、熱處理測(cè)得下述性能指標(biāo)110℃×24h熱處理抗折7.8Mpa，耐壓64.5Mpa。1100℃×3h熱處理抗折12.8Mpa，耐壓120Mpa，線變化-0.1％。1500℃×3h熱處理抗折15.6Mpa，耐壓150Mpa，線變化+0.1％，1100℃風(fēng)冷7次彈性模量保持率68％。其中，彈性模量保持率的絕對(duì)值比原有的剛玉-鎂鋁尖晶石澆注料提高了近25％. 實(shí)施例二 采用5-1mm燒結(jié)板狀剛玉58％，1-0.088mm燒結(jié)板狀剛玉8％，＜0.5mm脫硅鋯4％，d90＜0.088mm電熔鎂鋁尖晶石17％，d90＜0.010mm燒結(jié)鎂鋁尖晶石6％，活性鎂鋁尖晶石微粉3％，可水化氧化鋁3.5％，，硅灰0.5％，外加聚羧酸減水劑0.1％，聚丙烯酸乳液2％，水3％后伴和。成形后，經(jīng)養(yǎng)護(hù)、干燥、熱處理測(cè)得下述性能指標(biāo)110℃×24h熱處理抗折8.1Mpa，耐壓60.1Mpa。1100℃×3h熱處理抗折10.0Mpa，耐壓92Mpa，線變化0.0％。1500℃×3h熱處理抗折12.1Mpa，耐壓120Mpa，線變化+0.2％，1100℃風(fēng)冷7次彈性模量保持率81％。其中，彈性模量保持率的絕對(duì)值比原有的剛玉-鎂鋁尖晶石澆注料提高了近38％。
本發(fā)明具有良好的耐高溫性能、很強(qiáng)的抗侵蝕能力、可控的燒后性能和較高的熱震穩(wěn)定性，適用于鋼鐵、水泥的高溫窯爐作為高級(jí)耐火材料。
權(quán)利要求
1.一種抗熱振剛玉-鎂鋁尖晶石澆注料，其特征在于所述的澆注料配方為
5-1mm剛玉 50-60％
1-0.088mm剛玉或鎂鋁尖晶石 8-16％
＜0.7mm脫硅鋯 0-8％
d90＜0.088mm剛玉或鎂鋁尖晶石 16-25％
d90＜0.010mm鎂鋁尖晶石或α氧化鋁 3-8％
可水化氧化鋁 2-6％
鎂質(zhì)助劑 1-5％
硅灰 0.1-1.5％
外加
外加高效減水劑(聚羧酸+磺化萘甲醛聚合物+磺化三聚氰胺聚合物) 0.05-0.4％
外加聚丙烯酸系乳液 0.5-4％
水 1-6％
所述鎂鋁尖晶石為市售耐火原料，包括各種電熔和燒結(jié)原料；所述鎂鋁尖晶石為市售耐火原料，包括各種電熔和燒結(jié)原料；所述剛玉或鎂鋁尖晶石為剛玉和鎂鋁尖晶石任意比例的混合物；所述脫硅鋯為市售脫硅二氧化鋯或市售脫硅穩(wěn)定二氧化鋯，系由鋯英石還原脫硅熔融制得；所述粒徑d90為粉體中占總量90％小顆粒和占總量10％大顆粒的分界尺寸；所述可水化氧化鋁為市售產(chǎn)品，其主成分為ρ-Al203的介穩(wěn)氧化鋁晶體的混合物；所述鎂質(zhì)助劑可以是鎂砂細(xì)粉(＜0.088mm含量＞90％或鎂砂微粉(＜0.020mm含量＞95％)，活性鎂鋁尖晶石(＜0.020mm含量＞95％)的任意混合物，其中活性鎂鋁尖晶石可以采用中國(guó)發(fā)明專利CN01118014.5的“超低溫制備活性合成耐火原料的工藝”制造；所述高效減水劑為市售混凝土減水劑，包括磺化萘甲醛聚合物高效減水劑，和磺化三聚氰胺聚合物高效減水劑，以及聚羧酸系高效減水劑的任意配合；所述聚丙烯酸系乳液系市售建筑聚丙烯酸乳液，包括建筑聚丙烯酸乳液、建筑丙烯酸及丙烯酸酯共聚乳液、以及丙烯酸-丙烯酸酯-苯乙烯三元共聚非離子型水溶性乳液，乳液的固體含量40-60％，典型粒徑0.1-0.3μm，PH值6-9。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種剛玉-鎂鋁尖晶石耐火澆注料，常溫依靠聚丙烯酸和可水化氧化鋁及含氧化鎂的物質(zhì)反應(yīng)形成結(jié)合，高溫依靠少量硅酸鹽的助燒結(jié)作用產(chǎn)生結(jié)合。所述的澆注料配方為5-1mm剛玉 50-60％、1-0.088mm剛玉或鎂鋁尖晶石 8-16％、＜0.7mm脫硅鋯0-8％、d90＜0.088mm剛玉或鎂鋁尖晶石 16-25％、d90＜0.010mm鎂鋁尖晶石或α氧化鋁3-8％、可水化氧化鋁 2-6％、鎂質(zhì)助劑 1-5％、硅灰 0.-1.5％、外加高效減水劑(聚羧酸+磺化萘甲醛聚合物+磺化三聚氰胺聚合物) 0.05-0.4％、外加聚丙烯酸系乳液 0.5-4％、水1-6％。該材料具有良好的耐高溫性能、很強(qiáng)的抗侵蝕能力、可控的燒后性能和較高的熱震穩(wěn)定性，適用于鋼鐵、水泥的高溫窯爐作為高級(jí)耐火材料。
文檔編號(hào)C04B35/66GK101665367SQ20091018070
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月20日
發(fā)明者林 袁, 趙洪亮, 王俊濤, 王杰曾 申請(qǐng)人:瑞泰科技股份有限公司