基于氧化鋁的水硬性粘結料體系的制作方法【
技術領域：
】[0001]本發(fā)明設及在耐火材料中使用的基于般燒氧化侶的水硬性粘結料體系。本發(fā)明還設及用于生產所述水硬性粘結料體系的方法還有其應用?！?br>背景技術：
】[0002]耐火制品用于所有工業(yè)部口中，在運些工業(yè)部口中，需要在高溫下執(zhí)行工藝流程。例如，用在金屬開采和處理的部口中W及用在水泥、石灰、石膏、玻璃和陶瓷工業(yè)中。[0003]最重要的耐火制品是定型的致密制品(磚、組件）、定型的絕熱制品（輕型耐火磚）、不定型的耐火制品（耐火混凝±、沖壓組分、噴霧組分、搗固組分)或成品零件(模型制品、大塊材料)。[0004]目前，全世界每年生產約4150萬公噸的耐火制品（TedDickson，TAKIndustrialMineralConsultancy；TheRefractoriesIndustryWorldwide2012-2017;AMarket/TechnologyR巧ort，第1頁）。在不定型的耐火制品中，耐火混凝±占據(jù)著非常重要的地位。他們在總耐火制品中的比重不斷增加，并且在一些工業(yè)國家中顯著地在50%W上。[0005]在耐火混凝±中，基于侶酸巧(CA)水泥的水硬性凝結是非常普遍的。兩種類型的水泥通常用作水硬性粘結料;首先，含40-50wt%的氧化侶、38wt%的氧化巧和4-15wt%的氧化鐵的抓±水泥。其次，可提及含70-80wt%的氧化侶和20-30wt%的氧化巧的高侶水泥。[0006]運樣的侶酸巧水泥生產是復雜而耗能的過程，侶酸巧水泥由氧化侶載體例如氧化侶或氨氧化侶W及氧化巧載體例如碳酸巧或氨氧化巧的混合物通過在高溫下賠燒或烙化而制成。為了達到所需的結合活性，被稱為熟料的賠燒材料隨后必須要精細地娠磨。必要的高溫賠燒的能耗理論研究表明，需要總能量的約50%專口用于將氧化侶組分加熱到工藝溫度。[0007]使用侶酸巧水泥的另一個顯著缺點是較高的氧化巧含量，其可削弱耐火混凝±的耐腐蝕性，W及與Si化結合，還削弱耐火混凝±高溫下的強度。[000引因此，不斷需要有新的、無水泥的混凝±。[0009]無水泥粘結劑體系已被人所知。[0010]首先，可提及通過硅膠的粘結。在干燥時，圍繞顆粒形成Si化粘結劑框架。Si〇2粘結在低溫下相對較弱。具有運樣粘結的混凝±在凝固過程中需要模板和加熱。Si〇2組分可對耐火混凝±的耐腐蝕性和熱機械性能產生不利影響。運種類型粘結的進一步工業(yè)相關的缺點是對冷凍敏感，因為該粘合劑被冷凍作用破壞。[0011]無水泥粘結的另一種可能性是通過水玻璃來粘結。該粘結機制和粘結性質類似于硅膠。然而，水玻璃引入的堿永久地削弱了耐火材料的熱機械性能和耐腐蝕性。[0012]在憐酸鹽粘結的情況下、憐酸或侶鹽在大多數(shù)情況下用作粘合劑。令人滿意的粘結力僅通過縮聚反應來得到，其通過加熱到超過200°C來開始。憐酸根離子的存在往往是運種類型的粘結的嚴重缺點。[OOU]此外，使用氧化儀粘合劑(例如在Sorel水泥中）。在運里，氯化儀/硫酸溶液與氧化儀或氨氧化儀反應生成難溶的鹽，稱為氯氧化儀/含氧硫酸儀。然而，運些粘合劑被分配到化學粘合劑組中，因此并不代表水硬性粘結料。運樣的氧化儀粘合劑在高溫應用中釋放高腐蝕性蒸氣化C1/S02)。[0014]無水泥粘結的另一種可能性是利用水合氧化侶，即P氧化侶。運種粘合劑在室溫下也僅具有低強度。其中P氧化侶用作水硬性粘結料的耐火混凝±的處理比水泥粘結混凝±的處理更為關鍵，因為化學結合水是在約150°c的相對很窄的溫度范圍下釋放出來的。脫水后，還在約l〇〇〇°C時發(fā)生強度的大幅度下降。只有在約1250°C的溫度之上，強度大大增加了，運是氧化侶粘合劑相的初期賠燒的結果。P氧化侶是氧化侶的晶型轉變。市售P氧化侶的比表面積〉200m2/g。運種高比表面積使得分散困難，并因而削弱了含P氧化侶作為粘合劑的新鮮混凝±的加工性能。凝固機制是基于P氧化侶在室溫下與水反應并形成氨氧化侶凝膠，其在進一步反應過程中固化。例如，相反，水泥的水合物，其沉淀為細粒體并給予混凝±高滲透性，P氧化侶的固化凝膠形成致密結構，它阻礙了混凝±的干燥。如果不注意P氧化侶的運種屬性和耐火混凝上快速加熱至200-400°C的溫度，則P氧化侶粘結混凝±易于破裂。當混凝±首先被加熱到l〇〇〇°CW上的溫度時，P氧化侶和其所有水合和脫水產物被轉化成α-氧化侶。該相變與體積收縮相關聯(lián)，并且運取決于混凝±的晶粒結構，導致了組分或里料的宏觀收縮或孔隙率的增加。而第一效應可導致里料的撕裂甚至失效，第二效應導致耐腐蝕性受損。[0015]盡管如此，具有Ρ氧化侶粘結的混凝±在耐腐蝕性和耐高溫方面比水泥粘結更優(yōu)異。原因是由于沒有氧化巧。[0016]ΕΡ0839775Α1描述了水硬性粘結(凝固）、無氧化巧的耐火產品，其包括Ρ氧化侶和氧化儀。氧化儀用作使用DBM(重燒氧化儀)級壞反應）。在混凝±中的含量是4-16%?？谘趸瘋H與氧化儀的組合相比于具有純Ρ氧化侶粘結的混凝±提高了強度提高、加速了凝固加速，并增加了需水量增加，但由于使用Ρ氧化侶仍然存在缺點，例如體積收縮和因滲透性低而易于破裂。[0017]Souza等人的SystematicAnalysisofMgOhydrationeffectsonalumina-magnesiarefractorycatsables,CeramicInternational,38,2012,第3969至3976頁描述了滲雜DBM(重燒氧化儀)的塑化α-氧化侶混凝±的水硬性凝固，其中氧化儀的水合導致混凝±中裂紋的形成。此裂紋的形成通過使用受Si化污染的氧化儀或添加娃微粉來防止。[0018]Salamao等人的ANovelMagnesiaBasedBinde;r(MBB)forRefractoryCastables,CeramicMonographs2.6.9,SupplementtoInterceram,2011,第1至4頁同樣描述了用于生產耐火誘注組分的基于氧化儀的粘合劑。為了運個目的，需要比較大量的氧化儀W實現(xiàn)凝固。凝固發(fā)生在約50°C和約100%的相對大氣濕度?！?br/>發(fā)明內容】[0019]本發(fā)明的目的是提供用于耐火材料的水硬性粘結料體系，它沒有已知粘結料體系的缺點。特別的，提供了具有良好的機械性能并且在室溫下還能控制凝固時間的水硬性粘結料體系。此外，運種粘結料體系還顯示了凝固混凝±的高滲透性W及良好的干燥特性，并且既不包含氧化侶的晶型轉變也不包含氧化巧，氧化侶的晶型轉變成α-氧化侶引起體積收縮。[0020]此目的通過用于耐火材料的水硬性粘結料體系來實現(xiàn)，包括[0021]a)90.0-99.99wt%的至少一種般燒過的氧化侶A，具有0.3-25.0皿的平均粒徑和0.5-30.(WVg的肥T表面積；W及[0022]b)0.01-10.Owt%的至少一種組分B，選自氨氧化儀、氨氧化巧、氨氧化鎖、氨氧化領和其水合物、氧化儀、氧化巧、氧化鎖和氧化領；[0023]其中，各重量比例是基于水硬性粘結料體系的總量。[0024]現(xiàn)已驚奇地發(fā)現(xiàn)，加入少量的至少一種組分B能觸發(fā)至少一種般燒過的氧化侶A與水的固化反應。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，凝固甚至可在室溫下發(fā)生。發(fā)生該固化反應不需添加水泥。此外，發(fā)生固化不需添加具有比表面積〉30m2/g的般燒氧化侶，如P氧化侶。[0025]因此，本發(fā)明的水硬性粘結料體系不包含任何水泥。同樣優(yōu)選的是本發(fā)明的水硬性粘結料體系不包含具有比表面積〉30m2/g的般燒氧化侶。[0026]使用本發(fā)明的水硬性粘結料體系制造的耐火混凝±相比于使用根據(jù)現(xiàn)有技術的水硬性粘結料體系例如水泥或P氧化侶制造的耐火混凝±至少具有可比的稠度、可比的固化時間、可比的強度和可比的耐高溫性。[0027]特別的，使用本發(fā)明的水硬性粘結料體系制造的耐火混凝±相比于使用根據(jù)現(xiàn)有技術的水硬性粘結料體系例如水泥或P氧化侶制造的耐火混凝±可具有賠燒時更低的收縮率。[0028]使用本發(fā)明的水硬性粘結料體系制造的耐火混凝±相比于使用根據(jù)現(xiàn)有技術的水硬性粘結料體系例如水泥或P氧化侶制造的耐火混凝±還可顯示較好的干燥行為和良好的耐腐蝕性和抗?jié)B性。[0029]除非另有明確說明，所提到的粒徑是平均粒徑化0。對于所示的值，50%的顆粒較大，50%的顆粒較小。粒徑的測定優(yōu)選是按照ISO13320通過激光粒度測定法來進行的。[0030]比表面積的測定是按照DINISO9277通過氮吸附法(BET)來進行的。[0031]般燒的氧化侶A[0032]本發(fā)明的水硬性粘結料體系包含90.0-99.99wt%、優(yōu)選是95.0-99.9wt%、優(yōu)選是96.0-99.8wt%、優(yōu)選是97.0-99.7wt%、優(yōu)選是98.0-99.5wt%的至少一種般燒的氧化侶A。在運里，至少一種般燒的氧化侶A具有的平均粒徑為0.3-25.Ομπι,ΒΕΤ比表面積為0.5-30.OmVg。因此本發(fā)明的水硬性粘結料體系可精確地具有W上性質的一種、兩種、Ξ種、四種或更多種的般燒氧化侶A。[0033]至少一種般燒氧化侶A可通過本領域技術人員熟知的工藝來得到。例如，至少一種般燒氧化侶A可由在Bayer當前第1頁1 2 3 4 5