阅读说明：本技术 一种新型铝钙系低密度自流浇注料的制备方法 (Preparation method of novel aluminum-calcium low-density self-flow castable ) 是由 郭勇 陈名 李洪波 邹新国 于 2020-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新型铝钙系低密度自流浇注料的制备方法,该浇注料骨料中含有预合成铝钙系耐火原料六铝酸钙、板状刚玉颗粒、氧化铝空心球,其中六铝酸钙耐火骨料占比22～31份、板状刚玉颗粒占比为10～12份、氧化铝空心球的占比为8～10份；而基质中包含有电熔白刚玉、氧化铝微粉、铝酸钙水泥、少量硅微粉和外加剂,其中电熔白刚玉细颗粒占比为25～30份、氧化铝微粉占比为7～10份、铝酸钙水泥占比为10～13份、硅微粉的占比为0.5～1份、外加剂占比为0.5～0.9份。通过以上方法配置的耐火浇注料,具有优良的施工性能、较低的体积密度、优异的高温性能以及较低的热导率,因此能够满足超高温烧嘴部位所产生的热冲击作用。(The invention discloses a preparation method of a novel aluminum-calcium low-density self-flow castable, wherein aggregate of the castable contains a pre-synthesized aluminum-calcium refractory raw material of calcium hexaluminate, plate-shaped corundum particles and alumina hollow spheres, wherein the proportion of the calcium hexaluminate refractory aggregate is 22-31 parts, the proportion of the plate-shaped corundum particles is 10-12 parts, and the proportion of the alumina hollow spheres is 8-10 parts; the matrix comprises 25-30 parts of fused white corundum fine particles, 7-10 parts of alumina micropowder, 10-13 parts of calcium aluminate cement, 0.5-1 part of silicon micropowder and 0.5-0.9 part of an additive. The refractory castable prepared by the method has excellent construction performance, lower volume density, excellent high-temperature performance and lower thermal conductivity, so that the thermal shock effect generated by the ultrahigh-temperature burner can be met.)

一种新型铝钙系低密度自流浇注料的制备方法

技术领域

本发明专利涉及一种新型铝钙系低密度自流浇注料的制备方法，属于高温窑炉用耐火材料的范畴。

背景技术

目前，对于单纯的铝钙系耐火浇注料应用研究较少，这主要是因为游离CaO容易在储存中产生水化作用，导致耐火材料出现粉化现象。然而纯CaO的熔点极高(2572℃)，因而使其具有优良的耐高温性能；并且氧化钙和氧化铝高温下能够生成一种非常稳定的化合物六铝酸钙(CA₆)，该化合物具有熔点高(1875℃)、抗碱性物质能力强、体积密度低以及冷却后体积稳定等优点，因而被耐火材料界认为是未来应用最具潜力的一种耐火原料，将来可被用于钢包包壁工作衬、水泥窑壁、石灰窑衬、焚烧炉炉衬以及高温烧嘴部位等，因此具有广泛地应用前景。所以本发明专利基于预合成铝钙系耐火原料为基础，为某窑炉公司开发了一种应用在窑炉烧嘴部位的耐火自流浇注料，目的是利用铝钙系耐火材料优异的高温性能来抵御烧嘴部位产生的破坏性热冲击作用。

发明内容

为了制备出高温性能优异的烧嘴用耐火材料，本发明专利首次使用了预合成的铝钙系耐火原料，制备了性能优异的低密度耐火浇注料，以下对其组成做以详细的阐述。

所述一种新型铝钙系低密度自流浇注料，其骨料主要由预合成的铝钙系耐火原料、板状刚玉、电熔白刚玉以及少量氧化铝空心球组成，基质部位则由铝酸钙水泥、电熔白刚玉细粉、氧化铝微粉、少量硅微粉和复合外加剂组成。

所述一种新型铝钙系低密度自流浇注料，该浇注料中所含的铝钙系耐火骨料为现今市场上某公司预合成的铝钙系耐火原料，其主矿相为六铝酸钙，其颗粒的体积密度在2.80～2.85g/cm³之间，气孔率在24.00％左右，Al₂O₃含量在90.50％～91.00％之间，CaO含量在7.40％～8.0％之间，采用烧结法制成。

所述一种新型铝钙系低密度自流浇注料，该浇注料所含预合成铝酸钙原料主要以骨料的方式引入浇注料中，其粒度分布范围为5-1mm，占比为22～31份。

所述一种新型铝钙系低密度自流浇注料，该浇注料骨料中含有一定量的氧化铝空心球，其粒度分布范围在3-0.2mm之间，占比为8～10份，加入氧化铝空心球目的是进一步降低浇注料的体积密度。

所述一种新型铝钙系低密度自流浇注料，该浇注料以纯铝酸钙水泥为结合剂，占比为10～13份，Al₂O₃含量在68～70％，CaO含量在27～29％，该铝酸钙水泥中的氧化钙和氧化铝在高温下可进一步反应生成高温相六铝酸钙，这些高温相程片状镶嵌在基质和颗粒之间，起到增强高温强度的目的。

所述一种新型铝钙系低密度自流浇注料，该浇注料骨料中添加了部分板状刚玉，加入的粒度范围为5-1mm之间，占比为10～12份。

所述一种新型铝钙系低密度自流浇注料，该浇注料基质中添加有部分白刚玉，白刚玉主要以细小骨料的形式加入，加入的粒度范围主要是≤1mm颗粒，占比为25～30份。

所述一种新型铝钙系低密度自流浇注料，该浇注料中添加了不同规格的两种氧化铝微粉，这两种微粉的加入比例为3：2，占比为7～10份，加入氧化铝的作用是用来进一步提高浇注料的施工性能。

所述一种新型铝钙系低密度自流浇注料，该浇注料中添加了少量的硅微粉，该硅微粉含量为≥94％，占比为0.5～1份。添加该硅微粉的目的是在高温下产生适量的液相，用来缓解高温烧后的过度热膨胀。

所述一种新型铝钙系低密度自流浇注料，该浇注料所使用的减水剂由有机和无机减水剂复合而成，有机减水剂占比为0.4～0.6份，无机减水剂占比为0.1～0.3份，具有良好的减水、分散和防止浇注料泌水的作用。

通过以上方法所制备的铝钙系自流浇注料，具有以下特点：首先，由于采用了预合成铝钙系耐火骨料(六铝酸钙CA₆)和原位生成的铝钙系耐火材料，因此该铝钙系耐火材料具有很好的抗水化性能；其次，具有优异的施工性能，能够满足苛刻的浇注作业要求；第三，较低的体积密度，与一般刚玉浇注料相比，常温的体积密度减小约15％，大大减小了耐火材料的使用重量；最后，由于骨料和基质均选用稳定的、耐高温性能优异的耐火原料，因此使其具有优异的高温性能，能够满足烧嘴部位在服役时产生的强烈热冲击作用。

具体实施方式

以下结合实例对本发明专利做进一步的阐述。

为了避免各实例之间的重复，优先将本专利中用到的原料指标进行统一。

所述的预合成铝钙系耐火原料的Al₂O₃含量≥90％，CaO含量≥7％，颗粒的尺寸范围为5-1mm，其体积密度≥2.80g/cm³，显气孔率为≤25.00％，吸水率≤9.00％；

所述的板状刚玉骨料Al₂O₃含量≥99.3％，R₂O含量≤0.4％，颗粒的尺寸范围为5--1mm，其体积密度≥3.50g/cm³，显气孔率≤4.5％，吸水率≤1.3％，使用烧结法制成；

所述的氧化铝空心球骨料Al₂O₃含量≥99％，R₂O含量≤0.2％，颗粒的尺寸范围为3--0.2mm，其体积密度≥3.10g/cm³；

所述的电熔白刚玉细粉的Al₂O₃含量≥99.3％，粒径范围为1-0mm和≤75μm；

所述的硅微粉SiO₂含量≥94％，粒径≤3μm。

所述的氧化铝微粉的规格为≤5μm，Al₂O₃含量≥99.2％。

所述的铝酸钙水泥的规格为≤5μm，Al₂O₃含量≥68％，CaO含量≥27％。

实施例1

一种新型铝钙系低密度耐火自流浇注料，其配料比例为：31份5--1mm的国内某公司生产的六铝酸钙(CA₆)骨料、12份的5--1mm的板状刚玉颗粒以及10份的3-0.2mm的氧化铝空心球为主要骨料；基质部位由13份的1-0mm的电熔白刚玉颗粒和14份粒度≤75μm的电熔白刚玉细粉；10份的氧化铝微粉；10份的铝酸盐水泥；0.5份硅微粉以及0.9份的复合外加剂组成。该浇注料中的外加剂由减水剂、防爆剂以及缓凝剂组成，其中减水剂由一种有机的高效减水剂和六偏磷酸钠组成，其加入比例为6：1，这种组合使该浇注料具有优异的流动性，并且振动后不偏析、不泌水。

通过该实例所制备的低密度铝钙系耐火材料经过检测，其物理性能指标如下：110℃×24h处理后样块的体积密度为2.61g/cm³，显气孔率为21.39％，耐压强度为81.7MPa，抗折强度为12.4MPa；样块在1600℃×3h处理后耐压强度为43.7MPa，抗折强度为11.9MPa，残存线变化为0～0.7％。此外，热面温度为1093℃时，浇注料的导热系数只有1.42W/(m.K)。

实施例2

一种新型铝钙系低密度耐火自流浇注料，其配料比例为：22份5--3mm的六铝酸钙骨料、21份5--1mm的板状刚玉颗粒以及10份的氧化铝空心球骨料；基质部分由13份的1--0电熔白刚玉颗粒和12份粒度≤75μm的电熔白刚玉细粉，10份的氧化铝微粉，12份的铝酸钙水泥，硅灰和外加剂的添加量与实例1相同，这里就不在赘述。

通过该实例制备的低密度铝钙系浇注料经过检测，其物理性能指标如下：110℃×24h处理后样块的体积密度为2.66g/cm³，显气孔率为20.48％，耐压强度为115.2MPa，抗折强度为13.5MPa；样块在1600℃×3h处理后耐压强度为48.2MPa，抗折强度为13.2MPa，残存线变化为0～0.7％。热面温度为1093℃时，浇注料的导热系数为1.51W/(m.K)。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。