阅读说明：本技术 一种耐火材料浇注料用促凝型复合高效分散剂及其制备方法 (A kind of refractory material casting material solidifying type composite highly effective dispersing agent of rush and preparation method thereof ) 是由 张举 张兰银 于 2019-08-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种耐火材料浇注料用促凝型复合高效分散剂,它是以FDN减水剂、六偏磷酸钠、铝酸钠为主要原料制成的,所述的FDN减水剂、六偏磷酸钠、铝酸钠的质量比为60:10～30:30～10。本发明所述的复合高效减水剂适用于铁沟浇注料、高硅灰刚玉自流料、高硅灰铝硅体系浇注料等不定型耐火材料领域。与传统的纯有机分散剂相比,本发明引入无机盐电解质原料六偏磷酸钠和铝酸钠,使得减水剂的减水效率更高,体系更加稳定；同时,可灵活调整铝酸钠的比例调节减水剂的促凝效果,达到减水和低温促凝的复合功能。(The invention discloses a kind of refractory material casting material solidifying type composite highly effective dispersing agents of rush, it be using FDN water-reducing agent, calgon, sodium aluminate as made of primary raw material, the FDN water-reducing agent, calgon, sodium aluminate mass ratio be 60:10~30:30~10.Composite superplasticizer of the present invention is suitable for the amorphous refractories fields such as iron runner castable, high silicon ash corundum self-flowing material, high silicon ash al-si system castable.Compared with traditional pure organic dispersing agent, present invention introduces inorganic salts electrolyte raw material calgon and sodium aluminates, so that the diminishing of water-reducing agent is more efficient, system is more stable；Meanwhile the rush that the proportion adjustment water-reducing agent of sodium aluminate can be adjusted flexibly coagulates effect, reaches diminishing and low temperature promotees solidifying complex function.)

一种耐火材料浇注料用促凝型复合高效分散剂及其制备方法

技术领域

本发明属于无机化学和有机高分子材料领域，涉及一种耐火材料浇注料用促凝型复合高 效分散剂及其制备方法，该促凝型复合分散剂具有低温(1～10℃)促凝作用，可以应用于含 硅灰体系的耐火材料浇注料领域。

背景技术

分散剂又称为减水剂，是耐火材料浇注料必不可少的一种添加剂，对浇注料的流动性能、 施工性能、纯铝酸钙水泥的凝结性能和高温性能的作用至关重要。

高硅灰体系浇注料为耐火材料领域常用的一类浇注料，包括铁沟浇注料、硅灰含量高的 刚玉自流料、硅灰含量高铝硅体系浇注料等。通常情况下，高硅灰浇注料难以分散，主要是 以下原因：硅灰具有非常细的粒度，表现出很高比表面能，极易出现团聚；同时，高硅灰体 系浇注料含有一定量的氧化铝微粉，进一步增加了浇注料的分散难度。

目前，高硅灰体系浇注料所用的高效减水剂主要为德国巴斯夫(BASF)产品，以Castment-FS20为代表。以高聚合物为主体的高效减水剂虽然表现出了较高的减水效率，但是 当浇注料现场低温施工时，浇注料凝结时间非常长，在某些浇注料方案中其凝固时间超过50 小时，严重影响施工现场的工期进度。

三聚磷酸钠和六偏硫酸钠也是高硅灰体系浇注料的传统减水剂，具有一定的减水效率， 但是要求浇注料需要较高加水量，导致后期的高温性能的损伤。另外，这类减水剂在现场低 温施工时，也存在浇注料的凝结时间过长的问题。

发明内容

针对高硅灰体系浇注料低温凝结时间过长的问题，本发明以六偏磷酸钠、FDN减水剂与 铝酸钠为原料制备出一种具有低温促凝性能的高效分散剂，该分散剂原料来源广泛、成本低、 适用性较强，减水率高、低温促凝效果明显。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种耐火材料浇注料用促凝型复合高效分散剂，它是以FDN减水剂、六偏磷酸钠、铝酸 钠为主要原料制成的，所述的FDN减水剂、六偏磷酸钠、铝酸钠的质量比为60:10～30:30～ 10。

所述的FDN减水剂为市售商用FDN减水剂，指标要求如表1所示：

表1.FDN减水剂的指标要求

FDN减水剂	指标
		外观	粉体状或粒状
减水效率(％)	≥18
		泌水率(％)	≤90
含气量(％)	≤2

所述的六偏磷酸钠的指标要求如表2所示：

表2.六偏磷酸钠的指标要求

六偏磷酸钠	指标
		外观	粉体状或粒状或片状
总磷酸盐(以P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>计)含量(％)	≥68
		水不溶物含量(％)	≤0.04
pH值范围(10g/L)	5.5-7.3

所述的铝酸钠的指标要求如表3所示：

表3.铝酸钠的指标要求

铝酸钠	指标
		外观	粉体状或粒状
NaAlO<sub>2</sub>含量(％)	≥56
		Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>含量(％)	≥27
水不溶物含量(％)	≤0.1

本发明的另一个目的是提供所述的耐火材料浇注料用促凝型复合高效分散剂的制备方法， 该方法包括：以六偏磷酸钠、FDN减水剂、铝酸钠为主要原料，配料后通过机械研磨或混料 机混合均匀，制得分散性良好、促凝性能良好的复合高效减水剂。

具体步骤如下：

步骤(1)、配料：FDN减水剂、六偏磷酸钠、铝酸钠按照质量比60:10～30:30～10进行 配料，获得混合料M；

步骤(2)、混合：混合料M进行机械混合制得复合高效减水剂；其中，所述的机械混合为 机械研磨或混料机混炼。

机械研磨采用球磨机，球磨机的转速为30～100转/分钟，研磨球的直径为10～40mm， 研磨球和混合料M的重量比为2～10:1。

所述的混料机的转速为20～200转/分钟，混炼时间10～100分钟。

步骤(2)中，若三个原料均为粉体状原料，采用机械研磨或混料机混炼得到均匀的复合高 效减水剂；若存在至少一种粒状或片状原料，采用研磨机进行机械研磨，制得均匀的复合高 效减水剂。

本发明所述的复合高效减水剂适用于铁沟浇注料、高硅灰刚玉自流料、高硅灰铝硅体系 浇注料等不定型耐火材料领域。所述的复合高效减水剂在铁沟浇注料、高硅灰刚玉自流料、 高硅灰铝硅体系浇注料中的加入量为0.1～0.5％。

本发明的有益效果：

六偏磷酸钠属于电解质类分散剂，溶入水后能够形成双电子结构，与α-Al₂O₃微粉的表 面电性相斥，从而能够对活性或煅烧α-Al₂O₃微粉起到很好的分散作用；FDN减水剂溶解入 水之后不仅可以改变溶液的电位平衡、且能够吸附在氧化硅、氧化铝微粉和水泥的表面，从 而起到对氧化硅、氧化铝和水泥颗粒的分散作用；六偏磷酸钠和FND减水剂复合使用，可以 明显降低含氧化硅灰浇注料的加水量。铝酸钠在含有纯铝酸钙水泥的浇注料中，可以促进水 泥矿物的反应形成大量凝胶，并有一定量的板状晶体氢氧化钙和柱状晶体钙矾石分布在其中， 即便是很低的施工温度下，也能达到很好的促凝效果。三种成分共同使用时，也可以起到电 位平衡和空间位阻的协同作用，达到更高的分散和促凝效果。

与传统的纯有机分散剂相比，本发明引入无机盐电解质原料六偏磷酸钠和铝酸钠，使得 减水剂的减水效率更高，体系更加稳定；同时，可灵活调整铝酸钠的比例调节减水剂的促凝 效果，达到减水和低温促凝的复合功能。

附图说明

图1为耐火材料浇注料用促凝型复合高效分散剂的制备流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步描述。

实施例1：

如图1，粉体状FDN减水剂(贵州石博士科技有限公司，牌号：DS-2，减水效率20％，含气量1.1％，泌水率62％)、六偏磷酸钠(总磷酸盐含量为70.1％，水不溶物含量为0.03％，pH＝7.0，潍坊市科创化工有限公司)、铝酸钠(NaAlO₂＝60％，Al₂O₃＝28％，水不溶物＝0.03％) 按照质量比60:20:20进行配料，得到混合料M1；将混合料M1置于高性能混料机(爱立许 牌，RV24型)，混料机转速设置为150转/分钟，混炼时间30分钟，制备出混合均匀的复合 高效分散剂。

将本实施例1复合高效分散剂添加到铁沟浇注料(见表4)中，在温度3℃下测试浇注料 低温浇筑性能，铁沟浇注料测试方案如表5。

表4.铁沟浇注料配方

注：金属Al粉、有机纤维为外加量；除金属Al粉、有机纤维外，其余原料相加为100％，。

表5.减水剂考察方案及结果

注：减水剂、水的用量为外加量，为除金属Al粉、有机纤维外的铁沟浇注料的质量百分 含量。

由表5可知，使用单一的FDN减水剂(对照组1)或六偏磷酸钠(对照组2)时，加水 量较高，且凝固时间非常长；FDN减水剂和铝酸钠复合(对照组3)使用时，凝固时间有所 改善，但是仍表现出减水效率低的缺点；本实施例高效复合分散剂表现出减水效率高(减水 效率为23％)/加水量低、流动性能好，在3℃低温施工及养护条件下，铁沟浇注料的施工时 间可以明显缩短至9.2小时，达到了非常好的使用效果，即使降低本实施例高效复合分散剂 至0.25％，仍然可以达到很好的使用效果，且显著优于较高加入量的FDN减水剂和/或六偏磷酸钠的使用效果。

实施例2：

粉体状FDN减水剂(贵州石博士科技有限公司，牌号：DS-2，减水效率20％，含气量1.1％，泌水率62％)、颗粒状六偏磷酸钠(总磷酸盐含量为70.1％，水不溶物含量为0.03％，pH＝7.0，潍坊市科创化工有限公司)、颗粒状铝酸钠(NaAlO₂＝60％，Al₂O₃＝28％，水不溶物＝0.03％)按照质量比为60:25:15进行配料，得到混合料M2；将混合料M2置于球磨机，球 磨机的转速为50转/分钟，研磨球的直径为20mm，研磨球和混合料M2的重量比为5:1，研 磨时间为35分钟。

参照实施例1处理组2考察含有本实施例复合高效分散剂的浇注料的低温浇筑性能，本 实施例复合分散剂在铁沟浇注料体系中减水效率为23％，3℃条件下，浇注料的凝结时间为 15.3小时，达到了非常好的使用效果。

实施例3：

粉体状FDN减水剂(贵州石博士科技有限公司，牌号：DS-2，减水效率20％，含气量1.1％，泌水率62％)、颗粒状六偏磷酸钠(总磷酸盐含量为70.1％，水不溶物含量为0.03％，pH＝7.0，潍坊市科创化工有限公司)、粉末状铝酸钠(NaAlO₂＝60％，Al₂O₃＝28％，水不溶物＝0.03％)按照质量比60:10:30进行配料，得到混合料M3；将混合料M3置于球磨机，球磨 机的转速为50转/分钟，研磨球的直径为20mm，研磨球和混合料M2的重量比为5:1，研磨 时间为35分钟。

参照实施例1处理组2考察含有本实施例复合高效分散剂的浇注料的低温浇筑性能，本 实施例复合分散剂在铁沟浇注料体系中减水效率为22％，3℃条件下，浇注料的凝结时间为 7.5小时，达到了非常好的使用效果。

实施例4：

粉体状FDN减水剂(贵州石博士科技有限公司，牌号：DS-2，减水效率20％，含气量1.1％，泌水率62％)、六偏磷酸钠(总磷酸盐含量为70.1％，水不溶物含量为0.03％，pH＝7.0， 潍坊市科创化工有限公司)、铝酸钠(NaAlO₂＝60％，Al₂O₃＝28％，水不溶物＝0.03％)按照质 量比为60:30:10进行配料，得到混合料M4；将混合料M4置于高性能混料机(爱立许牌， RV24型)，混料机转速设置为150转/分钟，混炼制备出混合均匀的复合高效分散剂。

参照实施例1处理组2考察含有本实施例复合高效分散剂的浇注料的低温浇筑性能，本 实施例复合分散剂在铁沟浇注料体系中减水效率为23％，3℃条件下，浇注料的凝结时间为 18小时，达到了非常好的使用效果。