阅读说明：本技术 一种高性能莫来石浇注料及其制备方法 (High-performance mullite castable and preparation method thereof ) 是由 张红林 吕韬 于 2021-04-25 设计创作，主要内容包括：本发明属于耐火材料技术领域,具体涉及一种高性能莫来石浇注料及其制作方法。涉及的高性能莫来石浇注料的原料组分及重量百分比为：电熔莫来石骨料65-75%、白刚玉粉10-20%、锆硅微粉1-8%、煅烧氧化铝粉2-10%、电熔纯铝酸钙水泥1-5%、蓝晶石粉2-5%、硅线石粉2-5%；锆英石粉1-6%；高性能莫来石浇注料的原料重量百分比总和为100%,高性能莫来石浇注料还外加有占原料总重量0.1-1%的纳米碳酸钙和占原料总重量0.1-0.5%的聚羧酸减水剂。本发明的浇注料同时具备高耐火度和热震稳定性且高温耐磨性能大幅提高,改善了传统浇注料的高温性能和使用性能,解决了浇注料使用过程中易剥落的问题。(The invention belongs to the technical field of refractory materials, and particularly relates to a high-performance mullite castable and a preparation method thereof. The high-performance mullite castable comprises the following raw material components in percentage by weight: 65-75% of fused mullite aggregate, 10-20% of white corundum powder, 1-8% of zirconium silicon micro powder, 2-10% of calcined alumina powder, 1-5% of fused pure calcium aluminate cement, 2-5% of kyanite powder and 2-5% of sillimanite powder; 1-6% of zircon powder; the high-performance mullite castable is prepared from 100 percent of raw materials by weight, and is additionally provided with nano calcium carbonate accounting for 0.1-1 percent of the total weight of the raw materials and a polycarboxylic acid water reducing agent accounting for 0.1-0.5 percent of the total weight of the raw materials. The castable disclosed by the invention has high refractoriness and thermal shock stability, the high-temperature wear resistance is greatly improved, the high-temperature performance and the service performance of the traditional castable are improved, and the problem that the castable is easy to strip in the using process is solved.)

一种高性能莫来石浇注料及其制备方法

技术领域

本发明属于不定型耐火材料技术领域，用于钢铁、焦化、有色等工业窑炉耐火内衬材料的浇筑施工，具体涉及一种高性能莫来石浇注料及其制作方法。

背景技术

耐火浇注料的使用条件越来越苛刻，对浇注料在高温条件下的综合性能要求也越来越高，要求浇注料同时具备高耐磨、高耐火度和高的热震稳定性。但是传统的配方和生产工艺在提高浇注料耐火度的同时很难兼顾其热震稳定性和耐磨强度。传统工艺配方的莫来石浇注料通常选用的是烧结莫来石作为骨料，烧结莫来石中主要成分含量较低，使得产品的耐火度和荷重软化温度通常不高，热震稳定性差，在使用过程中容易出现结构性剥落，降低了耐火浇筑内衬的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提出一种高性能莫来石浇注料及其制备方法，使其能通过在浇注料中加入纳米碳酸钙和锆英石粉来提高浇注料的热震稳定性；通过合理配置各组分配比，使主要原料组分在高温使用过程中生成莫来石相，提高了本浇注料的高温抗折强度。

一种高性能莫来石浇注料，高性能莫来石浇注料的原料组分及重量百分比为：电熔莫来石骨料65-75%、白刚玉粉10-20%、锆硅微粉1-8%、煅烧氧化铝粉2-10%、电熔纯铝酸钙水泥1-5%、蓝晶石粉2-5%、硅线石粉2-5%；锆英石粉1-6%；所述高性能莫来石浇注料的原料重量百分比总和为100%，所述的高性能莫来石浇注料还外加有占原料总重量0.1-1%的纳米碳酸钙和占原料总重量0.1-0.5%的聚羧酸减水剂。

所述的电熔莫来石骨料粒度为0-15mm，三氧化二铝含量大于70%，二氧化硅含量大于26%。

所述白刚玉粉的粒度为200目，三氧化二铝含量大于99%。

所述锆硅微粉中二氧化硅含量大于92%，二氧化锆含量大于3%。

所述煅烧氧化铝微粉是粒度为325目，三氧化二铝含量大于98.5%。

所述电熔纯铝酸钙水泥中的三氧化二铝含量大于70%。

所述的蓝晶石粉三氧化二铝含量大于57%。

所述的硅线石粉三氧化二铝含量大于58%。

所述锆英石粉的粒度为325目，其中二氧化锆含量不低于65%。

所述纳米碳酸钙微粉的粒度为25-100纳米，其中碳酸钙含量大于90%。

一种高性能莫来石浇注料制作方法的具体步骤如下：

1)将所有原料中的粉料用混粉机混合3分钟以上，直至均匀，然后和电熔莫来石骨料一起加入行星式搅拌机搅拌5分钟以上，出料过磅包装入库；

2）使用时，根据施工用量投料，依当地的气候条件加入占浇注料重量的4%左右的自来水，用机械搅拌5-6分钟，直至均匀。

本发明提出的一种高性能莫来石浇注料，高温时，纳米碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳气体，形成纳米级微孔分布，使得耐火材料内部骨粒和结合相之间存在一定量的裂隙；耐火材料在断裂过程中，内部气孔和裂隙可以对断裂扩展裂纹起到一定的阻止和抑制作用。如作为高温热震条件下使用的耐火材料，在服役过程中，表面裂纹并不会引起材料的灾难性断裂，其损坏的原因多是由内部热应力导致的结构剥落；当材料内部气孔率较大时，将会缩短热应力作用下引起的裂纹长度，同时增加裂纹数量；短而多的裂纹相互交叉形成网状结构，增加了材料断裂时需要的断裂能，可以有效改善材料的热震稳定性；本发明引入锆英石粉后，高温时，在裂纹尖端发生相变，形成吸收能量机制，通过在材料体系中各相的热失配，使得耐火材料内部产生非灾难性的破坏系统，并出现复杂的非线性断裂行为，从而提高耐火制品的热震稳定性。

同时，通过提高原料的纯度和选用高硬度材料来保证浇注料高温下的耐磨性和耐火度等性能。

本发明中电熔莫来石骨料为浇注料主体部分，决定了浇注料的耐火度、耐磨性能；锆硅微粉和氧化铝微粉改善结合强度，增强流动性以及在高温下反应生成莫来石，提高浇注料的高温使用性能；电熔纯铝酸钙水泥为浇注料提供低温结合强度满足施工要求；蓝晶石粉和硅线石粉为膨胀剂，用来使浇注料在中、高温都处于微膨胀状态以提高使用性能；锆英石粉在高温下生成莫来石和氧化锆产生相变增韧用来提高浇注料抗热震性能；纳米碳酸钙微粉在高温下反应生成氧化钙和二氧化碳在浇注料中形成微气孔以提高浇注料的抗热震性能；聚羧酸减水剂用来降低浇注料用水量，减少浇注料施工过程中的气孔率。

综上，本发明采用上述技术方案，与传统的浇注料相比，具有如下特点：

1）热震稳定性好，1100℃水冷条件下，热震稳定性实验＞45次。保证了材料在使用过程中，急冷急热的环境中不易产生开裂、剥落等损坏。

2）耐火度高，本发明所述的一种高性能莫来石浇注料实测耐火度＞1790℃，可以在工作温度较高的环境中使用。

3）高耐磨，用在回转窑等与硬度比较高的物料直接接触且产生滑动摩擦的窑衬中，使用寿命显著增加。

4）体积稳定性好 1450℃（3h）条件下，重烧线变化率 +0.1～+0.3%，保证了高温使用时内衬的整体性。

具体实施方式

结合具体实施例对本发明加以详细说明：

一种高性能莫来石浇注料组分即重量百分比为：电熔莫来石骨料65-75%、白刚玉粉10-20%、锆硅微粉1-8%、氧化铝粉2-10%、电熔纯铝酸钙水泥1-5%、蓝晶石粉2-5%、硅线石粉2-5%、锆英石粉1-6%、纳米碳酸钙0.1-1%、聚羧酸减水剂0.1-0.5%；所述聚羧酸减水剂为德国BASF公司生产。

实施例一：

1）称取电熔莫来石骨料（粒度为0-15mm，三氧化二铝含量大于70%，二氧化硅含量大于26%）65公斤，白刚玉粉（粒度为200目，三氧化二铝含量大于99%）15公斤，锆硅微粉（二氧化硅含量大于92%，二氧化锆含量大于3%）5公斤，煅烧氧化铝微粉（粒度为325目，三氧化二铝含量大于98.5%）5公斤，电熔纯铝酸钙水泥（三氧化二铝含量大于70%）3公斤，蓝晶石粉（三氧化二铝含量大于57%）2.5公斤，硅线石粉（三氧化二铝含量大于58%）2.5公斤，锆英石粉（粒度为325目，其中二氧化锆含量不低于65%）2公斤，纳米碳酸钙微粉（粒度为25-100纳米，其中碳酸钙含量大于90%）0.2公斤，聚羧酸减水剂0.2公斤；

2）将所述粉料用混粉机混合3分钟以上，直至均匀。

3）将混合均匀的粉料和电熔莫来石骨料一起加入行星式搅拌机搅拌5分钟以上，出料，制得本高性能莫来石浇注料100公斤，使用时，加自来水4—5公斤，搅拌均匀即可使用。

实施例二 ：

1）称取电熔莫来石骨料68公斤，白刚玉粉13公斤，锆硅微粉4公斤，煅烧氧化铝微粉5公斤，电熔纯铝酸钙水泥3公斤，蓝晶石粉2.5公斤，硅线石粉2.5公斤，锆英石粉2公斤，纳米碳酸钙微粉0.2公斤，聚羧酸减水剂0.2公斤；

2）按实施例1的方法制得本高性能莫来石浇注料100公斤。

实施例三：

1）称取电熔莫来石骨料70公斤，白刚玉粉12公斤，锆硅微粉4公斤，煅烧氧化铝微粉4公斤，电熔纯铝酸钙水泥3公斤，蓝晶石粉2.5公斤，硅线石粉2.5公斤，锆英石粉2公斤，纳米碳酸钙微粉0.2公斤，聚羧酸减水剂0.2公斤；

2）按实施例1的方法制得本高性能莫来石浇注料100公斤。

按本配方和配置方法，制备好的浇注料振动成型，制成40×40×160mm条状试块，在110℃下干燥24小时，然后在空气中1450℃×1小时烧成后测定高温抗折强度；1450℃×3小时烧成后，测定其体积密度，显气孔率，抗折强度，线变化率和质量变化率。与普通浇注料对比，其结果如下：

从上表可以看出，本配方的高性能莫来石浇注料加水量少，高温抗折、耐压以及热震稳定性均优于普通浇注料。本配方经工程实用证明，适用于冶金、建材、机械、陶瓷、电力等行业的各种工业窑炉的砌筑、修补、喷涂，延长窑炉使用寿命，收到了良好的社会效益和经济效益。