專利名稱：一種微膨脹自流澆注料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種微膨脹自流澆注料，尤其涉及一種用于窯爐工程用微膨脹自流澆注料。
背景技術：
澆注料又稱耐火澆注料，是一種由耐火物料加入一定量結合劑制成的粒狀或粉狀材料，具有較高流動性，適用于以澆注方式成型的不定形耐火材料。耐火澆注料是一種得以廣泛應用的耐火材料。但是，傳統澆注料基本都需要振動施工，在施工過程中，為了提高施工速度，或者解決局部范圍不能振動施工的難題，往往通過多加水來提高流動性能，從而， 造成澆注料偏析，降低了脫模強度，提高了氣孔率，使澆注料的整體性能顯著變壞。澆注料在高溫窯爐行業有著廣泛的應用，而高溫窯爐行業檢修時間都非常有限。 拿水泥行業來說，大修長則半個月，小修短則三四天，耐火材料的施工更是顯得倉促，加之檢修時多處施工，人手有限，振動施工又相對緩慢，所以任務非常繁重。為了按時完成任務， 加快施工速度，最常用的方法就是施工時澆注料多加水，提高流動性，方便施工，但因此往往會造成澆注料偏析，表層粉化，烘烤時爆裂等情況，極大的影響澆注料的整體使用性能。自流澆注料，是指低水泥、超低水泥或無水泥耐火澆注料以其混合后的流動性為特征，具有這種流動性的低水泥或超低水泥耐火澆注料無需施加外力即可流動和脫氣，且無明顯偏析。由于自流澆注料具有很好的流動性，近年來已引起人們的關注，它無需給予振動，只靠自身重力就能進行填充，因而在許多場合比低水泥澆注料更具有優勢。CN 101139209A公開了一種耐火自流澆注料及其制備方法。該發明所采用的技術方案是將35 55wt%的礬土顆粒、5 20wt%的礬土細粉、5 25wt%的剛玉細粉、 5 電熔陶粒砂、2 10wt%的純鋁酸鈣水泥、2 6wt%的硅微粉、2
α -Al2O3微粉、0. 1 0. 2wt%的減水劑混合，攪拌均勻制得。自流澆注料是利用在傳統振動澆注料中添加微粉和外加劑來降低其加水量和提高澆注料的流動性能。常用的微粉主要有S^2微粉，主要是通過填充空隙來降低加水量和增加流動性能；外加劑主要是添加如減水齊 、分散齊 、解膠劑等，主要都是溶于水后，通過吸附在粒子表面，提高粒子表面的ξ電位，增加粒子間的相互排斥力，釋放出由微粒子組成的凝集結構中包裹的游離水，或者是使原先聚集在一起的膠體粒子、固體粒子均勻分散開， 從而達到減水和提高流動性的目的。所以，要達到一種更好的減水和提高流動性效果，就要尋找一些活性更大的微粉和(或)一些分散能力更強的外加劑。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種微膨脹自流澆注料，使澆注料依靠自身重力能夠達到自流平、自行排氣，無需振動，降低了施工勞動強度，并在高溫下產生微膨脹，提高了耐火材料高溫性能，以滿足方便施工，并且不影響澆注料的使用壽命。
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本發明所提供的微膨脹自流澆注料，含有
5~lmm剛玉或風土20 36wt%
3 Imm紅柱石5~25wt%
l~0.088mm 剛玉或礬土13~22wt%
<0.088mm 剛玉8 15wt%
<0.088mm 碳化硅0~5wt%
氧化鋁微粉或礬土微粉4~10wt%
活性氧化鋁微粉3~8wt%
硅灰0~5wt%
鋁酸鹽水泥3.5~8wt%。其中，剛玉是鋁礬土為主要原料經礦業爐煉出的人造材料，可做磨料和耐火材料。 所述的剛玉為市售剛玉耐火原料，可以為電熔剛玉或燒結剛玉。所述的礬土為市售高鋁礬土耐火原料。紅柱石、碳化硅、氧化鋁微粉、硅灰、鋁酸鹽水泥均可通過市售得到的耐火材料。本發明通過利用紅柱石顆粒自身類球形形狀、吸水率低等特征，將其作為自流澆注料的骨料，從而降低需水量，提高流動性能；添加一定量的活性氧化鋁微粉替代部分SiO2 微粉，利用其細度增加活性，利用其雙峰特征達到更好的填充效果，并減少了 SiO2微粉的加入量，提高材料的高溫性能；控制水泥摻量，使CaO質量含量在1. 0 2. 5 %，達到低水泥澆注料的水平，提高高溫性能；添加適量紅柱石，利用紅柱石的高溫膨脹，抵消材料高溫收縮， 達到微膨脹狀態；利用紅柱石高溫轉化形成莫來石，提高材料的熱震穩定性等性能指標。作為優選技術方案，本發明所提供的自流澆注料，還含有上述混合物總量的有機纖維0 0.2wt%分散劑0.4 1.2wt%水3 8wt%。作為優選技術方案，本發明所提供的自流澆注料中所述的有機纖維為防爆有機纖維。有機纖維是由有機聚合物制成的纖維或利用天然聚合物經化學處理而制成的纖維，如粘膠纖維、錦綸、滌綸及芳綸等，這種纖維也稱為再生纖維或化學纖維。防爆纖維則是一種通過特殊工藝加工而成的具有抗拉伸，耐沖擊，提高整體強度， 疏水，排氣，防龜裂，防爆裂，縮短烘烤周期、簡化升溫過程，提高整體使用壽命的一種特殊纖維，如聚丙烯防爆纖維。本發明所提供的澆注料中加入防爆纖維，使得當其與其它耐火材料混合均勻，并成型后，進行烘烤，隨著烘烤溫度不斷升高，并達到一定溫度時這種纖維既開始軟化，收縮、熔化，最后形成氣孔并碳化，從而在施工體內分布形成微小網絡氣孔，打開水氣通道，減輕內部應力，從而防止爆裂。作為優選技術方案，本發明所提供的自流澆注料中所述的分散劑為分散性氧化鋁，優選為促凝分散性氧化鋁和緩凝分散性氧化鋁的混合物。分散劑是一種在分子內同時具有親油性和親水性兩種相反性質的界面活性劑。可均一分散那些難于溶解于液體的無機、有機的固體顆粒，同時也能防止固體顆粒的沉降和凝聚，形成穩定懸浮液所需的藥劑。采用分散性氧化鋁與活性氧化鋁作為復合使用，能夠增加活性氧化鋁的分散效果，從而提高流動性能；采用促凝和緩凝兩種分散性氧化鋁復合使用，調整用量，控制合理的硬化時間。活性氧化鋁與分散性氧化鋁復合使用，是一種不同于傳統外加劑的分散、減水方法，它采用氧化鋁為載體，既能提高微粉表面的ξ電位，通過靜電排斥達到分散，又能形成一定長度的有機高分子鏈，通過空間位租來達到分散效果，既避免了傳統外加劑帶入的低熔雜質，有利于材料的高溫性能，又達到了更好的分散、減水效果，增加了流動性能。作為優選技術方案，本發明所提供的自流澆注料中所述的礬土微粉為細度不低于 600目的鋁礬土粉體。所述的鋁礬土粉體可通過市售得到。作為優選技術方案，本發明所提供的自流澆注料中所述的活性氧化鋁微粉的粒徑 d50 彡 2. 0 μ m，真密度彡 3. 95g/cm3，Na2O 含量彡 0. Iwt %。所述活性氧化鋁微粉可通過市售得到，其中粒徑d5(l為粉體中占總量50%的小顆粒和占總量50%的大顆粒的分界尺寸。本發明通過利用所述的活性氧化鋁微粉的粒徑 d50彡2. Ομπι，真密度彡3. 95g/cm3，Na2O含量彡0. 制得的澆注料，可獲得更好的分散、 減水效果，增加了流動性能，從而獲得優越的施工性能。本發明的目的之一還在于提供一種本發明的澆注料的使用方法，按所述配比，將各固體原料稱重、拌和后，倒入攪拌機；再加入規定的水，經攪拌、倒料、運輸、澆灌、脫模、養護、烘烤后形成所需要的整體性耐火材料襯體。本發明所提供的微膨脹自流澆注料是以剛玉(或礬土 )和紅柱石作為填料，采用鋁酸鹽水泥為結合劑，通過添加活性氧化鋁微粉、硅灰和分散性氧化鋁，獲得優越的施工性能。本發明所提供的微膨脹自流澆注料可用于高溫窯爐工程，在使用中使澆注料依靠自身重力能夠達到自流平、自行排氣，無需振動，降低了施工勞動強度，并在高溫下產生微膨脹， 提高了耐火材料高溫性能，以滿足方便施工，并且不影響澆注料使用壽命。
具體實施例方式為便于理解本發明，本發明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅用于幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。實施例一重量配比為5-1讓電熔剛玉30%、3_1讓紅柱石15%，1-0. 088讓電熔剛玉20%、 < 0. 088mm電熔剛玉12%、< 0. 088mm碳化硅1 %、氧化鋁微粉10%、活性氧化鋁5%、鋁酸鹽水泥7%，外加上述混合物總量的促凝分散性氧化鋁0. 4%、緩凝分散性氧化鋁0. 4%, 有機纖維0. 08%、水5. 36%。按上述配比，固體原料經稱重、拌和后，倒入攪拌機；再加入規定的硅溶膠和水， 經攪拌、倒料、運輸、澆灌、脫模、養護后制成襯體，再進行熱處理后測試物理性能。在20°C左右時，該澆注料的自流值達到183. 5mm，所測物理性能為110°C X24h干燥抗折強度 12. 9MPa，耐壓強度105. 4MPa ； 1100°C X3h干燥抗折強度14. IMPa，耐壓強度113. 2MPa，線變化-0. 09%;1350°C X!3h干燥抗折強度15. 6MPa，耐壓強度152. 7MPa，線變化+0. 12%。從上可知，澆注料具有較好的自流施工性能，且其他物理化學性能都滿足了使用要求。實施例二重量配比為5-1讓高鋁礬土21%、3-1讓紅柱石21%，1-0.088111111高鋁礬土21%、
<0. 088mm高鋁礬土 12 %、< 0. 088mm碳化硅3 %、氧化鋁微粉8 %、活性氧化鋁5 %、硅灰 2%、鋁酸鈣水泥7%，外加上述混合物總量的促凝分散性氧化鋁0. 4%、緩凝分散性氧化鋁 0.4%，有機纖維 0. 08 %、水 5. 68 %。按上述配比，固體原料經稱重、拌和后，倒入攪拌機；再加入規定的硅溶膠和水， 經攪拌、倒料、運輸、澆灌、脫模、養護后制成襯體，再進行熱處理后測試物理性能。在20°C 左右時，該澆注料的自流值達到203mm，所測物理性能為110°C X24h干燥抗折強度 11. 3MPa，耐壓強度105. 3MPa ； 1100°C X3h干燥抗折強度13. 5MPa，耐壓強度110. 9MPa，線變化-0. 14%;1350°C X3h干燥抗折強度14. 3MPa，耐壓強度132. IMPa，線變化+0. 07%。從上可知，澆注料具有較好的自流施工性能，且其他物理化學性能都滿足了使用要求。實施例三重量配比為5-1讓高鋁礬土36%、3-1111111紅柱石12%，1-0.088111111高鋁礬土15%、
<0. 088mm高鋁礬土 15%、氧化鋁微粉5%、活性氧化鋁8%、硅灰5%、鋁酸鈣水泥4%，夕卜加上述混合物總量的促凝分散性氧化鋁0. 5%、緩凝分散性氧化鋁0. 3%，有機纖維0. 1%、 水 4.8%。通過性能測試，澆注料具有較好的自流施工性能，且其他物理化學性能都滿足了使用要求。申請人:聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程， 但本發明并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進， 對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護范圍和公開范圍之內。
權利要求
1.一種微膨脹自流澆注料，其特征在于，含有5~lmm剛玉或礬土20 36wt%3 Imm紅柱石5~25wt%l~0.088mm 剛玉或礬土13~22wt%<0.088mm 剛玉8~15wt%<0.088mm 碳化硅0~5wt%氧化鋁微粉或礬土微粉4~10wt%活性氧化鋁微粉3~8wt%硅灰0~5wt%鋁酸鹽水泥3.5~8wt%。
2.如權利要求1所述的澆注料，其特征在于，還含有上述混合物總量的有機纖維0 0. 2wt%分散劑0. 4 1.2wt%水3 8wt%。
3.如權利要求2所述的澆注料，其特征在于，所述的有機纖維為防爆有機纖維。
4.如權利要求2所述的澆注料，其特征在于，所述分散劑為分散性氧化鋁，優選為促凝分散性氧化鋁和緩凝分散性氧化鋁的混合物。
5.如權利要求1 4任一項所述的澆注料，其特征在于，所述的礬土微粉為細度不低于 600目的鋁礬土粉體。
6.如權利要求1 5任一項所述的澆注料，其特征在于，所述的活性氧化鋁微粉的粒徑 d50 彡 2. 0 μ m，真密度彡 3. 95g/cm3，Na2O 含量彡 0. Iwt %。
7.如權利要求1 6任一項所述的澆注料的使用方法，其特征在于，按所述配比，將各固體原料稱重、拌和后，倒入攪拌機；再加入規定的水，經攪拌、倒料、運輸、澆灌、脫模、養護、烘烤后形成所需要的整體性耐火材料襯體。
全文摘要
本發明公開了一種用于高溫窯爐工程用的微膨脹自流澆注料，以剛玉(或礬土)和紅柱石作為填料，采用鋁酸鹽水泥作結合劑，通過添加活性氧化鋁微粉、硅灰和分散性氧化鋁，使澆注料依靠自身重力能夠達到自流平、自行排氣，無需振動，降低了施工勞動強度，并在高溫下產生微膨脹，提高了耐火材料高溫性能，以滿足方便施工，并且不影響澆注料的使用壽命。
文檔編號C04B35/66GK102557681SQ201110400300
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者周鍵, 張金龍, 李存弼, 王杰曾, 董舜杰 申請人:安徽瑞泰新材料科技有限公司