專利名稱：一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
環(huán)境保護是目前耐火材料生產(chǎn)和應(yīng)用面臨的一個重大課題，目前冶金爐內(nèi)襯的修補料多 用有機結(jié)合劑，燒結(jié)時易生成有害煙塵，造成對大氣層的嚴(yán)重污染，危害施工人員的身體健 康，另一方面，現(xiàn)場使用的修補維護用耐火材料通常要加入水或其它液態(tài)結(jié)合劑，施工環(huán)節(jié) 較為復(fù)雜，工人勞動強度大。我們現(xiàn)在所做的研究工作是通過改進結(jié)合劑，添加適當(dāng)?shù)耐饧?劑來解決這個現(xiàn)實問題。所研發(fā)出來的材料為干式耐火材料，使用時無需加入水或其它液態(tài) 結(jié)合劑。
目前，轉(zhuǎn)爐冶煉節(jié)奏的加快使得傳統(tǒng)含碳補爐料燒結(jié)時間長的缺點充分暴露出來，在某 些時候該缺點己成為轉(zhuǎn)爐高產(chǎn)的限制性環(huán)節(jié)。我國大多數(shù)鋼廠仍采用比較落后的方法和原料 修補爐面及爐襯，補爐時間長，且效果欠佳。也有少數(shù)鋼廠，釆用廢磚貼補，并鋪以焦白料， 這樣修補消耗量大，修補時間也長。為了滿足轉(zhuǎn)爐冶煉高節(jié)奏的需要，迫切要進行熱態(tài)快速 補爐料的研發(fā)。另一方面，以盛鋼桶為核心的爐外精煉容器，其鋼水沖擊區(qū)時常需要在線維 護以延長盛鋼桶的使用壽命；再者，其中的水口在更換后與盛鋼桶底部耐火材料往往存在較 大縫隙需要停罐修補從而影響了盛鋼桶的周轉(zhuǎn)節(jié)奏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述技術(shù)缺陷，目的是提供一種具有良好的流動性能、耐火性能和燒結(jié) 性能，使用便利且不會對環(huán)境造成污染的干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是將20 50wt。/。的電熔鎂鈣砂或燒結(jié)鎂鈣 砂、10 40wt^的電熔鎂砂或燒結(jié)鎂砂、0.5 20wt^的鎂橄欖石、10 30wt^的、l 8wt% 的二氧化硅細粉、0.5 5%的石灰石細粉和1 5%的聚磷酸鈉顆粒經(jīng)攪拌混合后制得。其中
電熔鎂鈣砂或燒結(jié)鎂鈣砂為其顆粒和細粉的混合物，電熔鎂鈣砂或燒結(jié)鎂鈣砂的顆粒級 配是80 100wt^為粒徑是0.5 12mm的顆粒，0 20wt^為粒徑是3 95um的細粉。
電熔鎂砂或燒結(jié)鎂砂為其顆粒和細粉的混合物，電熔鎂砂或燒結(jié)鎂砂的顆粒級配是80
100wt^為粒徑是0.5 12mm的顆粒，0 20wt^為粒徑是3 95um的細粉。
水合硅酸鈉顆粒為一水合硅酸鈉、二水合硅酸鈉、三水合硅酸鈉、四水合硅酸鈉、五水 合硅酸鈉、六水合硅酸鈉、七水合硅酸鈉、八水合硅酸鈉、九水合硅酸鈉中的一種以上顆粒的混合物，水合硅酸鈉顆粒粒徑為0.5 6mm。
鎂橄欖石為其顆粒和細粉的混合物，顆粒和細粉的的顆粒級配為10 60wt^為粒徑是 1 5mm的顆粒、40 90wt^為粒徑是2 100um的細粉。
二氧化硅細粉的粒徑為0.001 100um;石灰石細粉的粒徑為2 100um。
聚磷酸鈉顆粒為磷酸二氫納、磷酸一氫納、磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉的一種以 上顆粒的混合物，聚磷酸鈉顆粒的粒徑為為(U lmm。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明將水合硅酸鈉作為主要成分引入，其中水合硅酸鈉的引 入量在10%以上，在高溫下水合硅酸鈉釋放出其中的結(jié)合水，極大的提高了材料的流動性能 和鋪展效果，對冶金爐內(nèi)襯的修補效果較好，因此具有良好的流動性能、耐火性能和燒結(jié)性 能。同時，本發(fā)明所需的燒結(jié)時間很短，在正常情況下只需要10 15分鐘，大大低于傳統(tǒng)修 補材料的30 60分鐘，因而具有使用方便的特點。
由于水合硅酸鈉在常溫是固體，因而所制備的材料在常溫下為干式狀態(tài)，便于運輸和使 用。而傳統(tǒng)的耐火材料中，往往將硅酸鈉視為降低耐火材料耐火性能的物質(zhì)而盡量少用，本 發(fā)明則通過選取適合的其它原料，在高溫下形成高溫耐火相以降低水合硅酸鈉的引入對材料 高溫性能的影響。這為充分發(fā)揮水合硅酸鈉的使用做出了有意的探索。
本發(fā)明所制備的產(chǎn)品可作為快速修補冶金爐及容器內(nèi)襯的材料， 一方面對環(huán)境沒有污染， 因為材料在受熱燒結(jié)過程中釋放出來的只有水蒸汽(水合硅酸鈉分解所致)，可以滿足環(huán)保的 要求，而傳統(tǒng)的修補材料往往加入了有機物做結(jié)合劑，如瀝青、樹脂等，它們在受熱過程中 會釋放出有毒氣體，對人和環(huán)境造成危害；另一方面，使用時無需加水或其它液態(tài)結(jié)合劑， 大大降低了工人的勞動強度。該材料還可以作為其它金屬熔體冶煉爐的快速修補材料。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的描述，并非對本發(fā)明保護范圍的限制 本具體實施方式
是通過不同的質(zhì)量百分含量在各實施例中將電熔鎂鈣砂或燒結(jié)鎂鈣砂、 電熔鎂砂或燒結(jié)鎂砂、鎂橄欖石、水合硅酸鈉顆粒、二氧化硅細粉、石灰石細粉和聚磷酸鈉 顆粒經(jīng)攪拌混合后制得。上述混合料將在以下實施例中涉及，為使各實施例不再重復(fù)描述， 上述混合料的物理指標(biāo)統(tǒng)一描述如下
電熔鎂鈣砂或燒結(jié)鎂鈣砂為其顆粒和細粉的混合物，電熔鎂鈣砂或燒結(jié)鎂鈣砂的顆粒級
配是80 100wt^為粒徑是0.5 12mm的顆粒，0 20wt^為粒徑是3 95um的細粉。
電熔鎂砂或燒結(jié)鎂砂為其顆粒和細粉的混合物，電熔鎂砂或燒結(jié)鎂砂的顆粒級配是80
100wt^為粒徑是0.5 12mm的顆粒，0 20wt^為粒徑是3 95um的細粉。水合硅酸鈉顆粒為一水合硅酸鈉、二水合硅酸鈉、三水合硅酸鈉、四水合硅酸鈉、五水 合硅酸鈉、六水合硅酸鈉、七水合硅酸鈉、八水合硅酸鈉、九水合硅酸鈉中的一種以上顆粒 的混合物，水合硅酸鈉顆粒粒徑為0.5 6mm。
鎂橄欖石為其顆粒和細粉的混合物，顆粒和細粉的的顆粒級配為10 60wt^為粒徑是 1 5mm的顆粒、40 90wt。/。為粒徑是2 100um的細粉。
二氧化硅細粉的粒徑為0.001~100um;石灰石細粉的粒徑為2 100um。
聚磷酸鈉顆粒為磷酸二氫納、磷酸一氫納、磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉的一種以 上顆粒的混合物，聚磷酸鈉顆粒的粒徑為為(U lnun。 實施例l
一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法，其技術(shù)方案是將20 30wt^的電熔鎂鈣 砂、30 40wt^的電熔鎂砂、15 20wt^的鎂橄欖石、10 15wt^的一水合硅酸鈉顆粒、l 2wt% 的二氧化硅細粉、4 5%的石灰石細粉、1 2%的磷酸二氫納顆粒經(jīng)攪拌混合后制得。
材料不經(jīng)成型，在130CTC處理10分鐘后，自然冷卻后得到的材料的氣孔率為33.4%，體 積密度為2.01g/cm3。 實施例2
一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法，其技術(shù)方案是將30 35wt^的電熔鎂鈣 砂、20 30wt^的電熔鎂砂、10 15wt^的鎂橄欖石、15 20wt^的二水合硅酸鈉顆粒、2~4wt% 的二氧化硅細粉、3~4%的石灰石細粉和2~3%的三聚磷酸鈉顆粒經(jīng)攪拌混合后制得。
材料不經(jīng)成型，在130(TC處理10分鐘后，自然冷卻后得到的材料的氣孔率為29.4%，體 積密度為2.22g/cm3。 實施例3
一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法，其技術(shù)方案是將35 40wt^的電熔鎂鈣 砂、15 20wt^的電熔鎂砂、5 10wtX的鎂橄欖石、20 25wt^的三水合硅酸鈉顆粒、4~6wt% 的二氧化硅細粉、2 3%的石灰石細粉和3~4%的六偏磷酸鈉顆粒經(jīng)攪拌混合后制得。
材料不經(jīng)成型，在130(TC處理10分鐘后，自然冷卻后得到的材料的氣孔率為28.4%,體 積密度為2.28g/cm3。 實施例4
一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法，其技術(shù)方案是將40 50wtX的電熔鎂鈣 砂、10 15wt^的電熔鎂砂、0.5 5wt^的鎂橄欖石、25 30wt^的四水合硅酸鈉顆粒、6~8wt% 的二氧化硅細粉、0.5~2%的石灰石細粉和4 5%的磷酸一氫納顆粒經(jīng)攪拌混合后制得。
5材料不經(jīng)成型，在130(TC處理10分鐘后，自然冷卻后得到的材料的氣孔率為36.5%，體 積密度為2.04g/cm3。 實施例5
一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法，其技術(shù)方案是將20 30wtX的燒結(jié)鎂鈣 砂、30 40wt^的電熔鎂砂、15 20wt^的鎂橄欖石、10~15wt%的五水合硅酸鈉顆粒、l~2wt% 的二氧化硅細粉、4~5%的石灰石細粉和1 2%的磷酸納顆粒經(jīng)攪拌混合后制得。
材料不經(jīng)成型，在1300'C處理10分鐘后，自然冷卻后得到的材料的氣孔率為32.4%，體 積密度為2.12g/cm3。 實施例6
一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法，其技術(shù)方案是將30 35wt^的燒結(jié)鎂鈣 砂、20 30wt^的電熔鎂砂、10 15wt^的鎂橄欖石、15 20wt^的六水合硅酸鈉顆粒、2~4wt% 的二氧化硅細粉、3 4%的石灰石細粉和2 3%的磷酸鈉和六偏磷酸鈉顆粒的混合物經(jīng)攪拌 混合后制得。
材料不經(jīng)成型，在130(TC處理10分鐘后，自然冷卻后得到的材料的氣孔率為30.4%，體 積密度為2.18g/cm3。 實施例7
一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法，其技術(shù)方案是將35 40wt^的燒結(jié)鎂鈣 砂、15 20wt^的電熔鎂砂、5 10wtX的鎂橄欖石、20 25wt^的七水合硅酸鈉顆粒、4~6wt% 的二氧化硅細粉、2~3%的石灰石細粉和3 4%的磷酸鈉和三聚磷酸鈉顆粒的混合物經(jīng)攪拌 混合后制得。
材料不經(jīng)成型，在130(TC處理10分鐘后，自然冷卻后得到的材料的氣孔率為31.4%，體 積密度為2.11g/cm3。 實施例8
一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法，其技術(shù)方案是將40 50wt^的燒結(jié)鎂鈣 砂、10 15wtX的電熔鎂砂、0.5 5wt^的鎂橄欖石、25 30wt^的水合硅酸鈉顆粒、6~8wt% 的二氧化硅細粉、0.5~2%的石灰石細粉和4 5%的三聚磷酸鈉顆粒經(jīng)攪拌混合后制得。
本實施例中的水合硅酸鈉顆粒為八水合硅酸鈉、六水合硅酸鈉、五水合硅酸鈉、二水合 硅酸鈉和三水合硅酸鈉的顆?；旌衔?。材料不經(jīng)成型，在130(TC處理10分鐘后，自然冷卻 后得到的材料的氣孔率為34.4%，體積密度為2.07g/cm3。 實施例9
6一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法，其技術(shù)方案是將20 30wt^的電熔鎂鈣 砂、30 40wt^的燒結(jié)鎂砂、15 20wt^的鎂橄欖石、10 15wtX的九水合硅酸鈉顆粒、l~2wt% 的二氧化硅細粉、4~5%的石灰石細粉和1 2%的六偏磷酸鈉顆粒經(jīng)攪拌混合后制得。
材料不經(jīng)成型，在130(TC處理10分鐘后，自然冷卻后得到的材料的氣孔率為45.4%，體 積密度為1.81g/cm3。
實施例10
一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法，其技術(shù)方案是將30 35wt。/。的電熔鎂鈣 砂、20 30wt^的燒結(jié)鎂砂、10 15wt^的鎂橄欖石、15 20wt^的五水合硅酸鈉和六水合硅酸 鈉的混合顆粒、2-4wt^的二氧化硅細粉、3~4%的石灰石細粉和2 3%的六偏磷酸鈉和磷酸 二氫納的顆粒混合物經(jīng)攪拌混合后制得。
材料不經(jīng)成型，在130(TC處理10分鐘后，自然冷卻后得到的材料的氣孔率為44.8%，體 積密度為1.97g/cm3。
實施例11
一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法，其技術(shù)方案是將35 40wt^的電熔鎂鈣 砂、15 20wt^的燒結(jié)鎂砂、5 10wt^的鎂橄欖石、20 25wt^的六水合硅酸鈉和九水合硅酸 鈉的顆?；旌衔铩?-6wt^的二氧化硅細粉、2~3%的石灰石細粉和3 4%的磷酸二氫納和磷 酸一氫納顆?；旌衔锝?jīng)攪拌混合后制得。
材料不經(jīng)成型，在130(TC處理10分鐘后，自然冷卻后得到的材料的氣孔率為38.4%，體 積密度為1.99g/cm3。 實施例12
一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法，其技術(shù)方案是將40 50wt^的電熔鎂鈣 砂、10 15wt^的燒結(jié)鎂砂、0.5 5wt^的鎂橄欖石、25 30wt^的水合硅酸鈉顆粒、6~8wt% 的二氧化硅細粉、0.5~2%的石灰石細粉和4 5%的三聚磷酸鈉顆粒經(jīng)攪拌混合后制得。
本實施例中的水合硅酸鈉顆粒為三水合硅酸鈉、七水合硅酸鈉、五水合硅酸鈉和九水合 硅酸鈉的顆粒混合物。材料不經(jīng)成型，在130(TC處理10分鐘后，自然冷卻后得到的材料的 氣孔率為36.4%,體積密度為2.11g/cm3。
實施例13
一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法，其技術(shù)方案是將20 30wtX的燒結(jié)鎂鈣 砂、30 40wt^的燒結(jié)鎂砂、15 20wt^的鎂橄欖石、10~15wt%的二水合硅酸鈉和四水合硅酸 鈉的顆?；旌衔?、1 2wt^的二氧化硅細粉、4 5%的石灰石細粉和1 2%的三聚磷酸鈉和磷酸納顆?；旌衔锝?jīng)攪拌混合后制得。
材料不經(jīng)成型，在130(TC處理IO分鐘后，自然冷卻后得到的材料的氣孔率為48.4%，體 積密度為1.75g/cm3。
實施例14
一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法，其技術(shù)方案是將30 35wt^的燒結(jié)鎂鈣 砂、20 30wt^的燒結(jié)鎂砂、10 15wt^的鎂橄欖石、15~20城％的一水合硅酸鈉和七水合硅酸 鈉的顆粒混合物、2 4wt^的二氧化硅細粉、3 4%的石灰石細粉和2 3%的磷酸一氫納和磷 酸鈉的顆?；旌衔锝?jīng)攪拌混合后制得。
材料不經(jīng)成型，在1300。C處理10分鐘后，自然冷卻后得到的材料的氣孔率為46.7%，體 積密度為1.81g/cm3。
實施例15
一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法，其技術(shù)方案是將35 40wt^的燒結(jié)鎂鈣 砂、15 20wt^的燒結(jié)鎂砂、5 10wt^的鎂橄欖石、20 25wtX的三水合硅酸鈉和八水合硅酸 鈉的顆?；旌衔?、4 6wt^的二氧化硅細粉、2~3%的石灰石細粉和3 4%的三聚磷酸鈉和六 偏磷酸鈉的顆?；旌衔锝?jīng)攪拌混合后制得。
材料不經(jīng)成型，在130(TC處理10分鐘后，自然冷卻后得到的材料的氣孔率為47.9%，體 積密度為1.82g/cm3。
實施例16
一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法，其技術(shù)方案是將40 50wt^的燒結(jié)鎂鈣 砂、10 15wt^的燒結(jié)鎂砂、0.5 5wt^的鎂橄欖石、25 30wt^的水合硅酸鈉顆粒、6 8wt% 的二氧化硅細粉、0.5~2%的石灰石細粉和4 5%的六偏磷酸鈉顆粒經(jīng)攪拌混合后制得。
水合硅酸鈉顆粒為一水合硅酸鈉、六水合硅酸鈉、九水合硅酸鈉和四水合硅酸鈉顆粒的 混合物。材料不經(jīng)成型，在130(TC處理10分鐘后，自然冷卻后得到的材料的氣孔率為45.8%， 體積密度為1.88g/cm3。
本實施例1~16在高溫下水合硅酸鈉釋放出其中的結(jié)合水，提高了材料的流動性能和鋪展 效果，故具有良好的流動性能、耐火性能和燒結(jié)性能。本發(fā)明燒結(jié)時間短，在正常情況下只 需要10 15分鐘，大大低于傳統(tǒng)修補材料的30 60分鐘，因而具有使用方便的特點。所制 備的產(chǎn)品在受熱燒結(jié)過程中釋放出來的只有水蒸汽，滿足環(huán)保要求，使用時無需加水或其它 液態(tài)結(jié)合劑，大大降低了工人的勞動強度。該材料在常溫下為干式狀態(tài)，便于運輸和使用， 可作為快速修補冶金爐及容器內(nèi)襯的材料，還可以作為其它金屬熔體冶煉爐的快速修補材料。
權(quán)利要求
1、一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料的制備方法，其特征在于將20～50wt％的電熔鎂鈣砂或燒結(jié)鎂鈣砂、10～40wt％的電熔鎂砂或燒結(jié)鎂砂、0.5～20wt％的鎂橄欖石、10～30wt％的水合硅酸鈉顆粒、1～8wt％的二氧化硅細粉、0.5～5％的石灰石細粉和1～5％的聚磷酸鈉顆粒經(jīng)攪拌混合后制得。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料的制備方法，其特征在所述的電熔鎂 鈣砂或燒結(jié)鎂鈣砂為其顆粒和細粉的混合物，電熔鎂鈣砂或燒結(jié)鎂鈣砂的顆粒級配是80 100wt^為粒徑是0.5 12mm的顆粒，0 20wt^為粒徑是3 95um的細粉。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料的制備方法，其特征在所述的電熔鎂 砂或燒結(jié)鎂砂為其顆粒和細粉的混合物，電熔鎂砂或燒結(jié)鎂砂的顆粒級配是80 100wt^為 粒徑是0.5 12mm的顆粒，0 20wt^為粒徑是3 95um的細粉。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料的制備方法，其特征在所述的水合硅 酸鈉顆粒為一水合硅酸鈉、二水合硅酸鈉、三水合硅酸鈉、四水合硅酸鈉、五水合硅酸鈉、 六水合硅酸鈉、七水合硅酸鈉、八水合硅酸鈉、九水合硅酸鈉中的一種以上顆粒的混合物， 水合硅酸鈉顆粒粒徑為0.5 6mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料的制備方法，其特征在所述的鎂橄欖 石為其顆粒和細粉的混合物，顆粒和細粉的的顆粒級配為10 60wt^為粒徑是1 5mm的 顆粒、40 90wt^為粒徑是2 100um的細粉。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料的制備方法，其特征在所述的二氧化 硅細粉的粒徑為O.OOl-lOOum。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料的制備方法，其特征在于所述的石灰 石細粉的粒徑為2 100um。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料的制備方法，其特征在于所述的聚磷 酸鈉顆粒為磷酸二氫納、磷酸一氫納、磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉的一種以上顆粒的 混合物，聚磷酸鈉顆粒的粒徑為為(Xl lmm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1 8項中任一項所述的用干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料的制備方法所制備的 干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料及其制備方法。所采用的技術(shù)方案是先將20～50wt％的電熔鎂鈣砂或燒結(jié)鎂鈣砂、10～40wt％的電熔鎂砂或燒結(jié)鎂砂、0.5～20wt％的鎂橄欖石、10～30wt％的水合硅酸鈉顆粒、1～8wt％的二氧化硅細粉、0.5～5％的石灰石細粉和1～5％的聚磷酸鈉顆粒經(jīng)攪拌混合后制得。本發(fā)明所制備的干式鎂鈣質(zhì)自流耐火材料具有良好的流動性和耐火性能，現(xiàn)場施工和使用便利且不會對環(huán)境造成污染，可用于冶煉爐內(nèi)襯材料的快速修補。
文檔編號C04B35/66GK101462887SQ200910060458
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者成 何, 超 葉, 楠 李, 魏耀武 申請人:武漢科技大學(xué)