本發(fā)明涉及耐火材料研發(fā)，特別是涉及一種輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隔熱耐火澆注料，又稱為輕質(zhì)耐火澆注料或輕質(zhì)隔熱耐火澆注料，是指由耐火輕質(zhì)骨料、細(xì)粉、結(jié)合劑與添加劑組成的混合物，一般體積密度小于1.8g/cm3，或者總氣孔率大于45％，在指定溫度下保溫5h，燒后線收縮率小于1.5％的澆注料。目前，國內(nèi)一般將結(jié)合劑或結(jié)合劑與添加劑的混合物單獨(dú)包裝，材料到達(dá)現(xiàn)場后將單獨(dú)包裝的結(jié)合劑或結(jié)合劑與添加劑的混合物和預(yù)混合的其他成分現(xiàn)場混合后使用。而國外較為先進(jìn)的工藝一般將水泥和添加劑等預(yù)混在骨料、細(xì)粉中，在交貨時直接使用。

2、輕質(zhì)澆注料具有隔熱性能好、質(zhì)量輕、生產(chǎn)流程短、能耗低、可回收率高及易機(jī)械化施工等優(yōu)點，在冶金、建材、有色、化工電力等行業(yè)的高溫工業(yè)窯爐中得到了廣泛應(yīng)用，取得了顯著的節(jié)能降耗效果。

3、但是，現(xiàn)有的輕質(zhì)澆注料也存在現(xiàn)場施工條件和烘烤條件不易控制的問題，同時還存在容易返堿的難題。為此，在生產(chǎn)廠內(nèi)預(yù)先進(jìn)行模塊化施工(預(yù)制件化)和烘烤，然后再運(yùn)往施工現(xiàn)場進(jìn)行整體組裝，甚至以組裝好的整體形式運(yùn)輸至現(xiàn)場，成為了目前輕質(zhì)澆注料應(yīng)用的主流技術(shù)路線。

4、然而，這一技術(shù)路線的順利實施對輕質(zhì)澆注料的早期強(qiáng)度提出了更高的要求。一般而言，輕質(zhì)澆注料的體積密度越小，其烘干后的強(qiáng)度也相應(yīng)較低。例如體積密度小于1.0g/cm3的110℃×24h的常溫耐壓強(qiáng)度約為2-5mpa；體積密度1.4-1.7g/cm3的輕質(zhì)澆注料110℃×24h的常溫耐壓強(qiáng)度也只有20mpa左右。隨著技術(shù)的進(jìn)步，高強(qiáng)輕質(zhì)澆注料的烘干后強(qiáng)度也僅能達(dá)到40mpa左右，這仍較難很好地滿足預(yù)制化生產(chǎn)輕質(zhì)澆注料模塊對其早期強(qiáng)度的需求，特別是模塊尺寸的不斷增大和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化程度提高都需要有較高的強(qiáng)度作為可實現(xiàn)前提。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述技術(shù)問題，提供一種能夠提高輕質(zhì)澆注料的烘干和燒成后強(qiáng)度的輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑及其制備方法。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑，包括28～60重量份的鋁礬土、13～30重量份的增塑劑、25～35重量份的復(fù)合結(jié)合劑、0.5～2重量份的復(fù)合分散劑以及1.5～5重量份的稀土；

3、其中，所述鋁礬土的粒度低于0.075mm，且al2o3的含量超過70％。

4、在其中一個實施例中，所述增塑劑的粒度低于0.075mm，且至少包括塑性黏土、膨潤土、滑石粉、氧化物超細(xì)粉的一種或多種組合。

5、在其中一個實施例中，所述增塑劑的塑性指數(shù)超過17，且當(dāng)所述增塑劑中具有粒徑超過0.075mm的顆粒時，所述粒徑超過0.075mm的顆粒含量不超過所述增塑劑總質(zhì)量的50％。

6、在其中一個實施例中，所述復(fù)合結(jié)合劑的粒度低于0.025mm，且至少包括ρ-al2o3、磷酸二氫鋁、硫酸鋁、耐火粘土、硅酸鹽、糊精、羧基甲醚纖維素的一種或多種組合。

7、在其中一個實施例中，所述復(fù)合分散劑至少包括聚羧酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽、檸檬酸、萘磺酸鹽甲醛共聚物、三聚氰胺甲醛、磺酸基烯羥共聚物、醚基聚羧酸酯類兩性分散劑的一種或多種組合。

8、在其中一個實施例中，所述復(fù)合分散劑為多功能的小分子或高分子化合物，含有活性基團(tuán)，所述活性基團(tuán)至少包括羥基、醌基以及羧基。

9、在其中一個實施例中，所述復(fù)合分散劑由非離子型表面活性劑和離子型分散劑復(fù)合而成，所述非離子型表面活性劑具有體積限制效應(yīng)和滲透效應(yīng)，所述離子型分散劑的吸附模型包括尾式吸附模型、環(huán)式吸附模型、臥式吸附模型以及架橋吸附模型。

10、在其中一個實施例中，所述稀土至少包括鑭、鈰、釹、釤、銪、釓、鋱和鏑的一種或多種組合。

11、第二方面，本發(fā)明提供了一種輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑的制備方法，用于制備第一方面所述的輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑，所述方法包括：

12、將28～60重量份的鋁礬土、13～30重量份的增塑劑以及25～35重量份的復(fù)合結(jié)合劑投料至密封混煉機(jī)中混煉，得到第一混合物；

13、向所述第一混合物中加入0.5～2重量份的復(fù)合分散劑混煉，以使所述復(fù)合分散劑與所述第一混合物中的各組分充分分散融合，得到第二混合物；

14、向所述第二混合物中加入1.5～5重量份的稀土持續(xù)混煉，混煉均勻后，得到所述輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑；

15、其中，所述鋁礬土的粒度低于0.075mm，且al2o3的含量超過70％。

16、在其中一個實施例中，所述增塑劑的粒度低于0.075mm，且至少包括塑性黏土、膨潤土、滑石粉、氧化物超細(xì)粉的一種或多種組合；

17、所述復(fù)合結(jié)合劑的粒度低于0.025mm，且至少包括ρ-al2o3、磷酸二氫鋁、硫酸鋁、耐火粘土、硅酸鹽、糊精、羧基甲醚纖維素的一種或多種組合；

18、所述復(fù)合分散劑至少包括聚羧酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽、檸檬酸、萘磺酸鹽甲醛共聚物、三聚氰胺甲醛、磺酸基烯羥共聚物、醚基聚羧酸酯類兩性分散劑的一種或多種組合；

19、所述稀土至少包括鑭、鈰、釹、釤、銪、釓、鋱和鏑的一種或多種組合。

20、上述輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑及其制備方法，具有以下優(yōu)點：

21、(1)通過添加復(fù)合分散劑和稀土成分，改善了澆注料的理化性能，增強(qiáng)了輕質(zhì)耐火澆注料的常溫耐壓、抗折以及高溫耐壓、抗折強(qiáng)度。

22、(2)能均勻分散到澆注料內(nèi)部，與澆注料中水泥水化的副產(chǎn)物發(fā)生二次反應(yīng)，生成大量的二氧化硅凝膠，生成的凝膠能堵塞澆注料內(nèi)部毛細(xì)微孔，從而增加澆注料內(nèi)部的密實性，耐壓強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度和耐磨性能顯著增強(qiáng)。

23、(3)能顯著增強(qiáng)輕質(zhì)耐火澆注料常溫抗折、耐壓強(qiáng)度，在同等試驗條件下，添加該增強(qiáng)劑，110℃×24h抗折強(qiáng)度增加3-5兆帕以上，110℃×24h耐壓強(qiáng)度增加10兆帕以上。

24、(4)能顯著增強(qiáng)輕質(zhì)耐火澆注料高溫抗折和耐壓強(qiáng)度，在同等試驗條件下，添加該增強(qiáng)劑，(1400℃以上)×3h抗折強(qiáng)度增加8-10兆帕，(1400℃以上)×3h耐壓強(qiáng)度增加15-20兆帕以上。

25、(5)使用方法簡單，直接加入澆注料中攪拌均勻即可使用。

技術(shù)特征：

1.一種輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑，其特征在于，包括28～60重量份的鋁礬土、13～30重量份的增塑劑、25～35重量份的復(fù)合結(jié)合劑、0.5～2重量份的復(fù)合分散劑以及1.5～5重量份的稀土；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑，其特征在于，所述增塑劑的粒度低于0.075mm，且至少包括塑性黏土、膨潤土、滑石粉、氧化物超細(xì)粉的一種或多種組合。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑，其特征在于，所述增塑劑的塑性指數(shù)超過17，且當(dāng)所述增塑劑中具有粒徑超過0.075mm的顆粒時，所述粒徑超過0.075mm的顆粒含量不超過所述增塑劑總質(zhì)量的50％。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑，其特征在于，所述復(fù)合結(jié)合劑的粒度低于0.025mm，且至少包括ρ-al2o3、磷酸二氫鋁、硫酸鋁、耐火粘土、硅酸鹽、糊精、羧基甲醚纖維素的一種或多種組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑，其特征在于，所述復(fù)合分散劑至少包括聚羧酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽、檸檬酸、萘磺酸鹽甲醛共聚物、三聚氰胺甲醛、磺酸基烯羥共聚物、醚基聚羧酸酯類兩性分散劑的一種或多種組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑，其特征在于，所述復(fù)合分散劑為多功能的小分子或高分子化合物，含有活性基團(tuán)，所述活性基團(tuán)至少包括羥基、醌基以及羧基。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑，其特征在于，所述復(fù)合分散劑由非離子型表面活性劑和離子型分散劑復(fù)合而成，所述非離子型表面活性劑具有體積限制效應(yīng)和滲透效應(yīng)，所述離子型分散劑的吸附模型包括尾式吸附模型、環(huán)式吸附模型、臥式吸附模型以及架橋吸附模型。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑，其特征在于，所述稀土至少包括鑭、鈰、釹、釤、銪、釓、鋱和鏑的一種或多種組合。

9.一種輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑的制備方法，用于制備權(quán)利要求1至8任一項所述的輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑，其特征在于，所述方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于，所述增塑劑的粒度低于0.075mm，且至少包括塑性黏土、膨潤土、滑石粉、氧化物超細(xì)粉的一種或多種組合；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及輕質(zhì)耐火澆注料增強(qiáng)劑及其制備方法，包括28～60重量份的鋁礬土、13～30重量份的增塑劑、25～35重量份的復(fù)合結(jié)合劑、0.5～2重量份的復(fù)合分散劑以及1.5～5重量份的稀土。鋁礬土的粒度低于0.075mm，且Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;的含量超過70％。該增強(qiáng)劑通過添加復(fù)合分散劑和稀土成分，改善了澆注料的理化性能，增強(qiáng)了輕質(zhì)耐火澆注料的常溫耐壓、抗折以及高溫耐壓、抗折強(qiáng)度。另外，其能均勻分散到澆注料內(nèi)部與澆注料中水泥水化的副產(chǎn)物發(fā)生二次反應(yīng)，生成大量的二氧化硅凝膠，生成的凝膠能堵塞澆注料內(nèi)部毛細(xì)微孔，從而增加澆注料內(nèi)部的密實性，耐壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和耐磨性能顯著增強(qiáng)。

技術(shù)研發(fā)人員：樊海強(qiáng),張為民,尹玉成,夏忠鋒,劉志強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖北省中耐新材科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9