一種低成本耐磨耐火澆注料的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及耐火澆注料技術領域，特別涉及一種耐磨性良好的耐火澆注料。
【背景技術】
[0002]窯爐是用耐火材料砌成的用以煅燒物料或燒成制品的設備。在建材、冶金、化工、環(huán)保等許多生產(chǎn)行業(yè)中，廣泛地使用回轉圓設備對固體物料進行機械、物理或化學處理，這類設備被稱為回轉窯。在社會生產(chǎn)中，回轉窯的作用非常重要，民間就流傳“只要大窯轉，就有千千萬”的民謠?；剞D窯是水泥生產(chǎn)中的主機，俗稱水泥工廠的“心臟”;建材行業(yè)中，回轉窯除鍛燒水泥熟料外，還用來鍛燒粘土、石灰石和進行礦渣烘干等；耐火材料生產(chǎn)中，采用回轉窯鍛燒原料，使其尺寸穩(wěn)定、強度增加，再加工成型；有色和黑色冶金中，鐵、鋁、銅、鋅、錫、鎳、鎢、鉻、銼等金屬以回轉窯為冶煉設備，對礦石、精礦、中間物等進行燒結、焙燒；選礦過程中，用回轉窯對貧鐵礦進行磁化焙燒，使礦石原來的弱磁性改變?yōu)閺姶判裕岳诖胚x；化學工業(yè)中，用回轉窯生產(chǎn)蘇打，鍛燒磷肥、硫化鋇等。在回轉窯的設計中，窯體各部分耐火材料的選擇十分重要。設計者應根據(jù)窯體各部分所受熱應力、機械力等具體情況的不同，選擇不同的耐火材料。
[0003]例如，新型水泥干法窯的窯尾、蓖冷機和三次風管的工作溫度沒有窯口等部位的工作溫度高，但受到窯料強烈的磨擦及氣流中塵粒的沖刷、剝蝕，是最易受到磨損的部位，因此應使用耐磨性良好的耐磨材料。
[0004]目前，在耐磨澆注料領域，現(xiàn)有技術主要依靠在澆注料中添加剛玉、碳化硅等高硬度物質使不定形耐火材料獲得良好的耐磨性。對于在高溫下使用的材料，到也無可非議。但對于中低溫使用的耐火材料這既浪費了資源，又增加了成本。所以，需要開發(fā)一種價格低廉而中低溫條件下又具有良好耐磨性的耐火澆注料，以代替目前廣泛使用的剛玉耐磨澆注料。
[0005]CN101885617A公開了一種采用鞏土基均質料制備的耐磨抗侵蝕燒注料及其方法，屬于耐火澆注料技術領域。本發(fā)明利用礬土基均質料化學成分、結構均一、性能穩(wěn)定、主晶相為莫來石，線性變化小，微觀上晶體相互穿插形成具有優(yōu)良的高溫強度，同時又具有一定柔韌性等特點，來改善目前高鋁礬土質澆注料中溫強度低、耐磨耐堿侵蝕性差的缺點，有效的解決了目前高鋁質和剛玉質澆注料中溫強度低，耐磨耐堿、氯、硫侵蝕性能差的問題。制備一種中溫性能優(yōu)異的耐磨抗侵蝕澆注料。優(yōu)點在于，施工加水量波動小、使用性能穩(wěn)定，減少了局部損蝕的幾率，延長使用壽命；廣泛的應用于干法水泥窯窯門罩、篦冷機、三次風管、分解爐以及其他陶瓷、石化等熱工窯爐的相關部位。但強度和耐磨性不是很理想，燒結能力差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種低成本耐磨耐火澆注料。
[0007]本發(fā)明所述的低成本耐磨耐火澆注料是通過以特級礬土作為粗骨料，碳化硅和剛玉作細骨料，剛玉強化基質，添加活性氧化鋁微粉加速固相反應，經(jīng)過中溫熱處理形成鈣長石-六鋁酸鈣-剛玉復合結合相，提高澆注料的中溫燒后強度，增強耐火澆注料的中溫耐磨性，從而達到以部分礬土代替剛玉，降低原料成本，又不影響材料機械強度和耐磨性的目的。
[0008]具體的，本發(fā)明是通過如下技術方案實施的:
一種低成本耐磨耐火澆注料，包括粗骨料、細骨料、微粉和外加劑，其特征在于:粗骨料為特級礬土 ；細骨料包括特級礬土、碳化硅和剛玉；微粉包括活性氧化鋁微粉、礬土微粉、純鋁酸鈣水泥、白泥；外加劑包括耐熱鋼纖維、有機纖維、解凝劑和水。
[0009]所述粗骨料和細骨料中特級礬土中A1203含量大于80% ;優(yōu)選地，粗骨料中特級鞏土粒徑不小于1mm。
[0010]所述細骨料中各組分的粒徑大小為lmm-0.01mm ;優(yōu)選地，所述剛玉為耐火材料剛玉，優(yōu)選電熔剛玉。
[0011]所述微粉中各組分的粒徑不大于0.01_。
[0012]所述活性氧化鋁微粉為耐火材料活性氧化鋁微粉，特別優(yōu)選理化性質為d5。(
2.0 μ m、真密度彡3.95g/cm3、Na20小于等于0.1 %的活性氧化鋁微粉；優(yōu)選地，所述礬土微粉為細度不低于600目的鋁礬土微粉。
[0013]所述解凝劑選自磷酸鹽，優(yōu)選三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉中的1種或至少2中的組合。
[0014]所述有機纖維為耐火材料防爆有機纖維。
[0015]所述低成本耐磨耐火澆注料，以粗骨料、細骨料和微粉的質量之和為100%計，包括以下組分:
8_3mm 特級鞏土1-15%
3-lmm 特級礬土35-55%
1-0.09mm 特級鞏土1-15%
1-0.088mm 碳化石圭1-10%
<0.088mm 剛玉15-25%
活性氧化鋁微粉1-8%
礬土微粉1-5%
純鋁酸鈣水泥3-15%
白泥1-5%
耐熱鋼纖維1_5%
有機纖維0.1-0.3%
解凝劑0.1-0.5%
水3-5%
優(yōu)選地，本發(fā)明選用A1203含量大于85%的特級礬土，例如含量為86%、87%、88%、89%、90%、95%等等。本發(fā)明所述特級礬土的各組分及相關性質為:A1203含量大于85%, CaO含量小于0.6, Fe203含量小于1.4,耐火度大于1790,體積密度大于3.6。
[0016]剛玉是一種由氧化鋁(A1203 )的結晶形成的寶石，在耐火耐高溫材料領域，最常見的是電熔剛玉和燒結剛玉。燒結剛玉指以煅燒氧化鋁為原料，經(jīng)磨細制成料球或坯體，在1750-1900°C的高溫下燒結而成的耐火熟料，具有體密大、氣孔率低、高溫下有極好的抗熱震性和抗爐渣侵蝕性，晶粒強度高的特點。電熔剛玉磚是在電弧爐中將氧化鋁熔融后澆鑄到指定的特定形狀的模型中，通過退火保溫，再通過金剛石磨具的加工，得到電熔剛玉磚。
[0017]碳化硅，具有耐腐蝕、耐高溫、強度大、導熱性能良好、抗沖擊等特性。本發(fā)明中加入碳化硅是利用其高導熱性來提高材料的抗熱震性，并通過碳化硅的氧化，在耐火材料表面形成一層Si02沉積物，封堵氣孔而提高抗侵蝕性。本發(fā)明所用碳化硅為市售耐火材料，可通過市售獲得。
[0018]氧化鋁微粉分子式是A1203，經(jīng)電弧爐高溫熔融再結晶而成的一種高純度晶體，色澤潔白，其化學穩(wěn)定性好，硬度7.5，韌性低。普通的氧化鋁微粉難以燒結造成現(xiàn)有澆注料的燒結能力較差。通常，低水泥澆注料的水泥摻量為7%左右，白泥摻量為4-5%左右，水泥和白泥反應形成11-13%的鈣長石。在1100°C以下，普通的氧化鋁微粉難以燒結，澆注料中結合相的總量只有11-13%，因沒有足夠的結合相粘結骨料和粉料，耐火澆注料的中溫強度不高，耐磨性較差，使用壽命不長。
[0019]活性氧化鋁的主晶相為α-A1203，在整個溫度范圍不存在伴隨體積收縮的相變反應，反應生成六鋁酸鈣本身是一個體積膨脹的過程。因此采用中溫燒結性良好的活性氧化鋁微粉代替普通氧化鋁微粉，澆注的耐火澆注料顯氣孔率小，同時將結合劑的成分組成點從Ca0_Al203 -Si02 二兀系統(tǒng)剛玉-莫來石_ I丐長石相區(qū)(出現(xiàn)液相溫度為151CTC )移入剛玉-六鋁酸鈣-鈣長石相區(qū)(出現(xiàn)液相溫度為1400°C )。由此，在1100°C以下耐火澆注料能夠充分燒結，形成致密的組織結構，獲得良好的強度和耐磨性。
[0020]本發(fā)明所用活性氧化鋁微粉為市售耐火材料，特別優(yōu)選的理化性質為d50 (
2.(^!11、真密度> 3.95g/cm3、Na20小于等于0.1 %的活性氧化鋁微粉。所述活性氧化鋁微粉可通過市售獲得。
[0021]純鋁酸鈣水泥，又稱純鋁酸鈣水泥，是以鋁礬土和石灰石為原料，經(jīng)煅燒制得的以鋁酸鈣為主要成分、氧化鋁含量約50%的熟料，再磨制成的水硬性膠凝材料。純鋁酸鈣水泥常為黃或褐色，也有呈灰色的。純鋁酸鈣水泥的主要礦物成為鋁酸一鈣(Ca0.A1203，簡寫CA)及其他的鋁酸鹽，以及少量的硅酸二鈣(2Ca0.Si02)等。純鋁酸鈣水泥分為CA-50、CA-60、CA-70、CA-80四個類型，CA-70、CA-80稱為純純鋁酸鈣水泥。在含水泥的澆注料中，水泥的作用是:通過水化反應賦予澆注料足夠的施工時間；高溫下與A1203反應形成六鋁酸鈣而使?jié)沧⒘袭a(chǎn)生陶瓷結合。本發(fā)明所用水泥為純鋁酸鈣水泥，所述純鋁酸鈣水泥為市售耐火材料，可通過市售獲得。
[0022]白泥是在冶煉硅鐵合金和工業(yè)硅時產(chǎn)生的Si02和Si氣體與空氣中的氧氣迅速氧化并冷凝而形成的一種超細硅質粉體材料。本發(fā)明中加入白泥可以為形成莫來石提供二氧化硅的來源。
[0023]為了在澆注過程中使?jié)沧⒘铣尚螘r細粉、微粉能