專利名稱：一種剛玉-莫來石澆注制品及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于鈦白粉行業(yè)的剛玉-莫來石制品及其制備方法，具體地說，是涉及一種添加SiO2納米粉、Al2O3納米粉、紅柱石精礦細粉和高效減水劑的剛玉-莫來石澆注制品及其制備方法。

背景技術(shù)：
在鈦白粉生產(chǎn)行業(yè)需用到一種形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整體性要求較高的大型耐火爐襯材料，該材料的使用特點是耐高溫、耐腐蝕、耐高壓、抗沖刷，并且還要有很好的體積穩(wěn)定性和抗熱震性能，綜合考慮認(rèn)為性價比合理、易于成型且能滿足鈦白粉生產(chǎn)使用條件的耐火材料是低水泥結(jié)合的剛玉-莫來石澆注制品。
低水泥耐火澆注制品是20世紀(jì)后期得到迅猛發(fā)展的新一代耐火材料，它集多種耐火澆注料的優(yōu)點于一身，具有高密度、高強度、低氣孔、耐磨損、耐熱震、抗侵蝕和抗?jié)B透等特點，同時還具有體積穩(wěn)定性強和施工用水量低等特性被廣泛應(yīng)用，使用效果較好和社會經(jīng)濟效益顯著。而且隨著優(yōu)質(zhì)、高性能、高品味原料的不斷涌現(xiàn)，高效減水劑、添加劑及結(jié)合劑等的引入，粒度分布范圍的優(yōu)化，新型混料設(shè)備、施工設(shè)備及先進施工方法的采用，不定性耐火材料在材質(zhì)、品種、性能、施工、應(yīng)用等方面的發(fā)展十分活躍，新產(chǎn)品層出不窮。特別是二氧化硅氧化鋁微粉等的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的高水泥結(jié)合澆注料向低水泥(超低水泥或無水泥)、低水分的澆注料方向發(fā)展，基本原理是用超微粉部分地代替水泥，取代了水和水泥顆粒的結(jié)合，使低水泥澆注料易于流動，用水量減少，氣孔率降低，密度和強度得以增加。
近年來發(fā)展起來的納米技術(shù)、高效分散技術(shù)的不斷推廣和應(yīng)用，以及表面活性理論、分散體系的穩(wěn)定性理論(DLVO理論)及微裂紋擴展理論等基礎(chǔ)研究的加強，在指導(dǎo)耐火澆注制品的成型和改善耐火澆注制品的性能方面，特別是流變性、燒結(jié)性、高溫穩(wěn)定性、抗熱震性及抗侵蝕、抗?jié)B透性上效果十分顯著。


發(fā)明內(nèi)容
為了解決應(yīng)用技術(shù)中的問題，擴大耐火澆注制品的應(yīng)用范圍，本發(fā)明提供了一種剛玉-莫來石澆注制品。
本發(fā)明使用了粒度＜50nm的SiO2納米粉和粒度＜80nm的Al2O3納米粉，并引入紅柱石精礦細粉和高效減水劑，開發(fā)了一種能在1700℃高溫下長期使用，抗折和耐壓強度較高，耐沖刷，耐侵蝕，并經(jīng)得起溫度劇烈變化的高熱震剛玉-莫來石澆注制品。
本發(fā)明同時提供一種上述剛玉-莫來石澆注制品的制備方法。
本發(fā)明提出的一種剛玉-莫來石澆注制品，其特征在于該制品以粒度為5-0.076mm的的電熔白剛玉顆粒、粒度＜0.063mm的電熔白剛玉細粉、粒度＜3mm的電熔莫來石顆粒、粒度＜3μm的α-Al2O3微粉、粒度＜1μm的SiO2微粉、粒度＜0.063mm的紅柱石細粉及水泥為主要原料，以粒度＜50nm的SiO2納米粉和粒度＜80nm的Al2O3納米粉為添加劑，同時引入適量的高效減水劑； 本發(fā)明所述的剛玉-莫來石澆注制品的組成(質(zhì)量百分比) 電熔白剛玉顆粒 52～68％ 電熔白剛玉細粉 7～15％ 電熔莫來石顆粒 8～10％ α-Al2O3微粉 6～10％ SiO2微粉 1～3％ 紅柱石細粉 3～5％ 水泥 3～5％ SiO2納米粉 0.5～2％ Al2O3納米粉 0.5～3％ 減水劑(外加) 0.05～0.2％ 本發(fā)明中電熔白剛玉的化學(xué)成分要求為Al2O3≥99.0％；SiO2微粉采用的是進口微粉，其化學(xué)成分要求為SiO2≥97.5％；水泥采用的是純鋁酸鈣水泥，其化學(xué)成分要求為Al2O3≥70.0％；電熔莫來石采用的是經(jīng)過酸洗除鐵后的原料，其化學(xué)成分要求為Al2O3+SiO2≥98.0％；紅柱石細粉采用是紅柱石精礦，其化學(xué)成分要求為Al2O3+SiO2≥98.8％；SiO2納米粉的化學(xué)成分要求為SiO2≥99.9％；Al2O3納米粉化學(xué)成分要求為Al2O3≥99.9％。
所述高效減水劑指的是聚羧酸型高效減水劑、氨基磺酸鹽系高效減水劑或萘系高效減水劑。
本發(fā)明制品中Al2O3總的質(zhì)量百分比要求大于90％。
上述剛玉-莫來石制品的制備方法，包括如下步驟 (1)基質(zhì)粉料的預(yù)混合將所述的細粉，包括電熔白剛玉細粉、α-Al2O3微粉、SiO2微粉、紅柱石精礦細粉、水泥、SiO2納米粉、Al2O3納米粉、高效減水劑按照設(shè)定的比例，放入球磨機中混合30-50分鐘，以使SiO2納米粉和Al2O3納米粉充分混合均勻，混好的基質(zhì)粉料密封保存后待用； (2)將稱取好的電熔白剛玉顆粒、電熔莫來石顆粒和預(yù)先混合好的基質(zhì)粉料放入強制式攪拌機中混合5～10分鐘，外加占物料總重量4～6％的水混合攪拌均勻后，注入清潔干凈并固定好的模具中，放在振動臺上震動成型或使用振動棒分層震動成型，待表面泛漿后即可； (3)澆注成型后養(yǎng)護2～4天脫模，隨后在110～130℃溫度下干燥24～48小時，待水分充分排出后，將制品在梭式窯中于1550℃燒成，燒后的制品經(jīng)揀選和包裝后即可使用。
本發(fā)明具有以下優(yōu)異的性能和特點 (1)由于采用SiO2納米粉和Al2O3納米粉的使用，使得納米粉部分地代替水泥，取代水和水泥的結(jié)合變得更加容易，降低了澆注制品的氣孔率，并使低溫密度和強度得以增加；由于SiO2納米粉和Al2O3納米粉的粒度更細、活性更大，前期預(yù)混合時分布更均勻的特點，高溫處理時，使得澆注制品的燒結(jié)變得更加容易，其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的莫來石化更加均勻，有利于提高澆注制品的高溫密度、強度和熱震穩(wěn)定性，進而改善澆注制品的抗沖刷和抗侵蝕性能，提高了其使用壽命。
(2)高效減水劑的使用，大大減少了澆注料的加水量，一方面改善了低水泥澆注料的流動性；另一方面增加了澆注料的致密度，提高了機械強度。
(3)利用紅柱石和電熔白剛玉、電熔莫來石熱膨脹性能不一致產(chǎn)生的微裂紋，提高澆注制品的熱震穩(wěn)定性；同時利用紅柱石高溫莫來石化產(chǎn)生的尺寸膨脹來消除剛玉-莫來石澆注制品因燒結(jié)產(chǎn)生的尺寸收縮，以便于減小澆注制品的尺寸變化和改善澆注制品的高溫體積穩(wěn)定性。

具體實施例方式 以下非限定性實施例用于詳細解釋本發(fā)明的生產(chǎn)工藝和技術(shù)方案。在這些實施例中，制品的性能多采用國家標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進行測定，如體積密度、顯氣孔率、線變化率、耐壓強度和熱震穩(wěn)定性等。
實施例1各組分的質(zhì)量百分比為0.076-5mm的電熔白剛玉顆粒57％、＜0.063mm的電熔白剛玉細粉13％、1-3mm的電熔莫來石顆粒10％、粒度＜3μm活性α-Al2O3微粉7％、粒度＜1μm的SiO2微粉2.5％、粒度＜50nm的SiO2納米粉0.5％、粒度＜80nm的Al2O3納米粉為2％、＜0.047mm的紅柱石精礦細粉為3％、純鋁酸鈣水泥5％、聚羧酸型(ECONEXEPC150型)高效減水劑0.05％(外加)。
上述剛玉-莫來石制品的制備方法，包括如下步驟 (1)基質(zhì)粉料的預(yù)混合將所述的細粉，包括電熔白剛玉細粉、α-Al2O3微粉、SiO2微粉、紅柱石精礦細粉、水泥、SiO2納米粉、Al2O3納米粉、高效減水劑按照設(shè)定的比例，放入球磨機中混合40分鐘，以使SiO2納米粉和Al2O3納米粉充分混合均勻，混好的基質(zhì)粉料密封保存后待用； (2)將稱取好的電熔白剛玉顆粒、電熔莫來石顆粒和預(yù)先混合好的基質(zhì)粉料放入強制式攪拌機中混合10分鐘，外加占物料總重量5％的水混合攪拌均勻后，注入清潔干凈并固定好的模具中，放在振動臺上震動成型或使用振動棒分層震動成型，待表面泛漿后即可； (3)澆注成型后養(yǎng)護2天脫模，隨后在110℃溫度下干燥48小時，待水分充分排出后，將制品在梭式窯中于1550℃燒成，燒后的制品經(jīng)揀選和包裝后即可使用。
實施例2各組分的質(zhì)量百分比為0.076-5mm的電熔白剛玉顆粒59％、＜0.063mm的電熔白剛玉細粉15％、0-1mm的電熔莫來石顆粒8％、粒度＜3μm活性α-Al2O3微粉6％、粒度＜1μm的SiO2微粉2％、粒度＜50nm的SiO2納米粉1％、粒度＜80nm的Al2O3納米粉為1％、＜0.047mm的紅柱石精礦細粉為3％、純鋁酸鈣水泥5％、氨基磺酸鹽系(YFN-201型)高效減水劑0.1％(外加)。
實施例3各組分的質(zhì)量百分比為0.076-5mm的電熔白剛玉顆粒57％、＜0.063mm的電熔白剛玉細粉10％、0-1mm的電熔莫來石顆粒10％、、粒度＜3μm活性α-Al2O3微粉10％、粒度＜1μm的SiO2微粉2％、粒度＜50nm的SiO2納米粉1.5％、粒度＜80nm的Al2O3納米粉為1.5％、＜0.047mm的紅柱石精礦細粉為3％、純鋁酸鈣水泥5％、萘系高效減水劑(FDN)0.2％(外加)。
實施例4各組分的質(zhì)量百分比為0.076-5mm的電熔白剛玉顆粒63％、＜0.063mm的電熔白剛玉細粉8％、1-3mm的電熔莫來石顆粒8％、粒度＜3μm活性α-Al2O3微粉7％、粒度＜1μm的SiO2微粉1％、粒度＜50nm的SiO2納米粉2％、粒度＜80nm的Al2O3納米粉為3％、＜0.047mm的紅柱石精礦細粉為5％、純鋁酸鈣水泥3％、聚羧酸型高效減水劑(HK-1型)0.15％(外加)。
實施例5各組分的質(zhì)量百分比為0.076-5mm的電熔白剛玉顆粒61％、＜0.063mm的電熔白剛玉細粉7％、0-1mm的電熔莫來石顆粒9％、粒度＜3μm活性活性α-Al2O3微粉10％、粒度＜1μm的SiO2微粉3％、粒度＜50nm的SiO2納米粉1.5％、粒度＜80nm的Al2O3納米粉為0.5％、＜0.047mm的紅柱石精礦細粉為5％、純鋁酸鈣水泥3％、氨基磺酸鹽系高效減水劑(ZX-B型)0.1％(外加)。
實施例2～5的制備方法同實施例1。
性能指標(biāo)見下表
權(quán)利要求
1.一種剛玉-莫來石澆注制品，其特征在于該制品以粒度為5-0.076mm的的電熔白剛玉顆粒、粒度＜0.063mm的電熔白剛玉細粉、粒度＜3mm的電熔莫來石顆粒、粒度＜3μm的α-Al2O3微粉、粒度＜1μm的SiO2微粉、粒度＜0.063mm的紅柱石細粉及水泥為主要原料，以粒度＜50nm的SiO2納米粉和粒度＜80nm的Al2O3納米粉為添加劑，同時引入適量的高效減水劑；
本發(fā)明所述的剛玉-莫來石澆注制品的組成及質(zhì)量百分比為
電熔白剛玉顆粒 52～68％
電熔白剛玉細粉 7～15％
電熔莫來石顆粒 8～10％
α-Al2O3微粉 6～10％
SiO2微粉 1～3％
紅柱石細粉 3～5％
水泥 3～5％
SiO2納米粉 0.5～2％
Al2O3納米粉0.5～3％
減水劑(外加) 0.05～0.2％。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種剛玉-莫來石澆注制品，其特征在于本發(fā)明中電熔白剛玉的化學(xué)成分要求為Al2O3≥99.0％；SiO2微粉采用的是進口微粉，其化學(xué)成分要求為SiO2≥97.5％；水泥采用的是純鋁酸鈣水泥，其化學(xué)成分要求為Al2O3≥70.0％；電熔莫來石采用的是經(jīng)過酸洗除鐵后的原料，其化學(xué)成分要求為Al2O3+SiO2≥98.0％；紅柱石細粉采用是紅柱石精礦，其化學(xué)成分要求為Al2O3+SiO2≥98.8％；SiO2納米粉的化學(xué)成分要求為SiO2≥99.9％；Al2O3納米粉化學(xué)成分要求為Al2O3≥99.9％。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種剛玉-莫來石澆注制品，其特征在于所述高效減水劑指的是聚羧酸型高效減水劑或氨基磺酸鹽系高效減水劑或萘系高效減水劑。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種剛玉-莫來石澆注制品，其特征在于本發(fā)明制品中Al2O3總的質(zhì)量百分比大于90％。
5.權(quán)利要求1所述剛玉-莫來石澆注制品的制備方法，其特征在于所述制備方法包括如下步驟
(1)基質(zhì)粉料的預(yù)混合將所述的細粉，包括電熔白剛玉細粉、α-Al2O3微粉、SiO2微粉、紅柱石精礦細粉、水泥、SiO2納米粉、Al2O3納米粉、高效減水劑按照設(shè)定的比例，放入球磨機中混合30-50分鐘，以使SiO2納米粉和Al2O3納米粉充分混合均勻，混好的基質(zhì)粉料密封保存后待用；
(2)將稱取好的電熔白剛玉顆粒、電熔莫來石顆粒和預(yù)先混合好的基質(zhì)粉料放入強制式攪拌機中混合5～10分鐘，外加占物料總重量4～6％的水混合攪拌均勻后，注入清潔干凈并固定好的模具中，放在振動臺上震動成型或使用振動棒分層震動成型，待表面泛漿后即可；
(3)澆注成型后養(yǎng)護2～4天脫模，隨后在110～130℃溫度下干燥24～48小時，待水分充分排出后，將制品在梭式窯中于1550℃燒成，燒后的制品經(jīng)揀選和包裝后即可使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于鈦白粉行業(yè)的剛玉-莫來石澆注制品及其制備方法，本發(fā)明使用了粒度＜50nm的SiO2納米粉和粒度＜80nm的Al2O3納米粉作為添加劑，并引入紅柱石精礦細粉和高效減水劑，開發(fā)了一種能在1700℃高溫下長期使用，抗折和耐壓強度較高，耐沖刷，耐侵蝕，并經(jīng)得起溫度劇烈變化的高熱震剛玉-莫來石制品。
文檔編號C04B35/622GK101691305SQ200910172488
公開日2010年4月7日 申請日期2009年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月1日
發(fā)明者譚清華, 耿可明, 吳愛軍, 朱德先, 張濤, 胡飄, 王晗, 張亞棟, 呂世坪 申請人:中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司