專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種不被鋁液潤(rùn)濕熔融石英耐火澆注料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域，主要涉及一種不被鋁液潤(rùn)濕熔融石英耐火澆注料的制備方法。
背景技術(shù)：
：鋁液本身熔點(diǎn)約為66(TC，鋁熔煉爐內(nèi)鋁液和鋁合金化的溫度700-90(TC，鋁及其鋁合金中的鎂、硅與鋅等活潑性很高，很易與耐火材料中的一些元素反應(yīng)而受到耐火材料污染。因此要求鋁液接觸的耐火材料應(yīng)具有良好化學(xué)穩(wěn)定性能。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>金屬鋁及鋁合金不僅化學(xué)活性高，而且其熔液的流動(dòng)性極好，鋁熔液在75(TC時(shí)的粘度僅為0.104Pas，與2(TC時(shí)水的粘度(0.lPas)相當(dāng)接近，鋁液對(duì)耐火材料的浸潤(rùn)性較好，很容易通過(guò)氣孔滲透到耐火材料中，其易向爐襯內(nèi)部滲透，從而引起耐火材料的損毀。因此要求鋁液接觸的耐火材料應(yīng)具有良好的抗鋁液潤(rùn)濕性。目前熔鋁爐使用的不定形材料包括低水泥鋁硅系澆注料、碳化硅澆注料、熔融石英澆注料和可塑料等，各類(lèi)材料各有特點(diǎn)，鋁硅系低水泥澆注料成本較低，強(qiáng)度較高，體積穩(wěn)定性較好，廣泛使用在熔鋁爐門(mén)門(mén)欄、門(mén)框、爐頂和爐底；碳化硅質(zhì)澆注料強(qiáng)度較高，熱震穩(wěn)定性和體積穩(wěn)定性很好，抗鋁液浸潤(rùn)性也很好，在流鋁口部位使用；可塑料主要應(yīng)用于燒嘴周邊、測(cè)溫口周邊、進(jìn)鋁口周邊、出鋁口周邊等開(kāi)口部位。熔融石英澆注料熱震穩(wěn)定性很好，熱膨脹較小，體積密度較低，導(dǎo)熱系數(shù)小，便于保溫，降低熱損耗。主要使用在流鋁槽、閘板等部位。但熔融石英澆注料Si(^含量高，易與鋁液中各種元素反應(yīng)，抗鋁液浸潤(rùn)性需要改善。研究時(shí)在控制熔融石英含量的基礎(chǔ)上(>60%)，添加a-Al203微粉和硅灰增加熔融石英澆注料的強(qiáng)度和致密性，添加抗鋁液浸潤(rùn)劑改善抗鋁液的浸潤(rùn)性。公開(kāi)報(bào)導(dǎo)的文獻(xiàn)中，采用如下措施來(lái)改善熔鋁爐不定形材料性能(l)采用防滲劑、在澆注料中加入復(fù)合超細(xì)粉、降低材料中的Si(^含量等措施，研制防滲高強(qiáng)熔鋁爐用耐火澆注料。如采用特級(jí)高鋁礬土為主材質(zhì)，加入氧化物超細(xì)粉、純鋁酸鈣水泥，并添加不潤(rùn)濕耐火組元(SiC、Cr203、BaS04)，研制的澆注料A1A含量為75.6%，用于40噸鋁反射爐；也有熔鋁爐爐墻采用A1203含量>65%的高鋁質(zhì)澆注料，在爐墻渣線(xiàn)部位采用加入抗鋁液浸潤(rùn)成份(碳化硅、氮化硅、硫酸鋇)的剛玉(含量>80%)質(zhì)澆注料，壽命可達(dá)3年；另外也有采用高純氧化鋁板狀剛玉、純鋁酸鈣水泥、特殊解膠劑，并加入二氧化硅微粉和活性氧化鋁微粉，同時(shí)加入不沾鋁劑(未見(jiàn)該物質(zhì)名稱(chēng))，對(duì)抗鋁侵蝕取得較好效果；(2)制備了一種含硅酸鈣和含鋇化合物的漿料，涂敷在澆注料表面，抵抗鋁液的浸潤(rùn)；(3)采用磷酸鹽作為結(jié)合劑的高鋁質(zhì)不定形材料，壽命比原來(lái)延長(zhǎng)23倍；(4)采用主原料為碳化硅、氧化鋁微粉、P41203、硅微粉，制得SiC含量^70%的澆注料。以SiC為主原料，純鋁酸鈣水泥為主結(jié)合劑，Si02超細(xì)粉為輔助結(jié)合劑，金屬硅為防氧化添加劑，以磷酸鹽為減水劑，SiC含量>85.4%，用于熔銅爐；還有碳化硅質(zhì)澆注料以碳化硅顆粒料及藍(lán)晶石族礦物的微粉為主原料制得。5)采用99.99%的石英玻璃為原料，Elken983硅微粉為結(jié)合劑，研究了振動(dòng)澆注成型石英玻璃材料。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種不被鋁液潤(rùn)濕熔融石英耐火澆注料的制備方法，使其具有較低的熱導(dǎo)率，強(qiáng)度高，抗鋁液浸潤(rùn)，其最高使用溫度為IOO(TC，可作為熔鋁爐流鋁槽等耐火材料使用。本發(fā)明的目的采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)—種不被鋁液潤(rùn)濕熔融石英耐火澆注料的制備方法，由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60wt%70wt%的熔融石英作為主材質(zhì)；采用10wt%20wt%的白剛玉粉，4wt%8wt%的鋁酸鈣水泥和3wt%5wt^水合氧化鋁作復(fù)合結(jié)合劑，4wtX10wt^的氧化硅微粉，3wtX6wt^的氧化鋁微粉來(lái)增強(qiáng)基質(zhì)，提高澆注料強(qiáng)度，提高澆注料使用時(shí)的耐沖刷性能；采用BaS04和Na3AlF6作為復(fù)合抗鋁液潤(rùn)濕劑用以防止鋁液對(duì)材料的潤(rùn)濕，其加入量為16wt^，采用外加0.12wt^三聚磷酸鈉和外加0.03wt^六偏磷酸鈉作為分散劑，制備時(shí)先將抗鋁液潤(rùn)濕劑和白剛玉粉按上述質(zhì)量百分比在振動(dòng)磨中共磨30分鐘，使得抗鋁液潤(rùn)濕劑和白剛玉粉預(yù)先充分均化，制成均化粉，再將均化粉按抗鋁液潤(rùn)濕劑和白剛玉粉在熔融石英耐火澆注料共占的比例和其它組分混合均勻，施工攪拌時(shí)外加占原料中重量5%9.5%的水，混練均勻；制備出抗鋁液浸潤(rùn)熔融石英耐火澆注料；其中，所述熔融石英原料的粒度范圍為0.0885mm，所述氧化鋁微粉原料的平均粒度小于5ym，所述氧化硅微粉原料的平均粒度小于1Pm。所述抗鋁液浸潤(rùn)劑中BaS04和Na^lFe的重量百分比為4:1。所述熔融石英中氧化硅的含量^99.9%，體積密度2.2g/cm非晶質(zhì)^99.9%。所述氧化鋁微粉原料中的氧化鋁含量大于99%;氧化硅微粉原料中的氧化硅含量91%97%。所述白剛玉粉中A1203>98.5%，《0.044mm。本發(fā)明中抗鋁液浸潤(rùn)劑采用硫酸鋇(BaS04)和六氟合鋁酸鈉(Na3AlF6)復(fù)合。首先BaS04可以捕獲澆注料的游離的Si02，提高澆注料的不被鋁液潤(rùn)濕和抗侵蝕性，但是單獨(dú)加入時(shí)效果不理想；在澆注料中復(fù)合加入六氟合鋁酸鈉(Na^lFe)，可以改善不被鋁液潤(rùn)濕效果，Na3AlF6可以和BaS04、Si02和CaO等形成液相，促進(jìn)澆注料中游離的Si02捕獲，提高澆注料的不被鋁液潤(rùn)濕性。另外澆注料中形成的少量低熔點(diǎn)液相可促進(jìn)澆注料在低溫下如70090(TC燒結(jié)，堵塞并降低澆注料的氣孔，有效阻止鋁液進(jìn)入澆注料內(nèi)部?？逛X液浸潤(rùn)劑加入量少，難以分散，造成局部富集，影響材料性能。傳統(tǒng)澆注料的生產(chǎn)方法是采用強(qiáng)制攪拌分散和分散劑分散，抗鋁液浸潤(rùn)劑在澆注料中的分散效果不好，本發(fā)明采用共磨工藝對(duì)抗鋁液浸潤(rùn)劑和澆注料基質(zhì)中的《0.044mm白剛玉細(xì)粉一起共磨進(jìn)行預(yù)分散處理，使得少量的抗鋁液浸潤(rùn)劑在澆注料基質(zhì)中充分均化。實(shí)驗(yàn)表明不經(jīng)過(guò)均化處理，澆注料抗鋁液潤(rùn)濕性得不到根本改善?？逛X液浸潤(rùn)劑加入量小于lwt^不能起到防鋁液潤(rùn)濕的目的，大于6wt^將會(huì)嚴(yán)重影響澆注料的施工和高溫性能。本發(fā)明通過(guò)在基質(zhì)中添加氧化物微粉等原料，增強(qiáng)基質(zhì)的結(jié)合強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)澆注料具有良好的強(qiáng)度，體積穩(wěn)定性及抗鋁液浸潤(rùn)性。采用上述技術(shù)方案制備的不被鋁液潤(rùn)濕熔融石英耐火澆注料，具有以下有益效果(1)用熔融石英作為主材質(zhì)，澆注料的線(xiàn)膨脹系數(shù)小，熱震穩(wěn)定性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，與高鋁質(zhì)材料相比導(dǎo)熱系數(shù)小，保溫效果好。(2)基質(zhì)部分應(yīng)用目前成熟的微粉填充技術(shù)方案，采用氧化鋁微粉和氧化硅微粉，他們平均粒度分別為小于5iim和小于1iim，采用兩個(gè)粒級(jí)以達(dá)到使?jié)沧⒘馅呄蛴谧罹o密堆積，降低氣孔率，以期降低鋁液通過(guò)氣孔向澆注料內(nèi)部滲透。(3)采用鋁酸鈣水泥和水合氧化鋁作為結(jié)合劑，可以提高澆注料的強(qiáng)度，改善其抗鋁液的沖刷性能。(4)加入的抗鋁液浸潤(rùn)劑可以確保澆注料抗鋁液侵蝕效果好，不被鋁液浸潤(rùn)。本發(fā)明的熔融石英耐火澆注料具有低的導(dǎo)熱性，可以在設(shè)計(jì)襯體時(shí)(如流鋁槽、鋁液過(guò)濾器等部位)，改變襯體結(jié)構(gòu)，減薄隔熱耐火材料的厚度，或取消隔熱耐火材料，將襯體單層結(jié)構(gòu)，或熔融石英澆注料和隔熱耐火材料兩層結(jié)構(gòu)，使耐火材料襯體施工簡(jiǎn)便，襯體體積穩(wěn)定，運(yùn)行穩(wěn)定性增強(qiáng)，降低耐火材料的損耗。圖1為未加入抗鋁液浸潤(rùn)劑時(shí)熔融石英澆注料的侵蝕試樣。圖2為加入抗鋁液浸潤(rùn)劑時(shí)熔融石英澆注料的侵蝕試樣。具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明，但不僅局限于下列實(shí)施例表1給出所采用主要原料的性能指標(biāo)，表23給出實(shí)施例18與對(duì)比例澆注料12的原料具體配比方案，表45給出實(shí)施例18和對(duì)比例12澆注料的性能指標(biāo)。在制備不被鋁液潤(rùn)濕熔融石英耐火澆注料時(shí)，如實(shí)施例2制備方法，將復(fù)合抗鋁液浸潤(rùn)劑和《0.044mm白剛玉粉按l:15比例(質(zhì)量比)一起共磨30分鐘，制備出成分均勻的共磨粉；之后按照實(shí)施例2配方比例配制澆注料，其中復(fù)合抗鋁液浸潤(rùn)劑和《0.044mm白剛玉粉以共磨粉的形式加入不被鋁液潤(rùn)濕熔融石英耐火澆注料，總加入量為16wt^，增加共磨工藝后可以將復(fù)合抗鋁液浸潤(rùn)劑在澆注料中充分混合均勻，避免復(fù)合抗鋁液浸潤(rùn)劑在澆注料中局部富集，影響澆注料性能。其它實(shí)施例的制備過(guò)程同實(shí)施例2，其原料加入量見(jiàn)表25。與普通熔融石英澆注料對(duì)比例1比較，對(duì)比例2加水量要低，強(qiáng)度更高，更致密，但是對(duì)鋁液的浸潤(rùn)沒(méi)有根本的改善，如圖1所示。實(shí)施例18在對(duì)比例2的基礎(chǔ)上加如抗鋁液浸潤(rùn)劑，能明顯改善澆注料的抗鋁液浸潤(rùn)性。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)使用結(jié)果都很好，如圖2所示，開(kāi)發(fā)的新型熔融石英澆注料與鋁液的接觸面經(jīng)過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)分析，未發(fā)現(xiàn)有界面反應(yīng)層，未見(jiàn)通常發(fā)生的3Si02+4Al(1)—2Al203+3Si(s)置換反應(yīng)，就連鋁液中非5?；顫姷慕饘費(fèi)g也沒(méi)有與澆注料反應(yīng)生成尖晶石。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2(wt^)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表3(wt^)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求一種不被鋁液潤(rùn)濕熔融石英耐火澆注料的制備方法，其特征在于由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60wt％～70wt％的熔融石英作為主材質(zhì)；采用10wt％～20wt％的白剛玉粉，4wt％～8wt％的鋁酸鈣水泥和3wt％～5wt％水合氧化鋁作復(fù)合結(jié)合劑，4wt％～10wt％的氧化硅微粉，3wt％～6wt％的氧化鋁微粉來(lái)增強(qiáng)基質(zhì)，提高澆注料強(qiáng)度，提高澆注料使用時(shí)的耐沖刷性能；采用BaSO4和Na3AlF6作為復(fù)合抗鋁液潤(rùn)濕劑用以防止鋁液對(duì)材料的潤(rùn)濕，其加入量為1～6wt％，采用外加0.12wt％三聚磷酸鈉和外加0.03wt％六偏磷酸鈉作為分散劑，制備時(shí)先將抗鋁液潤(rùn)濕劑和白剛玉粉按上述質(zhì)量百分比在振動(dòng)磨中共磨30分鐘，使得抗鋁液潤(rùn)濕劑和白剛玉粉預(yù)先充分均化，制成均化粉，再將均化粉按抗鋁液潤(rùn)濕劑和白剛玉粉在熔融石英耐火澆注料共占的比例和其它組分混合均勻，施工攪拌時(shí)外加占原料中重量5％～9.5％的水，混練均勻；制備出抗鋁液浸潤(rùn)熔融石英耐火澆注料；其中，所述熔融石英原料的粒度范圍為0.088～5mm，所述氧化鋁微粉原料的平均粒度小于5μm，所述氧化硅微粉原料的平均粒度小于1μm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗鋁液浸潤(rùn)熔融石英耐火澆注料的制備方法，其特征在于所述抗鋁液浸潤(rùn)劑中BaS04和Na3AlF6的重量百分比為4:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不被鋁液潤(rùn)濕熔融石英耐火澆注料的制備方法，其特征在于所述熔融石英中氧化硅的含量^99.9%，體積密度2.2g/cm非晶質(zhì)^99.9%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不被鋁液潤(rùn)濕熔融石英耐火澆注料的制備方法，其特征在于所述氧化鋁微粉原料中的氧化鋁含量大于99%;氧化硅微粉原料中的氧化硅含量91%97%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不被鋁液潤(rùn)濕熔融石英耐火澆注料的制備方法，其特征在于所述白剛玉粉中A1203>98.5%，《0.044mm。全文摘要本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域，公開(kāi)的一種不被鋁液潤(rùn)濕熔融石英耐火澆注料的制備方法，由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60wt％～70wt％的熔融石英作為主材質(zhì)；采用10wt％～20wt％的白剛玉粉，4wt％～8wt％的鋁酸鈣水泥和3wt％～5wt％水合氧化鋁復(fù)合結(jié)合劑，4wt％～10wt％的氧化硅微粉，3wt％～6wt％的氧化鋁微粉來(lái)增強(qiáng)基質(zhì)；采用BaSO4和Na3AlF6作為復(fù)合抗鋁液潤(rùn)濕劑，其加入量為1～6wt％，采用外加0.12wt％三聚磷酸鈉和外加0.03wt％六偏磷酸鈉作為分散劑。本發(fā)明制備的澆注料具有強(qiáng)度高，不被鋁液潤(rùn)濕，其最高使用溫度為1000℃，可作為熔鋁爐流鋁槽等耐火材料使用。文檔編號(hào)C04B35/14GK101734928SQ200910227629公開(kāi)日2010年6月16日申請(qǐng)日期2009年12月24日優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日發(fā)明者劉子耘,張三華,曹喜營(yíng),李少飛,李紅霞,王戰(zhàn)民,胡書(shū)禾申請(qǐng)人:中鋼集團(tuán)洛陽(yáng)耐火材料研究院有限公司