專利名稱：一種堇青石輕質澆注料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于輕質澆注料技術領域。具體涉及一種堇青石輕質澆注料及其制備方法。
背景技術：
堇青石是一種硅酸鹽礦物，其理論組成為2Mg0*2Al203*5Si02，具有很小的熱膨脹系數、優異的抗熱震性、低導熱率和較好的化學穩定性。隨著對節能和減排的要求日益提高，環保和高效的輕質澆注料的研究越來越受到關注。目前國內外關于堇青石輕質材料的研究主要集中在堇青石多孔陶瓷材料和堇青石輕質耐火磚，前者如利用粉煤灰和煤矸石為 原料制備堇青石質多孔材料(王琦等。用粉煤灰和菱鎂礦低溫制備堇青石質多孔材料。硅酸鹽學報，2012，40 (5) :745-751)，后者如一種堇青石輕質骨料磚(辛國志。堇青石輕質骨料磚在隧道窯窯車上的應用。江蘇陶瓷，1995，70 (3) :21-22).這些技術制備的堇青石輕質材料都屬于定型制品，不能制備結構復雜的耐火材料，也不能現場澆注成型。澆注料是不定形耐火材料中的一種，具有容易施工、不受窯爐結構形狀限制和能方便地制作成不同形狀的爐襯等優點。在傳統澆注料中，人們常以致密的材料為骨料。致密澆注料導熱率大、密度大，浪費大量能源和資源。同時，在致密澆注料使用過程中，侵蝕介質首先侵蝕基質。基質包圍著骨料，當基質被侵蝕成變質層，骨料就與基質一起從澆注料中剝落出來。因而在直接向火、且具有侵蝕性介質存在條件下，致密骨料的作用并不明顯。在輕質不定形耐火材料方面，研究了各種輕質澆注料如蛭石、珍珠巖、陶粒、耐火輕骨料和纖維澆注料等。與致密澆注料相比它們的導熱系數較小，可以作為保溫材料使用。但是，它們的熱震穩定性較差，且抗火焰沖刷、抗介質侵蝕的能力較差，不能直接用在向火、有侵蝕性介質、溫度波動較大的部位。
發明內容
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種制備工藝簡單的堇青石輕質澆注料的制備方法，用該方法制備的堇青石輕質澆注料既具有顯氣孔率高、平均孔徑小、強度高、熱導率低、熱震穩定性好和抗介質侵蝕能力強的優點，又具有環境友好、顯氣孔率和氣孔尺寸可控和燒后體積變化小的優點。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是以4(T70wt%的多孔堇青石陶瓷顆粒、2(T48wt%的堇青石陶瓷細粉、2 10wt%的鋁酸鈣水泥、2 4wt%的滑石細粉、2 4wt%的氧化硅微粉和疒4wt%的活性a氧化鋁微粉為原料，外加所述原料8 20被％的水和所述原料0. 02 lwt%的減水劑，攪拌均勻，澆注成型；成型后的坯體自然干燥24小時，再在110°C條件下干燥8 48小時。多孔堇青石陶瓷顆粒和堇青石陶瓷細粉的制備方法是將8 12wt%的煤矸石粉、33 37wt%的Al (OH)3粉、8 12wt%的滑石粉、13 17wt%的菱鎂礦粉和28 32wt%的硅石粉混合，外加上述混合料3 12wt%的水攪拌均勻，壓制成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥8 36小時，然后在130(Tl40(rC條件下保溫f 6小時燒成，即得多孔堇青石陶瓷。最后將多孔堇青石陶瓷破碎，篩分；選取粒徑為8、. Imm的顆粒為多孔堇青石陶瓷顆粒，選取粒徑小于88 m的細粉為堇青石陶瓷細粉。所述鋁酸鈣水泥的粒徑小于88 U m。所述滑石細粉的粒徑小于88 iim。所述氧化硅微粉的氧化硅含量大于92wt%，粒徑小于4 ii m。所述活性a氧化鋁微粉的氧化鋁含量大于97wt%，粒徑小于4 y m。 所述減水劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、分散性氧化鋁和聚羧酸系減水劑中的一種以上。采用上述技術方案，本發明采用申請人申請的“一種多孔堇青石陶瓷材料及其制備方法(CN201110038289. 2)”專利技術制備多孔堇青石陶瓷顆粒和堇青石陶瓷細粉，以所 制備的多孔堇青石陶瓷顆粒為多孔骨料和主要以堇青石陶瓷細粉為致密基質來制備輕質澆注料，制備工藝簡單。所制備的產品化學成分主要是Mg0、Al203和SiO2，其主晶相為堇青石。本發明所制備的材料既有高的強度和保溫性能，也有很好的熱震穩定性和抗介質侵蝕能力。因此，本發明制備工藝簡單，所制備的堇青石輕質澆注料具有施工方便、環境友好、顯氣孔率和氣孔尺寸可控和燒后體積變化小的優點，還具有顯氣孔率高、平均孔徑小、強度高、熱導率低、熱震穩定性好和抗介質侵蝕能力強的性能。本發明所制備的堇青石輕質澆注料適用于工作溫度低于1340°C的高溫窯爐或容器的永久層和工作層。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明作進一步的描述，并非對保護范圍的限制
為避免重復，先將本具體實施方式
中的原料統一描述如下，實施例中不再贅述
鋁酸鈣水泥的粒徑小于88 ii m ;滑石細粉的粒徑小于88 ii m ;氧化硅微粉的氧化硅含量大于92wt%,粒徑小于4 ii m ;活性a氧化招微粉的氧化招含量大于97wt%,粒徑小于4 ii m。多孔堇青石陶瓷顆粒和堇青石陶瓷細粉的制備方法是將8 12wt%的煤矸石粉、33 37wt%Al (OH) 3粉、8 12wt%滑石粉、13 17wt%菱鎂礦粉和28 32wt%硅石粉混合，外加上述混合料3 12wt%的水攪拌均勻，壓制成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥8 36小時，然后在130(Tl4(KrC條件下保溫I飛小時燒成，即得多孔堇青石陶瓷。最后將多孔堇青石陶瓷破碎，篩分；選取粒徑為8、. Imm的顆粒為多孔堇青石陶瓷顆粒，選取粒徑小于88 um的細粉為堇青石陶瓷細粉。實施例I
一種堇青石輕質燒注料及其制備方法以5(T70wt%的多孔堇青石陶瓷顆粒、2(T38wt%的堇青石陶瓷細粉、2飛wt%的鋁酸鈣水泥、2 4wt%的滑石細粉、2 4wt%的氧化硅微粉和2^4wt%的活性a氧化鋁微粉為原料，外加所述原料8 12wt%的水和所述原料0. 02、. 4wt%的三聚磷酸鈉，攪拌均勻，澆注成型；成型后的坯體自然干燥24小時，再在110°C條件下干燥8 18小時。本實施例中多孔堇青石陶瓷顆粒的顯氣孔率為35 40%，平均孔徑為l(T20Mffl ;多孔堇青石陶瓷顆粒的顆粒級配比是8、mm占原料8"l2wt%,5 3mm占原料18 24wt%, 3 lmm占原料18 24wt%, I 0. Imm占原料6 10wt%。采用本實施例所述技術方案，得到顯氣孔率為35 42%、體積密度為I. 4(Tl. 60g/cm3和抗折強度為3飛MPa的堇青石輕質澆注料；經130(Tl41(rC條件下燒成，保溫時間為2 6小時，得到顯氣孔率為34 44%、體積密度為I. 39 I. 61g/cm3、平均孔徑為l(T20Mm和抗折強度為8 15MPa的堇青石輕質澆注料。實施例2
一種堇青石輕質燒注料及其制備方法以40 60wt%的多孔堇青石陶瓷顆粒、25 43wt%的堇青石陶瓷細粉、4 8wt%的鋁酸鈣水泥、2 4wt%的滑石細粉、2 4wt%的氧化硅微粉和2 4wt%的活性a氧化鋁微粉為原料，外加所述原料12 16被％的水和所述原料0.廣0. 3wt% 的三聚磷酸鈉和0. ro. 3wt%的六偏磷酸鈉,攪拌均勻，澆注成型；成型后的坯體自然干燥24小時，再在110°C條件下干燥16 32小時。本實施例中多孔堇青石陶瓷顆粒的顯氣孔率為38 46%，平均孔徑為2(T30Mffl ；多孔堇青石陶瓷顆粒的顆粒級配比是5 3mm占原料15 22wt%, 3 Imm占原料15 22wt%,I 0. Imm占原料10 16wt%。采用本實施例所述技術方案，得到顯氣孔率為40 48%、體積密度為I. 34^1. 40g/cm3和抗折強度為2 4MPa的堇青石輕質澆注料。經130(Tl41(rC條件下燒成，保溫時間為3 8小時，得到顯氣孔率為40 50%、體積密度為I. 33 I. 40g/cm3、平均孔徑為2(T30Mm和抗折強度為5 10MPa的堇青石輕質澆注料。實施例3
一種堇青石輕質燒注料及其制備方法以40 60wt%的多孔堇青石陶瓷顆粒、28 48wt%的堇青石陶瓷細粉、6 10wt%的鋁酸鈣水泥、2 4wt%的滑石細粉、2 4wt%的氧化硅微粉和2^4wt%的活性a氧化鋁微粉為原料，外加所述原料16 20wt%的水和所述原料0. 5^1wt%的分散性氧化鋁，攪拌均勻，澆注成型；成型后的坯體自然干燥24小時，再在110°C條件下干燥30 48小時。本實施例中多孔堇青石陶瓷顆粒的顯氣孔率為45 55%，平均孔徑為15 25Mm ;多孔堇青石陶瓷顆粒的顆粒級配比是3 Imm占原料15 25wt%, I 0. Imm占原料25 35wt%。采用本實施例所述技術方案，得到顯氣孔率為45 58%、體積密度為I. 22^1. 40g/cm3、抗折強度為f 3MPa的堇青石輕質澆注料；經130(Tl41(rC條件下燒成，保溫時間為3 8小時，得到顯氣孔率為44 60%、體積密度為I. 21 I. 39g/cm3、平均孔徑為15 25Mm、抗折強度為4 8MPa的堇青石輕質澆注料。實施例4
一種堇青石輕質燒注料及其制備方法以40 60wt%的多孔堇青石陶瓷顆粒、25 43wt%的堇青石陶瓷細粉、4 8wt%的鋁酸鈣水泥、2 4wt%的滑石細粉、2 4wt%的氧化硅微粉和2^4wt%的活性a氧化鋁微粉為原料，外加所述原料13 17wt%的水和所述原料0. 2^0. 8wt%的分散性氧化鋁和0. 05、. 15wt%的聚羧酸系減水劑，攪拌均勻，澆注成型，成型后的坯體自然干燥24小時，再在110°C條件下干燥16 32小時。本實施例中多孔堇青石陶瓷顆粒的顯氣孔率為40 45%，平均孔徑為l(T20Mffl ；多孔堇青石陶瓷顆粒的顆粒級配比是5 3mm占原料15 22wt%, 3 Imm占原料15 22wt%,I 0. Imm占原料10 16wt%。
采用本實施例所述技術方案，得到顯氣孔率為38 47%、體積密度為I. 34^1. 42g/cm3和抗折強度為2飛MPa的堇青石輕質澆注料；經130(Tl41(rC條件下燒成，保溫時間為2 6小時，得到顯氣孔率為39 48%、體積密度為I. 34 I. 41g/cm3、平均孔徑為l(T20Mm和抗折強度為7 12MPa的堇青石輕質澆注料。實施例5
一種堇青石輕質燒注料及其制備方法以5(T70wt%的多孔堇青石陶瓷顆粒、2(T38wt%的堇青石陶瓷細粉、2^6wt%的鋁酸鈣水泥、2^4wt%的滑石細粉、2^4wt%氧化硅微粉和2 4wt%的活性a氧化鋁微粉為原料，外加所述原料If 16被％的水和所述原料0. ro. 3wt%的三聚磷酸鈉和0. ro. 3wt%的六偏磷酸鈉,攪拌均勻，澆注成型；成型后的坯體自然干燥24小時，再在110°C條件下干燥8 18小時。本實施例中多孔堇青石陶瓷顆粒的顯氣孔率為40 45%，平均孔徑為l(T20Mffl ;多孔堇青石陶瓷顆粒的顆粒級配比是8、mm為原料8 12wt%, 5 3mm為原料18 24wt%, 3 lmm為原料18 24wt%，ro. Imm為原料6 10wt% ；。
采用本實施例所述技術方案，得到顯氣孔率為39 46%、體積密度為I. 37 I. 41g/cm3和抗折強度為4 7MPa的堇青石輕質澆注料；經130(Tl41(rC條件下燒成，保溫時間為3 8小時，得到顯氣孔率為40 46%、體積密度為I. 34 I. 40g/cm3、平均孔徑為l(T20Mm和抗折強度為擴16MPa的堇青石輕質澆注料。實施例6
一種堇青石輕質燒注料及其制備方法以40 60wt%的多孔堇青石陶瓷顆粒、25 43wt%的堇青石陶瓷細粉、4 8wt%的鋁酸鈣水泥、2 4wt%的滑石細粉、2 4wt%的氧化硅微粉和2 4wt%的活性a氧化鋁微粉為原料，外加所述原料14 18被％的水和所述原料0. I 0. 3wt%的三聚磷酸鈉、0. ro. 3wt%的六偏磷酸鈉和0. ro. 3wt%的分散性氧化鋁，攪拌均勻，澆注成型；成型后的坯體自然干燥24小時，再在110°C條件下干燥28 45小時。本實施例中多孔堇青石陶瓷顆粒的顯氣孔率為45 55%，平均孔徑為15 25Mm ；多孔堇青石陶瓷顆粒的顆粒級配比是5 3mm占原料15 22wt%, 3 Imm占原料15 22wt%,I 0. Imm占原料10 16wt%。采用本實施例所述技術方案，得到顯氣孔率為43 55%、體積密度為I. 24^1. 42g/cm3和抗折強度為2 4MPa的堇青石輕質澆注料；經130(Tl41(rC條件下燒成，保溫時間為
3 8小時，得到顯氣孔率為42 58%、體積密度為I. 23 I. 40g/cm3、平均孔徑為15 25Mm和抗折強度為5 10MPa的堇青石輕質澆注料。實施例7
一種堇青石輕質燒注料及其制備方法以40 60wt%的多孔堇青石陶瓷顆粒、28 48wt%的堇青石陶瓷細粉、6 10wt%的鋁酸鈣水泥、2 4wt%的滑石細粉、2 4wt%的氧化硅微粉和2 4wt%的活性a氧化鋁微粉為原料，外加所述原料If 16被％的水和所述原料0. ro. 2wt%的三聚磷酸鈉、0. ro. 2wt%的六偏磷酸鈉、0. ro. 2wt%的分散性氧化鋁和0. 05 0. lwt%的聚羧酸系減水劑，攪拌均勻，澆注成型；成型后的坯體自然干燥24小時，再在110°C條件下干燥15 30小時。本實施例中多孔堇青石陶瓷顆粒的顯氣孔率為40 45%，平均孔徑為l(T20Mffl ;多孔堇青石陶瓷顆粒的顆粒級配比是3 Imm占原料15 25wt%, I 0. Imm占原料25 35wt%。
采用本實施例所述技術方案，得到顯氣孔率為37 46%、體積密度為I. 35 I. 43g/cm3和抗折強度為3飛MPa的堇青石輕質澆注料；經130(Tl41(rC條件下燒成，保溫時間為2 6小時，得到顯氣孔率為38 46%、體積密度為I. 35 I. 43g/cm3、平均孔徑為l(T20Mm和抗折強度為8 14MPa的堇青石輕質澆注料。
本具體實施方式
采用申請人申請的“一種多孔堇青石陶瓷材料及其制備方法(CN201110038289. 2)”專利技術制備多孔堇青石陶瓷顆粒和堇青石陶瓷細粉，以所制備的多孔堇青石陶瓷為多孔骨料和主要以堇青石陶瓷細粉為基質制備堇青石輕質澆注料，制備工藝簡單。所制備的產品化學成分主要是Mg0、Al203和SiO2，其主晶相為堇青石。通過該具體實施方式
所制備的材料既有高的強度和保溫性能，也有很好的熱震穩定性和抗介質侵蝕能力。 因此，本具體實施方式
制備工藝簡單，所制備的堇青石輕質澆注料具有施工方便、環境友好、顯氣孔率和氣孔尺寸可控和燒后體積變化小的優點，還具有顯氣孔率高、平均孔徑小、強度高、熱導率低、熱震穩定性好和抗介質侵蝕能力強的優點。本具體實施方式
所制備的堇青石輕質澆注料適用于工作溫度低于1340°C的高溫窯爐或容器的永久層和工作層。
權利要求
1.一種堇青石輕質澆注料的制備方法，其特征在于以4(T70wt%的多孔堇青石陶瓷顆粒、2(T48wt%的堇青石陶瓷細粉、2 10wt%的鋁酸鈣水泥、2 4wt%的滑石細粉、2 4wt%的氧化硅微粉和疒4wt%的活性a氧化鋁微粉為原料，外加所述原料8 20被％的水和所述原料0.02 1 〖％的減水劑，攪拌均勻，澆注成型，成型后的坯體自然干燥24小時，再在110°C條件下干燥8 48小時； 多孔堇青石陶瓷顆粒和堇青石陶瓷細粉的制備方法是將8 12wt%的煤矸石粉、33 37wt%的Al (OH)3粉、8 12wt%的滑石粉、13 17wt%的菱鎂礦粉和28 32wt%的硅石粉混合，外加上述混合料3 12wt%的水攪拌均勻，壓制成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥8 36小時，然后在130(Tl40(rC條件下保溫1飛小時燒成，即得多孔堇青石陶瓷；最后將多孔堇青石陶瓷破碎，篩分，選取粒徑為8、. Imm的顆粒為多孔堇青石陶瓷顆粒，選取粒徑小于88 m的細粉為堇青石陶瓷細粉。
2.根據權利要求I所述的堇青石輕質澆注料的制備方法，其特征在于所述鋁酸鈣水泥的粒徑小于88 V- m。
3.根據權利要求I所述的堇青石輕質澆注料的制備方法，其特征在于所述滑石細粉的粒徑小于88 u m。
4.根據權利要求I所述的堇青石輕質澆注料的制備方法，其特征在于所述氧化硅微粉的氧化娃含量大于92 wt%,粒徑小于4 ii m。
5.根據權利要求I所述的堇青石輕質澆注料的制備方法，其特征在于所述活性a氧化鋁微粉的氧化鋁含量大于97被^^粒徑小于彳!!!!!。
6.根據權利要求I所述的堇青石輕質澆注料的制備方法，其特征在于所述減水劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、分散性氧化鋁和聚羧酸系減水劑中的一種以上。
7.根據權利要求re項中任一項所述的堇青石輕質澆注料的制備方法所制備的堇青石輕質澆注料。
全文摘要
本發明涉及一種堇青石輕質澆注料及其制備方法。其技術方案是以40~70wt%的多孔堇青石陶瓷顆粒、20~48wt%的堇青石陶瓷細粉、2~10wt%的鋁酸鈣水泥、2~4wt%的滑石細粉、2~4wt%的氧化硅微粉和2~4wt%的活性α氧化鋁微粉為原料，外加所述原料8~20wt%的水和0.02~1wt%的減水劑，攪拌均勻，澆注成型；成型后的坯體自然干燥24小時，再在110℃條件下干燥8~48小時。本發明所制備產品既具有顯氣孔率高、平均孔徑小、強度高、熱導率低、熱震穩定性好、抗介質侵蝕能力強的優點，又具有施工方便、環境友好、顯氣孔率和氣孔尺寸可控、燒后體積變化小的優點，適用于工作溫度低于1340℃的高溫窯爐或容器的永久層或工作層。
文檔編號C04B35/66GK102765949SQ20121027226
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月2日 優先權日2012年8月2日
發明者劉光平, 李媛媛, 李楠, 鄢文, 陳俊峰, 魏耀武 申請人:武漢科技大學