不定形耐火材料用結合劑及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種不定形耐火材料用結合劑及其制備方法。不定形耐火材料用結合劑，原料按照質量分數包括以下組分：30～70%的氧化鋁、20～60%的氧化鎂和5～20%的激發劑，所述激發劑為偏硅酸、聚羧酸、單質硅的混合物，其中，所述偏硅酸在激發劑混合物中的質量分數為40～80%，所述聚羧酸在激發劑混合物中的質量分數為0～40%，所述單質硅在激發劑混合物中的質量分數為0～50%。本發明的結合劑在激發劑的作用下，微粉原料中的氧化鋁和氧化鎂在水溶液中發生可控的、快速的凝結，產生結合強度，能夠很好地解決鋁酸鹽水泥結合劑的缺陷，提升不定形耐火材料的性能。
【專利說明】不定形耐火材料用結合劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及結合劑的制備方法，具體地指一種不定形耐火材料用結合劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鋁酸鹽水泥作為不定形耐火材料的結合劑具有100多年的歷史，是目前使用范圍最廣，使用量最大的結合劑。其結合機理為水合結合，即通過鋁酸鹽水泥與水發生水化反應，生成具有結合強度的水化礦物相(CaAl2O4.XH2O)而提供結合功能。其代表反應方程式如下:
[0003]CaAl204+10H20=CaAl204.IOH2O
[0004]在不定形耐火材料的應用中，這種結合方式有其局限性，水化產物中的結合水在遇到高溫時會急劇汽化脫水，輕則破壞耐火材料的微觀組織結構，重者造成耐火材料坯體的爆裂，造成重大損害。 因此，在使用時一定要經過嚴格的長時間的烘烤脫水。而且，在一些苛刻的高溫冶煉環境下，鋁酸鹽水泥結合的耐火材料還存在熱態強度低，抗渣性能差的問題。
【發明內容】
[0005]本發明的目的就是要克服現有技術所存在的不足，提供一種不定形耐火材料用結合劑及其制備方法。
[0006]為實現上述目的，本發明所提供的不定形耐火材料用結合劑，原料按照質量分數包括以下組分:30~70%的氧化鋁、20~60%的氧化鎂和5~20%的激發劑，所述激發劑為偏硅酸、聚羧酸或聚羧酸鹽、單質硅的混合物，其中，所述偏硅酸在激發劑混合物中的質量分數為40~80%,所述聚羧酸或聚羧酸鹽在激發劑混合物中的質量分數為O~40%,所述單質硅在激發劑混合物中的質量分數為O~50%。
[0007]優選的，所述不定形耐火材料用結合劑的原料按照質量分數包括以下組分:40~60%的氧化鋁、30~40%的氧化鎂和5~20%的激發劑，所述激發劑為偏硅酸、聚羧酸、單質硅的混合物，其中，所述偏硅酸在激發劑混合物中的質量分數為40~60%，所述聚羧酸在激發劑混合物中的質量分數為10~40%，所述單質硅在激發劑混合物中的質量分數為10~20%。
[0008]最佳的，所述不定形耐火材料用結合劑的原料按照質量分數包括以下組分:60%的氧化鋁、35%的氧化鎂和5%的激發劑，所述激發劑為偏硅酸、聚羧酸、單質硅的混合物，其中，所述偏硅酸在激發劑混合物中的質量分數為60%，所述聚羧酸在激發劑混合物中的質量分數為30%，所述單質硅在激發劑混合物中的質量分數為10%。
[0009]上述不定形耐火材料用結合劑的制備方法:將氧化鋁、氧化鎂與激發劑一起共磨，得到中位徑< 20微米，90微米篩余< 5%的不定形耐火材料用結合劑。
[0010]本發明中氧化鋁的比表面積BET ^ 3平方米/克，氧化鋁中堿性氧化物質量分數(0.5%，含水率< 1%。
[0011]本發明中氧化鎂的比表面積BET≤I平方米/克，含水率≤1%。
[0012]本發明的結合劑在激發劑的作用下，微粉原料中的氧化鋁和氧化鎂在水溶液中發生可控的、快速的凝結，產生結合強度，能夠很好地解決鋁酸鹽水泥結合劑的缺陷，提升不定形耐火材料的性能。本發明的結合劑具有以下優點:
[0013]I)本發明制備的新型結合劑具有靈活易控的凝結時間，使用本結合劑的不定形耐火材料可以滿足30~200分鐘的施工時間要求；
[0014]2)本發明制備的新型結合劑在20°C~70°C的養護溫度下，其凝結強度的發展與溫度呈現很好的正線性關系，從而耐火材料坯體的強度發展可以通過調節養護溫度來實現；
[0015]3)本發明制備的新型結合劑在高溫使用時，產生高純陶瓷結合，可以很好的改善耐火材料的高溫抗侵蝕性能、抗熱震性能。
[0016]4)本發明制備的新型結合劑具有快速烘烤性能，可以降低耐火材料的爆裂風險，節約耐火材料的烘烤成本。
【具體實施方式】
[0017]為了更好地解釋本發明，以下結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明，但它們不對本發明構成限定。 [0018]以下實施例中氧化鋁的比表面積BET > 3平方米/克，氧化鋁中堿性氧化物質量分數≤0.5%，含水率≤1%。氧化鎂的比表面積BET≤I平方米/克，含水率≤1%。
[0019]實施例1
[0020]將質量分數為50%的氧化鋁和40%的氧化鎂與10%的激發劑通過球磨機研磨30分鐘，偏硅酸在激發劑混合物中的質量分數為80%，聚羧酸在激發劑混合物中的質量分數為10%，單質硅在激發劑混合物中的質量分數為10% ;獲得中位徑粒度為8微米，90微米篩余為
2.5%的不定形耐火材料用結合劑。
[0021]實施例2
[0022]將質量分數為60%的氧化鋁和35%的氧化鎂與5%的激發劑通過球磨機研磨30分鐘，偏硅酸在激發劑混合物中的質量分數為60%，聚羧酸在激發劑混合物中的質量分數為30%，單質硅在激發劑混合物中的質量分數為10% ;獲得中位徑粒度為5微米，90微米篩余為1%的不定形耐火材料用結合劑。
[0023]實施例3
[0024]將質量分數為40%的氧化鋁和40%的氧化鎂與20%的激發劑通過球磨機研磨30分鐘，偏硅酸在激發劑混合物中的質量分數為40%，聚羧酸在激發劑混合物中的質量分數為40%，單質硅在激發劑混合物中的質量分數為20% ;獲得中位徑粒度為14微米，90微米篩余為4%的不定形耐火材料用結合劑。
[0025]實施例4
[0026]將質量分數為60%的氧化鋁和35%的氧化鎂與5%的激發劑通過球磨機研磨30分鐘，偏硅酸在激發劑混合物中的質量分數為60%，聚羧酸在激發劑混合物中的質量分數為40% ;獲得中位徑粒度為5微米，90微米篩余為1%的不定形耐火材料用結合劑。[0027]實施例5
[0028]將質量分數為60%的氧化鋁和35%的氧化鎂與5%的激發劑通過球磨機研磨30
分鐘，偏硅酸在激發劑混合物中的質量分數為80%，單質硅在激發劑混合物中的質量分數為
20% ;獲得中位徑粒度為5微米，90微米篩余為1%的不定形耐火材料用結合劑。
[0029]對比例I
[0030]耐火材料配方(質量百分比):電熔白剛玉O~8毫米，67% ;200目電熔白剛玉細粉，
18% ;活性氧化鋁微粉，8% ;高效復合減水劑WSM-Rl外加0.4%。CA70鋁酸鹽水泥，8%。
[0031]將實施例1~5所制備的不定形耐火材料用結合劑與對比例進行性能測試，實驗
結果如表1所述。
[0032]表1性能測試的實驗結果對比
[0033]
【權利要求】
1.一種不定形耐火材料用結合劑，其特征在于，它的原料按照質量分數包括以下組分:30~70%的氧化鋁、20~60%的氧化鎂和5~20%的激發劑，所述激發劑為偏硅酸、聚羧酸或聚羧酸鹽、單質硅的混合物，其中，所述偏硅酸在激發劑混合物中的質量分數為40~80%，所述聚羧酸或聚羧酸鹽在激發劑混合物中的質量分數為O~40%，所述單質硅在激發劑混合物中的質量分數為O~50%。
2.根據權利要求1所述的不定形耐火材料用結合劑，其特征在于，它的原料按照質量分數包括以下組分:40~60%的氧化鋁、30~40%的氧化鎂和5~20%的激發劑，所述激發劑為偏硅酸、聚羧酸、單質硅的混合物，其中，所述偏硅酸在激發劑混合物中的質量分數為40~60%，所述聚羧酸在激發劑混合物中的質量分數為10~40%，所述單質硅在激發劑混合物中的質量分數為10~20%。
3.根據權利要求1所述的不定形耐火材料用結合劑，其特征在于，它的原料按照質量分數包括以下組分:60%的氧化鋁、35%的氧化鎂和5%的激發劑，所述激發劑為偏硅酸、聚羧酸、單質硅的混合物，其中，所述偏硅酸在激發劑混合物中的質量分數為60%，所述聚羧酸在激發劑混合物中的質量分數為30%，所述單質硅在激發劑混合物中的質量分數為10%。
4.一種根據權利要求1所述的不定形耐火材料用結合劑的制備方法，其特征在于:將氧化鋁、氧化鎂與激發劑一起共磨，得到中位徑< 20微米，90微米篩余< 5%的不定形耐火材料用結合劑。
5.根據權利要求4所述的不定形耐火材料用結合劑的制備方法，其特征在于:所述氧化鋁的比表面積> 3平方米/克，所述氧化鋁中堿性氧化物質量分數< 0.5%，含水率< 1%。
6.根據權利要求4所述的不定形耐火材料用結合劑的制備方法，其特征在于:所述氧化鎂的比表面積> I平方米/克，含水率< 1%。
【文檔編號】C04B35/66GK103922764SQ201410102248
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月19日 優先權日:2014年3月19日
【發明者】劉學新, 陳士華, 祝顯超 申請人:湖北斯曼新材料有限公司