一種鎂質澆注料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種鎂質澆注料及其制備方法。其技術方案是：先將60~76wt%的鎂砂顆粒和0.01~0.6wt%的硅酸鹽添加劑混合均勻，外加所述混合料6~11wt%的水，攪拌30~90s；然后加入17~27wt%的鎂砂細粉、0.1~1wt%的SiO2微粉、0.5~6wt%的純鋁酸鈣水泥、1~9wt%的CMA水泥、0.03~0.3wt%的鋁粉、0.1~1.5wt%的碳素材料和0.1~0.3wt%的減水劑，攪拌均勻，振動成型，制得鎂質澆注料。本發明工藝簡單和成本低，所制備的鎂質澆注料具有抗爆裂性能好、強度高和抗渣性能優良的特點。
【專利說明】
一種鎂質澆注料及其制備方法
技術領域
[0001 ]本發明屬于澆注料技術領域。具體涉及一種鎂質澆注料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鎂質耐火澆注料具有耐火度高、抗渣侵蝕性強以及能凈化鋼水等優點，在高溫工業窯爐中得到廣泛應用。然而，在成型和養護過程中，鎂質澆注料中的鎂砂顆粒容易與水或水蒸氣反應生成氫氧化鎂，這種體積膨脹反應會導致鎂質澆注料出現裂紋。以及在干燥過程中，氫氧化鎂分解提高了鎂質澆注料的氣孔率，降低了材料的強度，同時也可能發生剝落現象。關于鎂質澆注料已有大量研究:“一種抗水化鎂質澆注料的制備方法”(CN201510408045.2)專利技術，該技術采用有機硅烷對氧化鎂產生包裹作用從而提高了抗水化性能，但是有機硅烷的加入量足夠大時才能起到包覆效果，無疑增加了生產成本。“鎂質澆注料預制件防烘烤開裂的方法”(CN201110184197.5)專利技術，該技術采用水對粗顆粒鎂砂進行預處理，使用高品位的鎂砂細粉原料以及雜質含量低的硅灰制備的大型鎂質擋渣堰，雖使烘烤裂紋率大大降低，然而原料預處理的工藝較為繁瑣。“一種硅溶膠結合鎂質中間包預制件及其制造方法”(CN201210134262.8)專利技術，該技術以硅溶膠為結合劑，仍存在著養護時間長和烘后強度不高的問題。
[0003]鎂質澆注料中普遍加入了硅微粉，一方面改善流動性，另一方面作為結合劑，可以提高材料強度和抑制水化。常規的鎂質澆注料中需加入6?8wt%的硅微粉才能達到上述效果，然而澆注料組分中大量的氧化硅對抗渣侵蝕性能不利。
【發明內容】
[0004]本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種工藝簡單和成本低的鎂質澆注料的制備方法，用該方法制備的鎂質澆注料抗爆裂性能好、強度高和抗渣性能優良。
[0005]為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是:所述鎂質澆注料的原料及其含量是:
鎂砂顆粒60?76wt%;
鎂砂細粉17~27wt%;
S12 微粉0.1~lwt%;
純鋁酸鈣水泥0.5?6wt% ；
CMA水泥I?9wt%;
鋁粉0.03~0.3wt%;
硅酸鹽添加劑0.01~0.6wt%;
碳素材料0.1?1.5 wt%；
減水劑0.1~0.3wt%。
[0006]所述鎂質澆注料的制備方法是:按所述鎂質澆注料的原料及其含量，先將鎂砂顆粒和硅酸鹽添加劑混合，外加所述混合料6?11的％的水，攪拌30?90s，再加入S12微粉、鎂砂細粉、純鋁酸鈣水泥、CMA水泥、鋁粉、碳素材料和減水劑，攪拌均勻，振動成型，制得鎂質澆注料。
[0007]所述鎂砂顆粒中MgO含量多96￥七％;鎂砂顆粒的粒徑級配是:粒徑為6?3mm的占鎂砂顆粒23?39wt%，粒徑小于3mm且大于等于Imm的占鎂砂顆粒25?42wt%，粒徑小于Imm且大于等于0.1mm的占儀砂顆粒20?37wt%。
[0008]所述鎂砂細粉中MgO含量彡97wt%;鎂砂細粉的粒徑彡88μπι。
[0009]所述S12微粉中的S12含量彡94wt%;Si02微粉的粒徑<5μπι。
[0010]所述硅酸鹽添加劑為硅酸三鈣、硅酸鈉中的一種以上。
[0011 ]所述碳素材料為炭黑或為木炭粉。
[0012]由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果:
本發明所采用的原料不需要預處理，制備工藝簡單，原料成本低廉。
[0013]本發明添加的硅酸鹽添加劑易溶于水，在鎂砂顆粒表面形成包裹層，減少了鎂砂顆粒與水接觸反應，從而抑制了氫氧化鎂的生成，使抗水化性能提高。
[0014]本發明采用的硅酸鹽添加劑有利于鎂硅水膠凝相的生成，鎂硅水膠凝相增加了顆粒之間的結合，提高了鎂質澆注料的強度。
[0015]本發明制備的鎂質澆注料中鎂硅水膠凝相快速形成，減少了氫氧化鎂的生成，因此所制備的鎂質澆注料抗水化性能優良。
[0016]本發明添加的碳素材料，能在材料內部形成孔隙，利于鎂質澆注料在烘烤過程中的水分排出，進一步提高了鎂質澆注料的抗爆裂性能。
[0017]本發明制備的鎂質澆注料的硅微粉含量少，降低了低熔相的生成幾率；同時體系中引入的CMA水泥能改善顯微結構，并且含有的尖晶石等物相能有效吸收渣中雜質，從而抑制渣的侵蝕和滲透，提高了鎂質澆注料的抗渣性能。
[0018]本發明制備的鎂質澆注料經檢測:110°C干燥后，體積密度為2.92-3.06g/cm3，顯氣孔率為8?14%，抗折強度為9?17MPa;試樣脫模后，700°C條件下保溫30min，不開裂，抗折強度保持率為75?91%; 1500°C燒后抗折強度為7?14MPa;所制備的澆注料抗渣侵蝕和滲透性能優良。
[0019]因此，本發明工藝簡單和成本低，所制備的鎂質澆注料具有抗爆裂性能好、強度高和抗渣性能優良的特點。
【具體實施方式】
[0020]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
[0021]為避免重復，先將本【具體實施方式】所涉及的原料統一描述如下，實施例中不再贅述。
[0022]所述鎂砂顆粒中MgO含量多96￥七％;鎂砂顆粒的粒徑級配是:粒徑為6?3mm的占鎂砂顆粒23?39wt%，粒徑小于3mm且大于等于Imm的占鎂砂顆粒25?42wt%，粒徑小于Imm且大于等于0.1mm的占儀砂顆粒20?37wt%。
[0023]所述鎂砂細粉中MgO含量彡97wt%;鎂砂細粉的粒徑彡88μπι。
[0024]所述S12微粉中的S12含量彡94wt%;Si02微粉的粒徑<5μπι。
[0025]實施例1 一種鎂質澆注料及其制備方法。本實施例所述鎂質澆注料的組成及其含量為:
鎂砂顆粒71~76wt%;
鎂砂細粉17~22wt%;
Si O2 微粉0.1~0.5wt%;
純鋁酸鈣水泥0.5?3.5wt% ；
CMA水泥I?4wt%;
鋁粉0.03?0.08 wt%；
硅酸鹽添加劑0.2?0.5 wt% ；
碳素材料0.1?0.5 wt%；
減水劑0.2~0.3wt%。
[0026]所述鎂質澆注料的制備方法是:按所述鎂質澆注料的原料及其含量，先將鎂砂顆粒和硅酸鹽添加劑混合，外加所述混合料6?8.5wt%的水，攪拌30?90s，再加入S12微粉、鎂砂細粉、純鋁酸鈣水泥、CMA水泥、鋁粉、碳素材料和減水劑，攪拌均勻，振動成型，制得鎂質澆注料。
[0027]本實施例中:所述硅酸鹽添加劑為硅酸三鈣;所述碳素材料為炭黑。
[0028]本實施例制備的鎂質澆注料經檢測:110°C干燥后，體積密度為2.92-2.96g/cm3，顯氣孔率為12?14%，抗折強度為9?12MPa;試樣脫模后，700°C條件下保溫30min，不開裂，抗折強度保持率為75?85%; 1500 °C燒后抗折強度為7?1MPa;所制備的鎂質澆注料抗渣侵蝕和滲透性能優良。
[0029]實施例2
一種鎂質澆注料及其制備方法。本實施例所述鎂質澆注料的組成及其含量為:
鎂砂顆粒70?75wt%;
鎂砂細粉17~23wt%;
Si O2 微粉0.2~0.6wt%;
純招酸1?水泥I?4wt%;
CMA水泥2?5wt%;
鋁粉0.03?0.1 wt%；
硅酸鹽添加劑0.I?0.3 wt%；
碳素材料0.2?0.6 wt% ；
減水劑0.15~0.25wt%。
[0030]所述鎂質澆注料的制備方法是:按所述鎂質澆注料的原料及其含量，先將鎂砂顆粒和硅酸鹽添加劑混合，外加所述混合料6.5?9wt%的水，攪拌30?90s，再加入S12微粉、鎂砂細粉、純鋁酸鈣水泥、CMA水泥、鋁粉、碳素材料和減水劑，攪拌均勻，振動成型，制得鎂質澆注料。
[0031 ]本實施例中:所述硅酸鹽添加劑為硅酸鈉;所述碳素材料為炭黑。
[0032]本實施例制備的鎂質澆注料經檢測:110°C干燥后，體積密度為2.93-2.98g/cm3，顯氣孔率為9?11%，抗折強度為10?12MPa;試樣脫模后，700°C條件下保溫30min，不開裂，抗折強度保持率為78?86%; 1500 °C燒后抗折強度為8?1MPa;所制備的澆注料抗渣侵蝕和滲透性能優良。
[0033]實施例3
一種鎂質澆注料及其制備方法。所述鎂質澆注料的組成及其含量:
儀砂顆粒60?66wt%;
鎂砂細粉20?26wt%;
S12 微粉0.5~lwt%;
純鋁酸鈣水泥1.5?4.5wt% ；
CMA水泥6?9wt%;
鋁粉0.1?0.2 wt%；
硅酸鹽添加劑0.01?0.07 wt%；
碳素材料0.5?I wt%；
減水劑0.1~0.2wt%。
[0034]所述鎂質澆注料的制備方法是:按所述鎂質澆注料的原料及其含量，先將鎂砂顆粒和硅酸鹽添加劑混合，外加所述混合料7?9.5wt%的水，攪拌30?90s，再加入S12微粉、鎂砂細粉、純鋁酸鈣水泥、CMA水泥、鋁粉、碳素材料和減水劑，攪拌均勻，振動成型，制得鎂質澆注料。
[0035]本實施例中:所述所述硅酸鹽添加劑為硅酸三鈣;所述碳素材料為木炭粉。
[0036]本實施例制備的鎂質澆注料經檢測:110°C干燥后，體積密度為2.93-2.97g/cm3，顯氣孔率為10?14%，抗折強度為11?13MPa;試樣脫模后，700°C條件下保溫30min，不開裂，抗折強度保持率為80?87%; 1500 °C燒后抗折強度為9?I IMPa;所制備的澆注料抗渣侵蝕和滲透性能優良。
[0037]實施例4
一種鎂質澆注料及其制備方法。所述鎂質澆注料的組成及其含量:
鎂砂顆粒66?72wt%;
鎂砂細粉19~24wt%;
Si O2 微粉0.4~0.8wt%;
純鋁酸鈣水泥2?5wt%;
CMA水泥4?7wt%;
鋁粉0.2?0.3 wt%；
硅酸鹽添加劑0.02?0.08 wt%；
碳素材料I.0~I.5wt% ；
減水劑0.2~0.3wt%。
[0038]所述鎂質澆注料的制備方法是:按所述鎂質澆注料的原料及其含量，先將鎂砂顆粒和硅酸鹽添加劑混合，外加所述混合料7.5?10wt%的水，攪拌30?90s，再加入S12微粉、鎂砂細粉、純鋁酸鈣水泥、CMA水泥、鋁粉、碳素材料和減水劑，攪拌均勻，振動成型，制得鎂質澆注料。
[0039]本實施例中:所述硅酸鹽添加劑為硅酸鈉;所述碳素材料為木炭粉。
[0040]本實施例制備的鎂質澆注料經檢測:110°C干燥后，體積密度為2.95-2.99g/cm3，顯氣孔率為10?13%，抗折強度為11?14MPa;試樣脫模后，700°C條件下保溫30min，不開裂，抗折強度保持率為82?88%; 1500 °C燒后抗折強度為9?12MPa;所制備的澆注料抗渣侵蝕和滲透性能優良。
[0041 ] 實施例5
一種鎂質澆注料及其制備方法。所述鎂質澆注料的組成及其含量:
儀砂顆粒66?71wt%;
鎂砂細粉21~26wt%;
Si O2 微粉0.3~0.7wt%;
純鋁酸鈣水泥2.5?5.5wt% ；
CMA水泥5?8wt%;
鋁粉0.05?0.1 wt%；
硅酸鹽添加劑0.3?0.6 wt% ；
碳素材料0.2?0.6 wt% ；
減水劑0.2~0.3wt%。
[0042]所述鎂質澆注料的制備方法是:按所述鎂質澆注料的原料及其含量，先將鎂砂顆粒和硅酸鹽添加劑混合，外加所述混合料8?10.5wt%的水，攪拌30?90s，再加入S12微粉、鎂砂細粉、純鋁酸鈣水泥、CMA水泥、鋁粉、碳素材料和減水劑，攪拌均勻，振動成型，制得鎂質澆注料。
[0043]本實施例中:所述硅酸鹽添加劑為由硅酸三鈣和硅酸鈉組成，其中:硅酸三鈣占硅酸鹽添加劑40?57wt%，娃酸鈉占娃酸鹽添加劑43?60wt%;所述碳素材料為炭黑。
[0044]本實施例制備的鎂質澆注料經檢測:110°C干燥后，體積密度為3.01-3.04g/cm3，顯氣孔率為9?12%，抗折強度為13?16MPa;試樣脫模后，700°C條件下保溫30min，不開裂，抗折強度保持率為82?90%; 1500°C燒后抗折強度為10?13MPa;所制備的澆注料抗渣侵蝕和滲透性能優良。
[0045]實施例6
一種鎂質澆注料及其制備方法。所述鎂質澆注料的組成及其含量:
鎂砂顆粒67?72wt%;
鎂砂細粉22?27wt%;
Si O2 微粉0.3~0.7wt%;
純鋁酸鈣水泥3?6wt%;
CMA水泥3?6wt%;
鋁粉0.05?0.15 wt%；
硅酸鹽添加劑0.2?0.5 wt% ；
碳素材料0.2?0.5 wt% ；
減水劑0.2~0.3wt%。
[0046]所述鎂質澆注料的制備方法是:按所述鎂質澆注料的原料及其含量，先將鎂砂顆粒和硅酸鹽添加劑混合，外加所述混合料8.5?11被％的水，攪拌30?90s，再加入S12微粉、鎂砂細粉、純鋁酸鈣水泥、CMA水泥、鋁粉、碳素材料和減水劑，攪拌均勻，振動成型，制得鎂質澆注料。
[0047]本實施例中:所述硅酸鹽添加劑為由硅酸三鈣和硅酸鈉組成，其中:硅酸三鈣占硅酸鹽添加劑50?65wt%，硅酸鈉占硅酸鹽添加劑35?50wt%;所述碳素材料為木炭粉。
[0048]本實施例制備的鎂質澆注料經檢測:110°C干燥后，體積密度為3.02-3.06g/cm3，顯氣孔率為8?10%，抗折強度為14?17MPa。試樣脫模后，700°C條件下保溫30min，不開裂，抗折強度保持率為83?91%; 1500°C燒后抗折強度為10?14MPa;所制備的澆注料抗渣侵蝕和滲透性能優良。
[0049]
本【具體實施方式】與現有技術相比具有如下積極效果:
本【具體實施方式】所采用的原料不需要預處理，制備工藝簡單，原料成本低廉。
[0050]本【具體實施方式】添加的硅酸鹽添加劑易溶于水，在鎂砂顆粒表面形成包裹層，減少了鎂砂顆粒與水接觸反應，從而抑制了氫氧化鎂的生成，使抗水化性能提高。
[0051]本【具體實施方式】采用的硅酸鹽添加劑有利于鎂硅水膠凝相的生成，鎂硅水膠凝相增加了顆粒之間的結合，提高了鎂質澆注料的強度。
[0052]本【具體實施方式】制備的鎂質澆注料中鎂硅水膠凝相快速形成，減少了氫氧化鎂的生成，因此所制備的鎂質澆注料抗水化性能優良。
[0053]本【具體實施方式】添加的碳素材料，能在材料內部形成孔隙，利于鎂質澆注料在烘烤過程中的水分排出，進一步提高了鎂質澆注料的抗爆裂性能。
[0054]本【具體實施方式】制備的鎂質澆注料的硅微粉含量少，降低了低熔相的生成幾率；同時體系中引入的CMA水泥能改善顯微結構，并且含有的尖晶石等物相能有效吸收渣中雜質，從而抑制渣的侵蝕和滲透，提高了鎂質澆注料的抗渣性能。
[0055]本【具體實施方式】制備的鎂質澆注料經檢測:110°C干燥后，體積密度為2.9 2?3.06g/cm3，顯氣孔率為8?14%，抗折強度為9?17MPa;試樣脫模后，700 °C條件下保溫30min，不開裂，抗折強度保持率為75?91%; 1500°C燒后抗折強度為7?14MPa;所制備的澆注料抗渣侵蝕和滲透性能優良。
[0056]因此，本【具體實施方式】工藝簡單和成本低，所制備的鎂質澆注料具有抗爆裂性能好、強度高和抗渣性能優良的特點。
【主權項】
1.一種鎂質澆注料，其特征在于: (1)所述鎂質澆注料的原料及其含量是: 鎂砂顆粒60?76wt%， 鎂砂細粉17~27wt%， S12 微粉0.1~lwt%， 純鋁酸鈣水泥0.5~6wt%， CMA水泥I?9wt%， 鋁粉0.03~0.3wt%， 硅酸鹽添加劑0.01~0.6wt%， 碳素材料0.1?1.5 wt%, 減水劑0.1~0.3wt%; (2)所述鎂質澆注料的制備方法是:按所述鎂質澆注料的原料及其含量，先將鎂砂顆粒和硅酸鹽添加劑混合，外加所述混合料6?11被％的水，攪拌30?90s，再加入S12微粉、鎂砂細粉、純鋁酸鈣水泥、CMA水泥、鋁粉、碳素材料和減水劑，攪拌均勻，振動成型，制得鎂質澆注料。2.根據權利要求1所述的鎂質澆注料的制備方法，其特征在于所述鎂砂顆粒中MgO含量多96*七％;鎂砂顆粒的粒徑級配是:粒徑為6?3mm的占鎂砂顆粒23?39wt%，粒徑小于3mm且大于等于Imm的占鎂砂顆粒25?42wt%，粒徑小于Imm且大于等于0.1mm的占鎂砂顆粒20?37wt%。3.根據權利要求1所述的鎂質澆注料的制備方法，其特征在于所述鎂砂細粉中MgO含量彡97wt% ；鎂砂細粉的粒徑彡88μπι。4.根據權利要求1所述的鎂質澆注料的制備方法，其特征在于所述S12微粉中的S12含量彡94wt% ； S12微粉的粒徑<5μπι。5.根據權利要求1所述的鎂質澆注料的制備方法，其特征在于所述硅酸鹽添加劑為硅酸三鈣、硅酸鈉中的一種以上。6.根據權利要求1所述的鎂質澆注料的制備方法，其特征在于所述碳素材料為炭黑或為木炭粉。7.—種鎂質澆注料，其特征在于所述鎂質澆注料是根據權利要求1?6項中任一項所述鎂質澆注料的制備方法所制備的鎂質澆注料。
【文檔編號】C04B35/66GK106045546SQ201610697774
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月22日
【發明人】桑紹柏, 張雨, 李亞偉, 徐義彪, 王慶虎
【申請人】武漢科技大學