[發(fā)明專利]一種無水泥澆注料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110408456.8
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102491772A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 張海波;馮運生;李平;王林俊;李燕京
• 申請（專利權）人: 通達耐火技術股份有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 呂中強

技術領域

本發(fā)明屬于耐火材料領域，涉及到一種可應用于水泥窯噴煤管的無水泥澆注料的制備方法。

背景技術

水泥窯噴煤管是水泥窯的關鍵部位，噴煤管前端處于水泥窯高溫區(qū)，主要受到回轉窯窯內熟料輻射，火焰輻射和二次風熱傳導的作用，溫度在1100℃-1400℃范圍內波動。在噴煤管工作過程中，噴煤管澆注料受到窯頭堿蒸汽侵蝕、水泥熟料飛砂的沖刷磨蝕作用，噴煤管自身還會發(fā)生震動，使用環(huán)境極其惡劣，損毀嚴重。

傳統水泥窯噴煤管一般使用鋼纖維增強剛玉質和高鋁質耐火澆注料，在使用中易發(fā)生開裂剝落，使用壽命較低。由于碳化硅具有較強的抗堿性能和極高的導熱性能和耐磨蝕性能，所以含SiC的高鋁質耐火材料在上世紀末相繼出現。目前，水泥窯噴煤管用澆注料Al₂O₃-SiC質耐火澆注料主要通過加入低量的鋁酸鈣水泥結合。采用鋁酸鈣水泥作為結合劑時，由于引入一定量的CaO，會形成鈣長石(CaO·Al₂O₃·2SiO₂)或鈣鋁黃長石(2CaO·Al₂O₃·SiO₂)，中溫強度下降，降低了澆注料使用性能。同時，由于水泥窯的大型化和利用固體廢棄物作為二次原料或二次燃料等因素的影響，不同廠家的工況條件不同，使用壽命差異較大。當出現窯溫升高，碳化硅氧化嚴重，低水泥結合Al₂O₃-SiC質澆注料使用很不穩(wěn)定，由于自身強度和高溫性能下降，出現結構疏松，大塊剝落，使用壽命降低，壽命在三四個月是一個普遍現象，不能滿足水泥窯正常運行要求。

目前常采用添加水合氧化鋁(ρ-Al₂O₃)或二氧化硅微粉代替水泥作結合劑制成超低水泥或無水泥澆注料，由于初期強度較低，在水泥窯上沒有應用。

據文獻資料介紹，當有MgO存在時，由二氧化硅微粉結合的材料的強度有所提高，同時鎂砂的水化受到抑制。電熔鎂砂和二氧化硅微粉水合后形成一種硅酸鎂類水合物，硅酸鎂類水合物包裹在鎂砂顆粒表面并形成網絡狀結構，從而顯著抑制鎂砂顆粒的水化，并提高了材料的強度。為了防止電熔鎂砂的快速水化而影響澆注料的流變性能，電熔鎂砂的粒徑應控制在一定范圍內。首先要保證MgO顆粒能夠水化形成Mg²⁺離子并結合OH-基團(H-O-Mg-O-H)，同時要保證電熔鎂砂和二氧化硅微粉水合后形成一種硅酸鎂類水合物，硅酸鎂類水合物包裹在鎂砂顆粒表面并形成鎂氧硅鏈的網絡狀結構，抑制鎂砂顆粒的快速水化。

水合氧化鋁常溫有膠結性能，常溫下水合氧化鋁與水發(fā)生放熱反應，形成水合物三羥鋁石Al(OH)₃和勃姆石溶膠AlOOH，起到膠結和硬化作用，形成氫氧化鋁膠體導致澆注料的顯氣孔率降低。水合ρ-Al₂O₃與水反應生成Al³⁺和OH-離子，加速澆注料的凝固硬化。高溫下，水合物分解釋放出結構水，500℃后轉變?yōu)棣?Al₂O₃，1000℃后全變?yōu)棣?Al₂O₃。α-Al₂O₃在常溫與高溫都是穩(wěn)定相，即剛玉材料的主晶相，形成的α-Al₂O₃活性大，又能促進燒結，又起到提高強度的作用。

以MgO、Al₂O₃和SiO₂為主要成分的堇青石相在1100℃開始形成，在1250℃-1380℃達到最大。其最大的特性是熱膨脹系數小，提高材料抗急冷急熱的能力。

在氧化條件下，碳化硅和金屬硅的加入使材料表面形成一層SiO₂薄膜，封閉材料表面氣孔，阻止材料內部碳化硅的氧化分解，同時防止堿性氣體和硫氧化物對耐火材料的侵蝕。同時，由于有堇青石相的生成，在材料表面形成R-M-A-S的陶瓷釉面，阻止堿氣的侵蝕。

在材料中加入金屬鋁粉后，金屬鋁粉的優(yōu)先氧化，其氧化產物Al₂O₃加強了材料的致密化，并對SiC的氧化具有一定的保護作用。但是由于金屬鋁粉遇水水化產生H₂，所以應控制金屬鋁粉的加入量在很低的范圍內。

在1300℃到1400℃之間，澆注料中大量的二氧化硅微粉會增加基質中莫來石的析出，促使?jié)沧⒘巷@氣孔率減少，并獲得優(yōu)良的機械性能，在1400℃會產生更明顯的強化作用。