[發明專利]一種以用后耐火材料為原料的鎂質結合劑及其應用

在審

• 申請號: 202110302915.8
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113149669A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 肖國慶;陳建軍;丁冬海;任耘;雷長坤;臧云飛
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/63;C04B35/632;C04B35/103;C04B35/105
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 金艷婷

本發明公開了一種以用后耐火材料為原料的鎂質結合劑及其應用，鎂質結合劑是由鎂質粉體和有機酸組成，鎂質粉體與有機酸的質量比為0.1:1?10:1，鎂質粉體是以用后的鎂質耐火材料為原料經篩選、破碎和細磨得到的，要求粉體的粒徑小于75μm和氧化鎂的含量大于40％，有機酸為檸檬酸、丙烯酸、草酸等中的任一種或一種以上的組合，該鎂質結合劑可用于制備無水泥耐火澆注料。本發明的鎂質結合劑不僅可制備出高溫性能優異的耐火澆注料，且可提高用后耐火材料的利用率和附加值；鎂質結合劑中有機酸抑制氧化鎂水化帶來的膨脹，可制備具有良好強度的澆注料柸體；采用本發明的鎂質結合劑制備的耐火澆注料的常溫強度可到達傳統鋁酸鈣水泥結合澆注料的強度。

技術領域

本發明屬于耐火澆注料技術領域，具體涉及一種以用后耐火材料為原料的鎂質結合劑及其應用。

背景技術

隨著我國鋼鐵行業的迅速發展，耐火材料的需求逐年增加，伴隨著也產生了大量的廢棄耐火材料。在傳統耐火材料服役模式中，使用后的耐火材料常被作為廢棄物由鋼廠進行堆積或填埋處理，大多沒有被回收利用，這造成了資源的極大浪費和嚴重的環境污染。系統性開發耐火材料循環再利用技術，是耐火材料生產服務行業與高溫工業共贏的迫切需求。

鎂質耐火澆注料因具有耐火度高，抗渣性能優異和抗熱震性能優異等優點，廣泛應用于鋼鐵、建材高溫窯爐。目前制備鎂質耐火澆注料常用的結合劑為鋁酸鈣水泥、硅微粉和硅溶膠。其中，鋁酸鈣水泥可以賦予鎂質耐火澆注料優異的常溫力學性能，但是在高溫，鋁酸鈣水泥中的氧化鈣會與氧化鎂反應生成鈣鎂橄欖石低熔點相(CaO·MgO·SiO₂)，這些低熔點相會降低澆注料高溫力學性能和抗渣侵蝕性能，進而影響澆注料的使用壽命；而且鋁酸鈣水泥結合澆注料初次烘烤易出現剝落甚至爆裂現象，需要格外注意養護和脫水過程。在含氧化鎂的鎂質耐火澆注料中加入硅微粉易發生反應生成水合硅酸鎂(M-S-H)，該化合物是一種在加熱過程中具有良好粘結強度的膠凝材料，但是，在室溫環境下，水合硅酸鎂(M-S-H)的形成速率過慢限制了硅微粉結合劑的應用；而且，此結合體系中的二氧化硅在高溫會形成液相，會對澆注料的抗渣性和高溫力學性能產生負面影響。硅溶膠結合的鎂質耐火澆注料因脫模強度低造成脫膜困難，且澆注料中添加硅溶膠會在體系中引入二氧化硅，從而影響澆注料的高溫使用性能。

發明內容

針對以上技術需求，本發明提出了一種以用后的鎂質耐火材料為原料制備鎂質結合劑及其應用，解決用后耐火材料對環境的造成污染和現有的結合劑在制備耐火澆注料時易對澆注料的使用壽命低、抗渣性和高溫性能產生負面影響的問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案予以實現：

一種以用后耐火材料為原料的鎂質結合劑，包括鎂質粉體和有機酸，所述鎂質粉體與有機酸的質量比為0.1:1-10:1。

優選的，有機酸為檸檬酸、丙烯酸、草酸中的任一種或一種以上的組合。

優選的，所述鎂質粉體粒徑小于75μm；鎂質粉體中氧化鎂的含量大于 40％。

優選的，所述鎂質粉體是以用后的鎂質耐火材料為原料經篩選、破碎和細磨得到的。

優選的，所述用后鎂質耐火材料為鎂碳耐火磚、鎂鉻耐火磚、鎂鈣耐火磚中的一種或一種以上混合。

本發明還公開了所述的鎂質結合劑用于制備無水泥耐火澆注料的應用。

具體的，將鎂質結合劑與耐火澆注料原料混合，得到無水泥耐火澆注料；所述鎂質結合劑質量占耐火澆注料質量的1％～25％。

可選的，將鎂質粉體與有機酸粉體預混均勻得到鎂質結合劑，根據鎂質結合劑在耐火澆注料的添加量混合鎂質結合劑與耐火澆注料原料，然后加入水攪拌，得到無水泥耐火澆注料。

可選的，根據鎂質粉體在耐火澆注料的添加量混合鎂質粉體與耐火澆注料原料，然后加入有機酸的水溶液攪拌，得到無水泥耐火澆注料。