可浇注耐火组合物制造技术

本发明专利技术涉及可浇注耐火组合物、耐火内衬和由其形成的物品以及由所述可浇注耐火组合物安装耐火材料的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可浇注耐火组合物
本专利技术涉及可浇注耐火组合物、耐火内衬和由其形成的物品以及由所述可浇注耐火组合物安装耐火材料的方法。
技术介绍
耐火材料(refractory)是具有使其在高温应用中适合用作耐热性屏障的性质的材料。未经成型的耐火材料具有形成无结点内衬的能力，且通常称为单片型(monolithic)。这些材料可用作例如以下的衬底：包含或引导流体或者适于辅助液体金属和矿渣或者任何其它高温液体、固体或气体的工业处理的冲天炉炉底(cupolashearth)和虹吸管、鼓风炉、主流道、次级流道和倾斜流道，且更一般而言，容器或容器喷嘴、钢包、中间包(tundish)、反应室和反应槽。未经成型的耐火材料通常制造为粉末形式，并在应用之前与水混合。通过应用诸如浇注、喷洒和喷补并继以凝固(setting)和干燥随后加热等技术，可将湿材料应用作为内衬。任何耐火材料的一个重要方面在于其在凝固后安全快速干燥的能力。因此，湿材料应该具有在加热时的干燥过程中对气体尤其是水蒸气的高渗透性。因此，某些耐火材料、特别是专用于厚型高导热性内衬(例如，含单片的碳和/或SiC)或者要求在热条件(即，100℃至800℃)下的极快内衬试运行(commissioning)或安装的应用的那些耐热材料利用下述成分来制备：所述成分在润湿和凝固过程中放出可燃性氢气，后者产生孔、空洞和微裂隙，而这进而增加了对气体的渗透性，因此使得在加热期间水能快速干燥蒸发。通常，耐火材料被制备来包括反应性金属成分，所述反应性金属成分在水存在时且在特定pH下会水解而生成氢气。然而，由于在燃烧源的存在下，存在着凝固期间排放出的氢气在与来自空气的氧气混合时的偶发性爆炸的风险，因而氢气的排放存在安全问题。因此，理想的是能制备在凝固时不散发氢气的耐火材料。然而，由于氢气的不存在以及预期的随之引起的对气体渗透性的降低，存在任何在安全性方面的改进可能被以下因素抵消的风险：耐火内衬在短时间内被干燥和加热至作业温度(servicetemperature)的能力的降低，或者对在热条件下将耐火材料安装在热基质上的能力方面的有害影响。例如，随着水蒸气在干燥期间能借之逃逸的孔和空洞的减少，因干燥期间在内衬内部的水蒸气压力的产生所导致的爆炸的风险会提高。因此，存在对进一步的可浇注耐火材料的需求，所述可浇注耐火材料在凝固时不会排放显著量的氢气，并且与常规的氢气排放性耐火材料相比，其具有至少同样优良甚至更为改善的化学、物理、矿物学、热性质、试运行和/或安装性质。例如，试运行应该容易且快速，且安装应该尽可能的直接且不需要增加的复杂性，诸如要求使用特定的液体(如胶体悬浮液)或其它化学品(如磷酸、磷酸盐溶液、硅酸钠)和适于聚合的有机化合物以用于湿式混合。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种可浇注耐火组合物，其包含：5重量%至95重量%的氧化铝、铝硅酸盐或其混合物；可选的至多70重量%的碳化硅，可选的至多10重量%的碳，0.1重量%至5重量%的碱土金属氧化物和/或氰化物，和0.1重量%至5重量%的表面积至少为10m2/g的二氧化硅；其中，所述耐火组合物包括不多于约0.5重量%的胶结性粘结剂；其中，在添加水时，所述耐火组合物不释放显著量的氢气；其中，在添加水时，所述耐火组合物凝固。根据第二方面，提供了可安装的耐火内衬，所述耐火内衬通过将第一方面的可浇注耐火组合物与2重量%至40重量%的水混合。根据第三方面，提供了利用选自浇注、自流、湿锚喷(shotcreeting)、棒捣(rodding)、浇注-振动、喷洒、常规干式喷补或高密度喷补的技术随后进行凝固和干燥来安装本专利技术的第二方面的可安装耐火内衬的方法。根据第四方面，提供了可通过第三方面的方法获得的安装的耐火内衬。所述内衬可以为用于以下的内衬：包含或引导流体或者适于辅助液体金属和矿渣或者任何其它高温液体、固体或气体的工业处理的冲天炉炉底和虹吸管、鼓风炉、主流道、次级流道和倾斜流道、容器或容器喷嘴、钢包、中间包、反应室和反应槽。根据第五方面，提供了安装耐火材料的方法，该方法包括：将本专利技术的第一方面所述的可浇注耐火组合物与水混合，将混合物成形为物品(article)，使得所述物品凝固，并使所述物品干燥以除去过量的水。根据第六方面，提供了可通过本专利技术的第五方面的方法获得的耐火物品。本专利技术涉及适合用作耐火材料的混合物，例如，作为用于以下的内衬：包含或引导流体或者适于辅助液体金属和矿渣或者任何其它高温液体、固体或气体的工业处理的冲天炉炉底和虹吸管、鼓风炉、主流道、次级流道和倾斜流道，更一般而言，容器或容器喷嘴、钢包、中间包、反应室和反应槽。所述混合物还可以用于整体或部分地制造预成型物品，例如耐火砖和耐火坩埚。所述混合物的部分特征在于在其制备、与水混合、安装和凝固的过程中不存在显著的气体排放，特别是可燃性氢气，这使得其特别适于改善安装和使用了该耐火材料的工业硬件的安全性。特别地，通过适当选择或省略金属或矿物添加剂，本专利技术的可浇注耐火组合物抑制或防止了如铝等金属物品的反应。虽然不存在气体(特别是氢气)的排放，所得到的耐火材料仍可安装于热基质上并进行快速安全的干燥和加热。耐火材料的部分特征在于干燥期间对气体和水蒸气的高渗透性、游离水的高比例和凝固后保留的水合的水的低比例、以及凝固后的高机械强度。这些性质的组合抑制或防止了在干燥和加热至工作温度的过程中裂隙的形成、散裂(spalling)或内衬爆炸。因此，由所述可浇注耐火组合物形成的内衬能被成功地用在下述的安装中：所述安装通常要求使用氢气排放性耐火材料或者在与胶体悬浮液或其它化学物质(如磷酸或磷酸盐溶液)混合后安装的耐火材料，以便与要求短的试运行时间和安全干燥的安装相匹配。附图说明图1是用于测定来自润湿的可浇注耐火组合物的氢气排放的测定步骤的示意图。图2是用于测定浇注样品的气体渗透性的组装体的截面示意图。具体实施方式根据上文所述的第一方面，提供了一种可浇注耐火组合物。可浇注是指耐火组合物可以在添加水、凝固和干燥而除去过量水后被形成为无接缝或未定型的产品。基于可浇注耐火组合物的总干重，可浇注耐火组合物包含约5重量%至95重量%的氧化铝、铝硅酸盐或其混合物。在一个实施方式中，可浇注耐火组合物包含约30重量%至95重量%、例如约、例如约30重量%至80重量%、例如约30重量%至70重量%、例如约40重量%至70重量%、例如约50重量%至70重量%、例如约60重量%至70重量%的氧化铝，或者例如约50重量%至60重量%的氧化铝、铝硅酸盐或其混合物。氧化铝、铝硅酸盐或其混合物包含选自以下的材料：棕刚玉、烧结氧化铝、白刚玉、煅烧氧化铝、反应性或半反应性氧化铝、铝土矿、熔铸或烧结莫来石、红柱石和具有30重量%至75重量%的氧化铝含量的煅烧熟料氧化铝、铝硅酸盐或其混合物可以包含尺寸至多为约30mm的颗粒、基本由所述颗粒组成或由所述颗粒组成，所述颗粒的尺寸通过适当尺寸的分子筛来确定。在实施方式中，氧化铝、铝硅酸盐或其混合物包含尺寸至多为约10mm、至多为约6mm、至多为约4mm、至多为约2mm或至多为约1mm的颗粒、基本由所述颗粒组成或由所述颗粒组成。在其中可浇注耐火组合物包含的煅烧氧化铝为基于该可浇注耐火组合物的总干重的至多15重量%的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可浇注耐火组合物，其包含：5重量%至95重量%的氧化铝、铝硅酸盐或其混合物，可选的至多70重量%的碳化硅，可选的至多10重量%的碳，0.1重量%至5重量%的碱土金属氧化物和/或氢氧化物，和0.1重量%至5重量%的表面积为至少约10m2/g的二氧化硅；其中，所述耐火组合物包含不多于0.5重量%的胶结性粘结剂；其中，所述耐火组合物在添加水时不释放显著量的氢气；且其中，所述耐火组合物在添加水后凝固。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.02 EP 11290390.11.一种可浇注耐火组合物，其包含：5重量％至95重量％的氧化铝、铝硅酸盐或其混合物，可选的至多70重量％的碳化硅，可选的至多10重量％的碳，0.5重量％至5重量％的碱土金属氧化物和/或氢氧化物，和0.1重量％至5重量％的表面积为至少10m2/g的二氧化硅；其中，所述耐火组合物包含不多于0.5重量％的胶结性粘结剂；其中，所述耐火组合物在与水混合后即刻产生少于25cm3氢气/千克润湿的可浇注耐火组合物；且其中，所述耐火组合物在添加水后凝固。2.如权利要求1所述的可浇注耐火组合物，其中所述组合物不含金属添加剂。3.如权利要求1或2所述的可浇注耐火组合物，其还包含至多5重量％的抑制或防止碳氧化的添加剂或添加剂的组合。4.如权利要求1或2所述的可浇注耐火组合物，其还包含至多0.5重量％的有机纤维。5.如权利要求1或2所述的可浇注耐火组合物，其中所述氧化铝、铝硅酸盐或其混合物包含选自由以下物质组成的组中的材料：棕刚玉、烧结氧化铝、白刚玉、煅烧氧化铝、反应性或半反应性氧化铝、铝土矿、熔铸或烧结莫来石、红柱石和具有30重量％至75重量％的氧化铝含量的煅烧熟料。6.如权利要求1或2所述的可浇注耐火组合物，其包含5重量％至70重量％的碳化硅和/或1重量％至10重量％的碳，其中组成所述可浇注耐火组合物的所有成分的总含量为100重量％。7.如权利要求1或2所述的可浇注耐火组合物，其中所述碳化硅包含尺寸至多为30mm的颗粒。8.如权利要求1或2所述的可浇...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·苏迪尔，
申请(专利权)人：凯得力法国公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR