一种浇注成型铝硅系轻质耐火材料制造技术

本发明专利技术属于耐火材料技术领域，提出一种浇注成型铝硅系轻质耐火材料。提出的一种铝硅系轻质耐火材料包括有原料和溶剂；所述的原料包括有作为基本填料的陶瓷粉体，溶剂包括有水、增稠剂和分散剂；铝硅系轻质耐火材料的原料还包括有纯铝酸钙水泥和用以提高产品强度与抗热震性的陶瓷纤维；溶剂还包括有硅溶胶；纯铝酸钙水泥与硅溶胶作为结合相共同完成耐火材料的硬化过程，在耐火材料硬化的过程中，纯铝酸钙水泥在溶剂内水化硬化并与硅溶胶共同作用形成轻质耐火材料的骨架，使陶瓷粉体以及水分子吸附在轻质耐火材料的骨架上。本发明专利技术具有孔径细小、分布均匀隔热性好、强度高、抗侵蚀性好以及耐冲刷性好的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于耐火材料
，涉及一种浇注成型铝硅系轻质耐火材料。
技术介绍
在铝深加工行业，传统耐火材料的工作层与保温层往往材质不同，抗冲刷、耐侵蚀、高强度的致密耐火材料充当工作衬；易损坏、易剥落、低强度的轻质料充当保温层，从而协同工作，以满足对耐火材料对耐温、抗冲刷、高强度、保温的综合要求。传统致密浇注料在抗侵蚀、耐冲刷、高强度方面优势明显，但其显然不能满足保温要求。传统的耐火轻质浇注料往往采用轻质骨料，如漂珠、珍珠岩、多孔陶粒、空心球等作为骨料（中国专利CN101723687A、CN103113116A， CN1213658），配以细粉、水泥硬化而成，强度较低、耐侵蚀差、易损毁剥落，不能直接作为工作衬，且其孔径较大，保温效果也不够理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种铝硅系轻质耐火材料，使其具有孔径细小、分布均匀的特点，在相同密度下，该材料具有更好的隔热性、更高的强度、良好的抗侵蚀性以及耐冲刷性，可直接用于铝行业等高温领域的工作衬耐火材料，与熔体直接接触，减少耐火材料的使用量，节约能源。本专利技术为完成上述目的采用如下技术方案：一种铝硅系轻质耐火材料，所述的铝硅系轻质耐火材料包括有原料和溶剂；所述的原料包括有作为基本填料的陶瓷粉体，所述的溶剂包括有水、增稠剂和分散剂；所述铝硅系轻质耐火材料的原料还包括有纯铝酸钙水泥和用以提高产品强度与抗热震性的陶瓷纤维；所述的溶剂还包括有硅溶胶；所述的纯铝酸钙水泥与硅溶胶作为结合相共同完成耐火材料的硬化过程，在耐火材料硬化的过程中，纯铝酸钙水泥在溶剂内水化硬化并与硅溶胶共同作用形成轻质耐火材料的骨架，由于纯铝酸钙水泥的水化硬化反应导致硅溶胶体系内自由水大量减少，硅溶胶失去稳定性而发生凝胶化反应，硅溶胶胶粒通过Si-O-Si键形成立体三维网络结构，材料硬化，使陶瓷粉体以及水分子吸附在轻质耐火材料的骨架上，在轻质耐火材料干燥工艺结束后，水分子完全蒸发，留下具有大量细小、均匀孔隙的轻质耐火制品。所述铝硅系轻质耐火材料的原料及质量份数分别为60目石英料45～55份、200目刚玉细粉10份、d50=1.5～5um的α氧化铝微粉15～20份、SECAR-71纯铝酸钙水泥10～25份、长度为0.5~3mm的陶瓷纤维5～10份。所述的陶瓷纤维为高铝纤维、硅酸铝纤维或多晶氧化铝纤维中的一种，优选为高铝纤维。每100份原料所加入溶剂的种类及质量份数分别为硅溶胶35～45份、水7～10份、增稠剂0.1～0.2份、分散剂0.4～0.8份。所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠CMC、羟丙基甲基纤维素HPMC、聚阴离子纤维素PAC中的一种。所述的分散剂为聚丙烯酸铵、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种。溶剂内所述增稠剂、分散剂的加入，可以保证陶瓷粉体与陶瓷纤维的悬浮性与分散性，使轻质耐火制品成分均一稳定。所述纯铝酸钙水泥为CA-71纯铝酸钙水泥或CA-75纯铝酸钙水泥或CA-80纯铝酸钙水泥。所述的纯铝酸钙水泥优选为CA-71纯铝酸钙水泥。本专利技术提出的一种铝硅系轻质耐火材料，采用陶瓷粉体作为基本填料，纯铝酸钙水泥水化硬化与硅溶胶交联凝胶共同作用，从而将陶瓷粉体与水分子固定在三维空间中，干燥工艺结束后，水完全蒸发，留下大量细小且均匀的孔隙；纯铝酸钙水泥水化产物与硅溶胶形成的骨架将填料固定在原位置，形成轻质耐火制品；制品中的孔隙多由水分子占位形成，孔隙小而均匀，因此在同密度的情况下，会具有更好强度、抗侵蚀、抗冲刷性以及优异的保温效果；。其硬化特点是该耐火料的硬化过程是由铝酸钙水泥与硅溶胶共同决定的；当水泥水化开始后，由于水化反应导致硅溶胶体系内自由水大量减少，硅溶胶失去稳定性而发生凝胶化反应，硅溶胶胶粒通过Si-O-Si键形成立体三维网络结构，材料硬化；由于水泥水化硬化与硅溶胶交联凝胶的双重机制，制品具有相当高的脱模强度与使用强度；综上所述，本专利技术具有孔径细小、分布均匀的特点，在相同密度下，该材料具有更好的隔热性、更高的强度、良好的抗侵蚀性以及耐冲刷性，可直接用于铝行业等高温领域的工作衬耐火材料，与熔体直接接触，减少耐火材料的使用量，节约能源，还具有具有良好的自流性，易于浇注成型；制品密度低1.1~1.3g/cm3，强度较高，保温效果良好，可直接接触铝液。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1一、称取60目石英料550g、200目刚玉细粉100g、α氧化铝微粉150g（d50=1.5~5um）、CA-71纯铝酸钙水泥100g、长度0.5~3mm高铝纤维100g；二、称取硅溶胶450g、水70g、PAC 2g、聚炳烯酸铵4g，搅拌均匀，制成溶剂备用。三、将步骤“一”中各物料加入步骤“二”所述溶剂中，边搅拌边加入（铝酸钙水泥最后加），搅拌均匀后，倒入模具浇注。四、放置1~2h时后脱模，养护、烘干、700℃×2h热处理，即可得到轻质耐火制品。实施例2一、称取60目石英料450g、200目刚玉细粉100g、α氧化铝微粉200g（d50=1.5~5um）、CA-71纯铝酸钙水泥200g、长度0.5~3mm硅酸铝纤维50g；二、称取硅溶胶400g、水100g、HPMC 1g、六偏磷酸钠6g，搅拌均匀，制成溶剂备用。三、将步骤“一”中各物料加入步骤“二”所述溶剂中，边搅拌边加入（铝酸钙水泥最后加），搅拌均匀后，倒入模具浇注。四、放置1~2h时后脱模，养护、烘干、700℃×2h热处理，即可得到轻质耐火制品。实施例3一、称取60目石英料500g、200目刚玉细粉100g、α氧化铝微粉180g（d50=1.5~5um）、CA-71纯铝酸钙水泥140g、长度0.5~3mm多晶氧化铝纤维80g；二、称取硅溶胶350g、水100g、CMC 1.5g、三聚磷酸钠8g，搅拌均匀，制成溶剂备用。三、将步骤“一”中各物料加入步骤“二”所述溶剂中，边搅拌边加入（铝酸钙水泥最后加），搅拌均匀后，倒入模具浇注。四、放置1~2h时后脱模，养护、烘干、700℃×2h热处理，即可得到轻质耐火制品。实施例4一、称取60目石英料450g、200目刚玉细粉100g、α氧化铝微粉150g（d50=1.5~5um）、CA-71纯铝酸钙水泥250g、长度0.5~3mm高铝纤维50g；二、称取硅溶胶350g、水80g、PAC 1g、聚丙烯酸铵5.5g，搅拌均匀，制成溶剂备用。三、将步骤“一”中各物料加入步骤“二”所述溶剂中，边搅拌边加入（铝酸钙水泥最后加），搅拌均匀后，倒入模具浇注。四、放置1~2h时后脱模，养护、烘干、700℃×2h热处理，即可得到轻质耐火制品。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝硅系轻质耐火材料，其特征在于：所述的铝硅系轻质耐火材料包括有原料和溶剂；所述的原料包括有作为基本填料的陶瓷粉体，所述的溶剂包括有水、增稠剂和分散剂；所述铝硅系轻质耐火材料的原料还包括有纯铝酸钙水泥和用以提高产品强度与抗热震性的陶瓷纤维；所述的溶剂还包括有硅溶胶；所述的纯铝酸钙水泥与硅溶胶作为结合相共同完成耐火材料的硬化过程，在耐火材料硬化的过程中，纯铝酸钙水泥在溶剂内水化硬化并与硅溶胶共同作用形成轻质耐火材料的骨架，由于纯铝酸钙水泥的水化硬化反应导致硅溶胶体系内自由水大量减少，硅溶胶失去稳定性而发生凝胶化反应，硅溶胶胶粒通过Si‑O‑Si键形成立体三维网络结构，材料硬化，使陶瓷粉体以及水分子吸附在轻质耐火材料的骨架上，在轻质耐火材料干燥工艺结束后，水分子完全蒸发，留下具有大量细小、均匀孔隙的轻质耐火制品。

【技术特征摘要】
1.一种铝硅系轻质耐火材料，其特征在于：所述的铝硅系轻质耐火材料包括有原料和溶剂；所述的原料包括有作为基本填料的陶瓷粉体，所述的溶剂包括有水、增稠剂和分散剂；所述铝硅系轻质耐火材料的原料还包括有纯铝酸钙水泥和用以提高产品强度与抗热震性的陶瓷纤维；所述的溶剂还包括有硅溶胶；所述的纯铝酸钙水泥与硅溶胶作为结合相共同完成耐火材料的硬化过程，在耐火材料硬化的过程中，纯铝酸钙水泥在溶剂内水化硬化并与硅溶胶共同作用形成轻质耐火材料的骨架，由于纯铝酸钙水泥的水化硬化反应导致硅溶胶体系内自由水大量减少，硅溶胶失去稳定性而发生凝胶化反应，硅溶胶胶粒通过Si-O-Si键形成立体三维网络结构，材料硬化，使陶瓷粉体以及水分子吸附在轻质耐火材料的骨架上，在轻质耐火材料干燥工艺结束后，水分子完全蒸发，留下具有大量细小、均匀孔隙的轻质耐火制品。
2.根据权利要求1所述的一种铝硅系轻质耐火材料，其特征在于：所述铝硅系轻质耐火材料的原料及质量份数分别为60目石英料45～55份、200目刚玉细粉10份、d50=1.5～5um的α氧化铝微粉15～20份、SECAR-71纯铝酸钙水泥1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冬冬，王自强，周慧君，王刚，
申请(专利权)人：中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41