一种超低水泥结合浇注料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超低水泥结合浇注料及其制备方法。其技术方案是：以5～15wt％的粒径大于等于5mm且小于8mm的刚玉或矾土、5～15wt％的粒径大于等于3mm且小于5mm的刚玉或矾土、5～15wt％的粒径大于等于1mm且小于3mm的刚玉或矾土、10～30wt％的粒径大于等于0.074mm且小于1mm的刚玉、10～30wt％的粒径小于74μm的刚玉、5～15wt％的粒径小于5μm的α‑氧化铝微粉、0.1～3.3wt％的铝酸盐水泥和0.1～0.4wt％的减水剂为原料。按所述原料及其含量配料，混合，再倒入所述原料4～8wt％的水和0.1～23wt％的硅溶胶，混合，然后将倒入模具，振动，脱模，热处理，获得超低水泥结合浇注料。本发明专利技术工艺简单和成本低，制备的超低水泥结合浇注料强度显著提高。

【技术实现步骤摘要】
一种超低水泥结合浇注料及其制备方法
本专利技术属于水泥结合浇注料
具体涉及一种超低水泥结合浇注料及其制备方法。
技术介绍
耐火材料广泛应用于冶金、玻璃和水泥等高温领域，是保证产业运行和技术发展不可缺少的基础材料，在高温工业生产发展中起着不可替代的作用。其中，耐火浇注料因具有制造能耗低、整体性好、便于浇注复杂形状、节省施工时间和成本低发特点而被广泛采用。根据水泥用量或氧化钙含量的不同，耐火浇注料分为普通水泥耐火浇注料(氧化钙>2.5％)，低水泥耐火浇注料(氧化钙为1.0～2.5％)，超低水泥耐火浇注料(氧化钙为0.2～1.0％)和无水泥耐火浇注料(氧化钙<0.2％)。当以铝酸盐水泥为结合剂时，铝酸盐水泥水化产物在中温阶段脱水和晶型转变使耐火浇注料结构疏松，强度下降；高温时氧化钙与耐火浇注料或渣中的氧化硅、氧化铁等发生反应生成低熔相物质，降低了耐火浇注料的高温使用性能。为此，通过减少耐火浇注料中铝酸盐水泥的用量，降低氧化钙的含量，制备低水泥、超低水泥结合浇注料成为耐火浇注料的发展趋势。然而，随着铝酸盐水泥用量的减少，耐火浇注料的常温强度快速降低、硬化时间延长和施工性能变差。因此，为了提高超低水泥结合浇注料的强度和施工性能，王洁曾等(王杰曾，曾大凡，曾鲁举，刘锡俊，陈龙，曹变梅.高性能超低水泥耐火浇注料的研究.玻璃窑、水泥窑用耐火材料技术应用研讨会论文集，2002)发现在超低水泥结合浇注料中添加氧化铝或硅微粉时，可以提高浇注料的脱模强度和烧后强度，刘新红等(刘新红，叶方保，钟香崇.微粉对矾土基超低水泥浇注料性能的影响.耐火材料，2004，38(1)：8～10，14)在超低水泥结合高铝矾土基浇注料中添加氧化铝和硅微粉，浇注料烧后强度和高温抗折强度明显提高。但是，微粉的添加会增加浇注料的用水量，提高其孔隙率，对浇注料施工性能和脱模强度产生不利影响。硅溶胶是纳米级(10～100nm)SiO2分散在水/溶剂中，在纳米SiO2颗粒表面存在双电层，彼此之间产生静电斥力，从而保持纳米粒子的稳定性，当纳米粒子相互靠近并越过势垒之后发生凝聚。以硅溶胶为耐火浇注料结合剂时，由于硅溶胶在凝聚过程中没有水化-脱水过程，避免了耐火浇注料的体积剧烈变化，使耐火浇注料在养护过程中具有较好的体积稳定性和强度；且硅溶胶中纳米颗粒具有较高的活性，易在低温下(<1100℃)烧结，有利于提高耐火浇注料的高温强度和热震稳定性。但硅溶胶是以凝聚方式产生的结合力，造成耐火浇注料的早期强度低；而且硅溶胶的流变性能劣于铝酸盐水泥。因此，在超低水泥结合浇注料中添加硅溶胶，利用铝酸盐水泥水解的Ca2+促进硅溶胶的凝聚作用，提高浇注料的脱模强度和烧后强度。“一种复合结合低温施工耐火浇注料”(CN102491769B)专利技术，以刚玉、矾土、莫来石和碳化硅为骨料，硅溶胶为结合剂，铝酸盐水泥为固化剂，并添加细粉、缓凝剂和水等，制备能耐低温施工的浇注料，但其浇注料的强度较低；“一种低水泥结合浇注料”(CN104478445A)专利技术，以矾土为骨料、以10％的铝酸盐水泥为结合剂制备浇注料，其110℃×24h的抗折强度仅为7.0MPa左右，1100℃×24h热处理后也仅为8.0MPa左右，整体强度较低。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种工艺简单和成本低的超低水泥结合浇注料的制备方法，用该方法制备的超低水泥结合浇注料的强度显著提高。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案所述超低水泥结合浇注料的原料及其含量是：按上述原料及其含量配料，混合，再倒入所述原料4～8wt％的水和所述原料0.1～23wt％的硅溶胶，混合均匀，得到混合料；然后将所述混合料倒入模具中，经振动、养护、脱模和热处理，获得超低水泥结合浇注料。所述刚玉为板状刚玉、白刚玉、亚白刚玉、棕刚玉中的一种以上；所述刚玉的Al2O3含量>95wt％。所述矾土为特级矾土和一级矾土中的一种以上；所述矾土的Al2O3含量>70wt％。所述铝酸盐水泥的CaO含量>29wt％。所述减水剂为萘系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、聚乙二醇系减水剂和磷酸盐无机减水剂中的一种以上。所述硅溶胶的固含量为10～50wt％，粒径为5～100nm。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有以下积极效果：本专利技术采用工程上容易实现的原料和方法，具有工艺简单、成本低和适用于应用的特点。本专利技术利用水化结合和凝聚结合双重作用，获得超低水泥结合浇注料；高温下，纳米SiO2促进了浇注料中粉料的烧结作用，将骨料和细粉牢牢地结合在一起，使制备的超低水泥结合浇注料的强度得到显著提高。现有技术制备的无硅溶胶的超低水泥结合浇注料的结果：110℃×24h养护：抗折强度1.2MPa，耐压强度11.5MPa；1100℃×3h热处理：抗折强度9.4MPa，耐压强度52.1MPa；1500℃×3h热处理：抗折强度25.6MPa，耐压强度98.9MPa。本专利技术利用铝酸盐水泥和硅溶胶二者的优良性能，制备的超低低水泥结合浇注料与现有技术制备的超低水泥结合浇注料相比常温强度更高。本专利技术制备的超低水泥结合浇注料的检测结果显示：110℃×24h养护：抗折强度大于4.0MPa，耐压强度大于63MPa；1100℃×3h热处理：抗折强度大于13MPa，耐压强度大于127MPa；1500℃×3h热处理：抗折强度大于30MPa，耐压强度大于150MPa。因此，本专利技术具有工艺简单、成本低和适用于应用的特点，所制备的超低水泥结合浇注料的强度显著提高。附图说明图1为本专利技术制备的一种超低水泥结合浇注料的抗折强度柱状图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的描述，并非对其保护范围的限制：本具体实施方式中：所述刚玉的Al2O3含量>95wt％；所述矾土的Al2O3含量>70wt％；所述铝酸盐水泥的CaO含量>29wt％；所述硅溶胶的固含量为10～50wt％，粒径为5～100nm。实施例中不再赘述。实施例1一种超低水泥结合浇注料及其制备方法。本实施例所述超低水泥结合浇注料的原料及其含量是：按上述原料及其含量配料，混合，再倒入所述原料4～6.5wt％的水和所述原料12～23wt％的硅溶胶，混合均匀，得到混合料；然后将所述混合料倒入模具中，经振动、养护、脱模和热处理，获得超低水泥结合浇注料。本实施例中：所述刚玉为板状刚玉、白刚玉、亚白刚玉和棕刚玉中的一种；所述矾土为特级矾土；所述减水剂为萘系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、聚乙二醇系减水剂和磷酸盐无机减水剂的四种减水剂的混合物。本实施例制备的超低水泥结合浇注料经检测：110℃×24h养护：抗折强度4.1～5.9MPa，耐压强度63.4～66.8MPa；1100℃×3h热处理：抗折强度13.4～15.8MPa，耐压强度127.5～129.6MPa；1500℃×3h热处理：抗折强度32.9～34.9MPa，耐压强度151.7～158.8MPa。实施例2一种超低水泥结合浇注料及其制备方法。本实施例所述超低水泥结合浇注料的原料及其含量是：按上述原料及其含量配料，混合，再倒入所述原料4.5～7wt％的水和所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低水泥结合浇注料的制备方法，其特征在于所述超低水泥结合浇注料的原料及其含量是：

【技术特征摘要】
1.一种超低水泥结合浇注料的制备方法，其特征在于所述超低水泥结合浇注料的原料及其含量是：按上述原料及其含量配料，混合，再倒入所述原料4～8wt％的水和所述原料0.1～23wt％的硅溶胶，混合均匀，得到混合料；然后将所述混合料倒入模具中，经振动、养护、脱模和热处理，获得超低水泥结合浇注料。2.根据权利要求1所述的超低水泥结合浇注料的制备方法，其特征在于所述刚玉为板状刚玉、白刚玉、亚白刚玉、棕刚玉中的一种以上；所述刚玉的Al2O3含量>95wt％。3.根据权利要求1所述的超低水泥结合浇注料的制备方法，其特征在于所述矾土为特级矾土和一级矾土中的一种以上；所述矾土的Al2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈平安，王百帅，李享成，朱伯铨，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42