一种中密度耐磨耐火浇注料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种中密度耐磨耐火浇注料的制备方法。该浇注料由质量分数为７０％～８１％的高玻璃相焦宝石和或低氧化铝含量的烧结莫来石（Ｍ４５－２）、０％～７％的漂珠、４％～１０％的氧化硅微粉、０％～６％的氧化铝微粉、５％～１２％的耐火水泥和０．１２％～０．２０％的分散剂等原料组成。该中密度耐磨浇注料的体积密度为１．９～２．４ｇ／ｃｍ↑［３］，具有良好的耐磨性能（常温磨损量不大于８ｃｍ↑［３］）和较低的热导率（热导率不大于０．９Ｗ／ｍ.Ｋ，平板法，热面温度８００℃），可作为循环流化床锅炉等的耐磨耐火材料使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于耐火材料领域，主要涉及。
技术介绍
通常耐磨耐火浇注料具有较强的耐磨性，使用在高磨损的窑炉衬体部位。美国专利(US4687752)介绍一种中质耐磨浇注料，该耐磨浇注料具有较低的热 导率，其体积密度为1.7~2.1g/cm3、常温磨损量小于25cm3、热导率0.65 0.94 W/m*K(538°C)，该浇注料作为窑炉衬体的工作层，并代替了隔热层。该浇注料 由30% 50% (质量分数)的合成堇青石、14% 34%煅烧高岭土或熔融氧化硅、 20% 35%铝酸盐水泥以及少量硅灰等组成。另一美国专利(US4992397)介绍 一种低导热率高强度的耐磨浇注料，该浇注料由32% 80%无定形氧化硅(如熔 融石英)、5% 25%煅烧硅酸铝原料颗粒、5% 40%煅烧粘土粉、1%~10%流动助 剂(如硅灰)、5%~25%铝酸盐水泥。上述两个专利所涉及的耐磨浇注料具有耐 磨和低热导率的特点，均适应于石化工业用的窑炉，从实施例可以看到浇注料 的磨损量在9 25 cm3。但该浇注料的磨损量特点表明其不适合作为循环流化床 锅炉等使用的高耐磨衬体。循环流化床锅炉中烟气流速大(最高可达29m/s以 上)，高速烟气夹带大量固体颗粒对耐火材料内衬产生强烈冲刷磨损，因此，对 工作衬浇注料的耐磨性要求较高。根据黑色冶金行业标准所规定的循环流化床 锅炉用耐磨耐火浇注料(YB/T 4109-2002)的磨损量要求不大于9 cm3。目前循环流化床锅炉等条件下使用的耐磨耐火浇注料为高铝质、刚玉质、高铝碳化硅 质、碳化硅质等，这些浇注料的体积密度和热导率较高。在隔热型旋风分离器、 返料器等部位的耐火材料衬体设计为三层，其中两层为隔热层，如耐磨浇注料(80 115mm)、隔热浇注料(125mm)、硅钙板砖(120mm)，硅钙板砖外侧为结 构钢壳；也有其他三层不同耐火材料的构筑方式。设计这种三层结构的耐火材 料衬体是为了取得良好的隔热效果。焊接在钢壳上的锚固件(或称销钉)同时 对隔热浇注料和耐磨浇注料起固定作用，这种多层结构使锚固件对耐磨浇注料 固定作用减弱。由于多层耐火材料的施工，耐火材料层与层之间会产生收縮间 隙。如隔热浇注料施工体含有较高水分(30% 50%)，施工结束后对炉体进行加 热烘烤，炉体所含水分排出，并在隔热浇注料与耐磨浇注料之间产生收縮裂缝， 衬体由此产生的缺陷和应力导致耐磨材料的工作层产生裂纹，严重时会导致浇 注料掉块、剥落，降低耐火材料使用寿命，影响锅炉正常运行。在循环流化床 锅炉运行中，因耐火材料方面的原因造成停炉的诸多因素中，由于衬体多层结 构导致施工质量降低，致使耐磨浇注料使用过程中裂缝、剥落，及隔热层损坏， 是其因素之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，利用该方 法制备的中密度耐磨耐火浇注料的体积密度为1.9~2.4 g/cm3，具有良好耐磨性能(其常温磨损量不大于8cm3)，和较低的热导率(热导率不大于0.9W/m'K， 平板法，热面温度80(TC)，其最高使用温度为IOO(TC，可作为循环流化床锅炉 等的耐磨耐火材料使用，同时该中密度耐磨耐火浇注料具有良好的隔热性可以 替代隔热层材料。本专利技术的目的采用如下技术方案来实现该浇注料由质量分数为70%~81%的高玻璃相焦宝石和或低氧化铝含量的烧结莫来石(M45-2)、 0%~7%的漂珠、4% 10%的氧化硅微粉、0% 6%的氧化铝 微粉、5% 12%的耐火水泥、0.12% 0.20%的分散剂等原料组成；施工搅拌时外 加约5% 10%水，混练均匀。本专利技术浇注料所采用的高玻璃相焦宝石和或低氧化铝含量的烧结莫来石 (M45-2)原料的主要物相为莫来石相和玻璃相，其中玻璃相含量约40%~50%; 高玻璃相焦宝石的氧化铝含量35%~45%，吸水率小于2%，体积密度2.00~2.50 g/cm3;低氧化铝含量的烧结莫来石(在黑色冶金行业标准YB/T5267-2005中牌 号为M45-2)的氧化铝含量为43% 48%，氧化钾含量1% 3%;原料的粒度范围 0 15mm。本专利技术浇注料所采用漂珠原料的氧化铝含量25%~36%，粒度20 350nm，堆 积密度小于0.37g/cm3。本专利技术浇注料所采用氧化硅微粉原料的氧化硅含量88%~97%，平均粒度小 于l(im。本专利技术浇注料所采用氧化铝微粉原料的氧化铝含量大于99%，平均粒度小 于5拜。本专利技术浇注料所采用耐火水泥可以是纯铝酸钙水泥。纯铝酸钙水泥是指以 工业氧化铝和石灰石为原料生产的铝酸钙水泥，其氧化硅、氧化铁、氧化钛等 杂质含量较低。本专利技术浇注料所采用分散剂为磷酸盐，如三聚磷酸钠、六偏磷酸纳。 本专利技术浇注料通过选择烧结良好的焦宝石原料(或低氧化铝含量的烧结莫来石)和氧化物微粉原料及合适的粒度级配，增强基质的结合强度，实现浇注 料具有良好的耐磨性能。通过选择高玻璃相焦宝石和或低氧化铝含量的烧结莫来石(其氧化铝含量43%~48%，在黑色冶金行业标准YB/T5267-2005中牌号为 M45-2)、及漂珠、氧化硅微粉等低热导率原料，实现对浇注料低热导率性质的 控制。高玻璃相焦宝石和低氧化铝含量的烧结莫来石含有约40% 50%玻璃相； 漂珠、氧化硅微粉主矿相为高氧化硅含量的无定形相；高氧化硅含量的玻璃相 或无定形相的热导率较低，因而浇注料具有较低的热导率。其中漂珠的加入量 增加，浇注料的体积密度、热导率降低，同时强度和耐磨性也降低；漂珠原料 加入量大于7%，会大幅度降低浇注料的强度和耐磨性。因此，根据使用目的， 通过调整漂珠的加入量，以调整材料的热导率和耐磨性。如用于循环流化床锅 炉的隔热型旋风分离器、返料器等部位，该浇注料可不加漂珠原料，以保证浇 注料具有更强的耐磨性。耐火水泥是浇注料的结合剂，其加入量影响浇注料的强度。而浇注料的强 度直接与耐磨性密切相关。耐火水泥的加入量小于5%，浇注料的强度过低，削 弱材料的耐磨性，即磨损量高；而耐火水泥加入量大于12%，会降低浇注料在 高温下的耐磨性。研究表明水泥结合浇注料的高温下U000。C)的耐磨性，随 水泥含量增加有降低趋势。本专利技术的中密度耐磨耐火浇注料的特点是该浇注料具有良好的耐磨性和低 的热导率。通常为了制备具有优良耐磨性的浇注料，则通过选择高密度、高硬 度的刚玉、碳化硅、特级矾土熟料等原料实现材料的高耐磨性，但同时材料的 热导率也较高。本专利技术通过选用低导热率的高玻璃相焦宝石、漂珠、硅微粉等 低热导率原料，实现对浇注料低热导率性质的控制，同时通过选择烧结良好的焦宝石(和或低氧化铝含量的烧结莫来石)原料和氧化物微粉原料及合适的粒 度级配，制备较致密的浇注料，实现浇注料具有良好的耐磨性能，尽管该中密 度耐磨浇注料的耐磨性次于高铝质、刚玉质等耐磨浇注料。该中密度耐磨浇注 料和高铝质、刚玉质耐磨浇注料等一起满足不同窑炉、或同一窑炉不同部位对 各类耐磨浇注料的需求。本专利技术的中密度耐磨耐火浇注料具有低的导热性，可以在设计窑炉衬体时 (如循环流化床锅炉的旋风分离器、返料器等部位)，改变衬体结构，减薄隔热 耐火材料的厚度，或取消隔热耐火材料，将衬体设计为中密度耐磨浇注料单层 结构，或中密度耐磨浇注料和隔热耐火材料两层结构，使耐火材料衬体施工简 便，衬体体积稳定，窑炉运行稳定性增强，耐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中密度耐磨耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述浇注料由质量分数为７０％～８１％的高玻璃相焦宝石和或低氧化铝含量的烧结莫来石（Ｍ４５－２）、０％～７％的漂珠、４％～１０％的氧化硅微粉、０％～６％的氧化铝微粉、５％～１２％的耐火水泥和０．１２％～０．２０％的分散剂等原料组成；浇注料所采用的高玻璃相焦宝石和低氧化铝含量的烧结莫来石（Ｍ４５－２）原料的主要物相为莫来石相和玻璃相，其中玻璃相含量约４０％～５０％；高玻璃相焦宝石的氧化铝含量３５％～４５％，吸水率小于２％，体积密度２．００～２．５０ｇ／ｃｍ３；低氧化铝含量的烧结莫来石（Ｍ４５－２）的氧化铝含量为４３％～４８％，氧化钾含量１％～３％；原料的粒度范围０～１５ｍｍ；所采用漂珠原料的氧化铝含量２５％～３６％，粒度２０～３５０μｍ，堆积密度小于０．３７ｇ／ｃｍ↑［３］；所采用氧化硅微粉原料的氧化硅含量８８～９７％，平均粒度小于１μｍ。所采用氧化铝微粉原料的氧化铝含量大于９９％，平均粒度小于５μｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石干，胡书禾，张三华，王战民，曹喜营，王晓利，李少飞，
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：41[中国|河南]