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CN109111235A - 一种铝尖晶石浇注料 - Google Patents

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CN109111235A CN201811032929.7A CN201811032929A CN109111235A CN 109111235 A CN109111235 A CN 109111235A CN 201811032929 A CN201811032929 A CN 201811032929A CN 109111235 A CN109111235 A CN 109111235A
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Yunnan Prco Kunming High Temperature Materials Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种铝尖晶石浇注料，浇注料包括的以下组成及相应组成的质量百分比为：耐火材料废料65％‑75％；铝矾土粉5％‑12％；镁砂粉5％‑10％；尖晶石粉8％‑12％；硅微粉2％‑5％；所述浇注料还包括添加剂，所述添加剂的重量比为浇注料总质量的0.2％‑0.4％；本发明的目的一种铝尖晶石浇注料，使用回收的耐火材料废料代替部分高铝矾土，制作的铝尖晶石浇注料不仅满足了施工和使用要求，而且节约了矿产资源，减少废弃耐火材料的环境污染。

Description

一种铝尖晶石浇注料
技术领域
本发明涉及耐火材料领域，尤其涉及一种铝尖晶石浇注料。
背景技术
耐火材料是耐火度不低于1580℃的一类无机非金属材料。耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。但仅以耐火度来定义已不能全面描述耐火材料了，1580℃并不是绝对的。现定义为凡物理化学性质允许其在高温环境下使用的材料称为耐火材料。耐火材料广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域，在冶金工业中用量最大，占总产量的50％～60％。
我国产生耐火材料废料，仅有约20％得到了粗糙的利用，没有发挥它应有的价值和作用，更何况更多的使用后的耐火材料作为工业垃圾被废弃和掩埋，也消耗了处理和运输费用，这都是对国家的人力、物力和资源的浪费。废弃的耐火材料也对环境产生污染，这主要表现在：1.粉尘；2.结晶二氧化硅的矽肺病；3.氧化锆原料的放射性；4.cr6+的致癌性；5.耐火纤维和石棉的致癌性；6.沥青和树脂挥发分的污染；7.废弃耐火材料占据的土地。
我国每年产生的数百万吨用后耐火材料若能作为二次资源得到充分的利用，不但为我国节约大量的资源，而且每年提高的社会效益将超过百亿元。特别对改善和保护环境起到重要的作用。因此，对用后耐火材料再生利用不但对提高企业效益、社会效益和改善环境有重要意义，而且也是利在当代、功在千秋的大事，为我们的子孙后代多留下一些资源。
在冶金行业，铝尖晶石浇注料主要用于钢包工作层或永久层，具有致密性好、强度高、抗渣侵蚀和渗透性好等优点。以往铝尖晶石浇注料是以高铝矾土、镁砂、尖晶石等为原料制备而成。由于高铝矾土和镁砂价格逐步上涨，使得铝尖晶石浇注料的成本逐年增加。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种铝尖晶石浇注料，使用回收的耐火材料废料代替部分高铝矾土，制作的铝尖晶石浇注料不仅满足了施工和使用要求，而且节约了矿产资源，减少废弃耐火材料的环境污染。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
一种铝尖晶石浇注料，浇注料包括的以下组成及相应组成的质量百分比为：耐火材料废料65％-75％；铝矾土粉5％-12％；镁砂粉5％-10％；尖晶石粉8％-12％；硅微粉2％-5％；
所述耐火材料废料颗粒的直径范围为0—25mm；
所述铝矾土粉的颗粒分别为180目、320目；
所述镁砂粉的颗粒分别为180目、320目，
所述尖晶石粉的颗粒为180目；
所述浇注料还包括添加剂，所述添加剂的重量比为浇注料总质量的0.2％-0.4％；
所述添加剂的组成和相应的质量比例为：三聚磷酸钠：20％-35％，六偏磷酸钠：20％-35％，柠檬酸钠：45％-55％。
进一步的，浇注料包括以下组成及相应组成的质量百分比为：耐火材料废料25-10mm的加入量19％、耐火材料废料10-5mm的加入量19％、耐火材料废料5-3mm的加入量13％、耐火材料废料3-0mm的加入量20％；铝矾土粉180目的加入量6％、铝矾土粉320目的加入量2％；镁砂粉180目的加入量5.5％、镁砂粉320目的加入量3％；尖晶石粉180目的加入量10％；硅微粉加入量2.5％；以及所述浇注料总质量0.4％的添加剂；
所述添加剂的组成和相应的质量比例为：三聚磷酸钠25％，六偏磷酸钠25％，柠檬酸钠50％。
进一步的，浇注料包括以下组成及相应组成的质量百分比为：耐火材料废料25-10mm的加入量19％、耐火材料废料10-5mm的加入量19％、耐火材料废料5-3mm的加入量13％、耐火材料废料3-0mm的加入量20％；铝矾土粉180目的加入量4％、铝矾土粉320目的加入量4％；镁砂粉180目的加入量3％、镁砂粉320目的加入量5％；尖晶石粉180目的加入量10％；硅微粉加入量3％；以及所述浇注料总质量0.3％的添加剂；
所述添加剂的组成和相应的质量比例为：三聚磷酸钠25％，六偏磷酸钠25％，柠檬酸钠50％。
进一步的，浇注料包括以下组成及相应组成的质量百分比为：耐火材料废料25-10mm的加入量19％、耐火材料废料10-5mm的加入量19％、耐火材料废料5-3mm的加入量13％、耐火材料废料3-0mm的加入量20％；铝矾土粉180目的加入量6％、铝矾土粉320目的加入量5％；镁砂粉180目的加入量3％、镁砂粉320目的加入量5％；尖晶石粉180目的加入量7％；硅微粉加入量3％；以及所述浇注料总质量0.35％的添加剂；
所述添加剂的组成和相应的质量比例为：三聚磷酸钠25％，六偏磷酸钠25％，柠檬酸钠50％。
一种铝尖晶石浇注料的制备方法，它包括以下步骤：首先，将耐火材料废料、铝矾土粉、镁砂粉、尖晶石粉、硅微粉和添加剂按比例配制；然后，在搅拌机中搅拌2-3分钟混合均匀；最后，加入浇注料总质量的6％-6.5％的水搅拌3-5分钟，搅拌均匀后振动成型。
本发明的目的一种铝尖晶石浇注料，使用回收的耐火材料废料代替部分高铝矾土，制作的铝尖晶石浇注料不仅满足了施工和使用要求，而且节约了矿产资源，减少废弃耐火材料的环境污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。
一种铝尖晶石浇注料，它包括的组成和相应的质量百分比为：骨料为回收耐火材料废料65％-75％；粉料分别为85高铝矾土粉5％-12％；中档镁砂5％-10％；尖晶石粉8％-12％；硅微粉2％-5％；添加剂0.2％-0.4％。
作为本发明的一种优选，骨料采用回收的耐火材料废料25-10mm、10-5mm、5-3mm、3-0mm；粉料选择高铝矾土粉180目、320目，中档镁砂粉180目、320目，尖晶石粉180目。
铝矾土粉是多种地质来源极不相同的含水氧化铝矿石的总称,属新型硅铝系高级耐火材料。选用煅烧过的熟铝矾土矿石用雷蒙磨加工制成的细粉，粒度通常为100目-325目，在耐火材料行业得到了广泛的应用。适用于熔模铸造用面层涂料及撒砂料，同时也可作为其它各种铸造涂料的耐火骨料。膨胀系数小、耐火度高、化学稳定性好。本发明选用85高铝矾土粉,高铝矾土粉在高温下与基质中的MgO反应生成原位尖晶石，原位尖晶石能与渣中的MnO与FeO形成固溶体，反应式如下：
FeO+MnO+MA—(Fe，Mn，Mg)O·(Fe，Al)O
使熔渣SiO2富化而变得粘稠，由于渣渗透深度(L)由下述方程确定：L∝η2，这表明基质中的原位尖晶石的生成使渣的粘度增加从而限制了渣的渗透。同时基质中配入的MgO与Al2O3在使用中反应生成的原位尖晶石则分布均匀，其与熔渣的接触角小，限制了熔渣的流动，提高了抗渣渗透性。加入预合成尖晶石粉，可以提高浇注料的抗渣侵蚀性能。
作为本发明的一种优选，结合剂采用的是92硅微粉。硅微粉是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料。由于它具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、导热系数高、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能，被广泛用于化工、电子、集成电路(IC)、电器、塑料、涂料、高级油漆、橡胶、国防等领域。随着高技术领域的迅猛发展，硅微粉亦将步入新的历史发展时期。硅微粉是由天然石英(SiO2)或熔融石英(天然石英经高温熔融、冷却后的非晶态SiO2)经破碎、球磨(或振动、气流磨)、浮选、酸洗提纯、高纯水处理等多道工艺加工而成的微粉。
硅微粉与Mg0和H2O在常温下形成MgO－SiO2－H2O凝胶而产生凝聚结合，使试样具有较高的常温强度；热处理过程中，Si－OH键脱水聚合形成网络状的Si－O－Si结构，该网络结构一直保持到1100℃也无变化，这种结构保证了材料在1100℃×3h下具有一定的强度。
1550℃×3h处理后，二氧化硅微粉与镁砂发生化学反应而形成镁橄榄石，镁砂与高铝矾土反应生成尖晶石，保证了高温处理后具有较高强度。
镁砂又称烧结镁砂，由菱镁矿、水镁矿或以海水与石灰乳反应制得的氢氧化镁，经高温煅烧而成，水化能力强。主要用于制碱性耐火材料，如镁砖、镁铝砖，含杂质多的用于铺炼钢钢炉底。主要化学成分为MgO，矿物成分为方镁石等轴晶系，密度3.56～3.65g/cm，莫氏硬度为5.5，熔点2800℃，在1800～2400℃显著挥发。纯方镁石无色，随着Fe2O3、CaO含量的增加色泽由浅变深，呈黄色、褐色、黑褐色。方镁石晶粒尺寸随煅烧温度的提高和保温时间的延长而相应地增大，其抗水化性和抗渣侵蚀性也相应增强。
尖晶石是镁铝氧化物组成的矿物，因为含有镁、铁、锌、锰等等元素，它们可分为很多种，如铝尖晶石、铁尖晶石、锌尖晶石、锰尖晶石、铬尖晶石等。化学分子式为(Mg，Fe，Zn，Mn)(Al，Cr，Fe)2O4，成分比较复杂，包括了铝尖晶石和铬尖晶石等亚族。含铁的尖晶石亚族即为不透明的磁铁矿、磁赤铁矿等。大部分尖晶石为铝尖晶石亚族，其中Mg2+和Fe2+可以任意比例混合。晶体系：属等轴晶系，结晶习性：常呈八面体晶形，有时八面体与菱形十二面体、立方体成聚形。可以人工合成，其熔点为2135℃，耐火度约为1900℃。
作为本发明的一种优选，以添加剂的质量为100％计，所述添加剂的组成和相应的质量比例为：三聚磷酸钠20％-35％，六偏磷酸钠20％-35％，柠檬酸钠45％-55％。柠檬酸钠、六偏磷酸钠和三聚磷酸钠的加入可以起到减少效果，保证施工性能。
资源节约型铝尖晶石浇注料的制备方法，将骨料、粉料和添加剂按比例配制，在搅拌机中搅拌2-3分钟混合均匀，然后再加入6％-6.5％的水搅拌3-5分钟，搅拌均匀后振动成型。
本发明的资源节约型铝尖晶石浇注料具有致密性好、强度高、抗渣侵蚀和渗透性能优异、施工流动性好的优点。1.高铝矾土细粉在高温下会与基质中的MgO反应原位生成原位尖晶石，原位尖晶石的生成抑制了渣对材料的渗透，提高了铝尖晶石浇注料的抗渣渗透性。2.预合成尖晶石粉的加入，可以显著提高铝尖晶石浇注料的抗渣侵蚀性。3.二氧化硅微粉与镁砂发生化学反应而形成镁橄榄石，高铝矾土细粉与MgO反应生成尖晶石，使铝尖晶石浇注料在高温下也能保证较高的强度。
实施例1
一种资源节约型铝尖晶石浇注料，由以下原料制得：回收耐火材料废料25-10mm加入量19％、回收耐火材料废料10-5mm加入量19％、回收耐火材料废料5-3mm加入量13％、回收耐火材料废料3-0mm加入量20％。粉料分别为高铝矾土粉180目加入量6％、高铝矾土粉320目加入量2％，中档镁砂粉180目加入量5.5％、中档镁砂粉320目加入量3％，尖晶石粉180目加入量10％，硅微粉加入量2.5％。添加剂0.4％。
其中添加剂的由三聚磷酸钠25％，六偏磷酸钠25％，柠檬酸钠50％。
实施例2
一种资源节约型铝尖晶石浇注料，由以下原料制得：回收耐火材料废料25-10mm加入量19％、回收耐火材料废料10-5mm加入量19％、回收耐火材料废料5-3mm加入量13％、回收耐火材料废料3-0mm加入量20％。粉料分别为高铝矾土粉180目加入量4％、高铝矾土粉320目加入量4％，中档镁砂粉180目加入量3％、中档镁砂粉320目加入量5％，尖晶石粉180目加入量10％，硅微粉加入量3％。添加剂0.3％。
实施例3
一种资源节约型铝尖晶石浇注料，由以下原料制得：回收耐火材料废料25-10mm加入量19％、回收耐火材料废料10-5mm加入量19％、回收耐火材料废料5-3mm加入量13％、回收耐火材料废料3-0mm加入量20％。粉料分别为高铝矾土粉180目加入量6％、高铝矾土粉320目加入量5％，中档镁砂粉180目加入量3％、中档镁砂粉320目加入量5％，尖晶石粉180目加入量7％，硅微粉加入量3％。添加剂0.35％。
上述实施例制作的浇注料需要达到的技术指标为：
技术指标：
本发明的目的在于提供一种以回收耐火材料废料、高铝矾土、镁砂、尖晶石、硅微粉等为原料的、高强度、致密性好、抗渣侵蚀和渗透性能好、施工流动性好的铝尖晶石浇注料。
本发明的目的一种铝尖晶石浇注料，使用回收的耐火材料废料代替部分高铝矾土，制作的铝尖晶石浇注料不仅满足了施工和使用要求，而且节约了矿产资源，减少废弃耐火材料的环境污染。
显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种铝尖晶石浇注料，其特征在于：浇注料包括的以下组成及相应组成的质量百分比为：耐火材料废料65％-75％；铝矾土粉5％-12％；镁砂粉5％-10％；尖晶石粉8％-12％；硅微粉2％-5％；
所述耐火材料废料颗粒的直径范围为0—25mm；
所述铝矾土粉的颗粒分别为180目、320目；
所述镁砂粉的颗粒分别为180目、320目，
所述尖晶石粉的颗粒为180目；
所述浇注料还包括添加剂，所述添加剂的重量比为浇注料总质量的0.2％-0.4％；
所述添加剂的组成和相应的质量比例为：三聚磷酸钠：20％-35％，六偏磷酸钠：20％-35％，柠檬酸钠：45％-55％。
2.根据权利要求1所述的一种铝尖晶石浇注料，其特征在于：浇注料包括以下组成及相应组成的质量百分比为：耐火材料废料25-10mm的加入量19％、耐火材料废料10-5mm的加入量19％、耐火材料废料5-3mm的加入量13％、耐火材料废料3-0mm的加入量20％；铝矾土粉180目的加入量6％、铝矾土粉320目的加入量2％；镁砂粉180目的加入量5.5％、镁砂粉320目的加入量3％；尖晶石粉180目的加入量10％；硅微粉加入量2.5％；以及所述浇注料总质量0.4％的添加剂；
所述添加剂的组成和相应的质量比例为：三聚磷酸钠25％，六偏磷酸钠25％，柠檬酸钠50％。
3.根据权利要求1所述的一种铝尖晶石浇注料，其特征在于：浇注料包括以下组成及相应组成的质量百分比为：耐火材料废料25-10mm的加入量19％、耐火材料废料10-5mm的加入量19％、耐火材料废料5-3mm的加入量13％、耐火材料废料3-0mm的加入量20％；铝矾土粉180目的加入量4％、铝矾土粉320目的加入量4％；镁砂粉180目的加入量3％、镁砂粉320目的加入量5％；尖晶石粉180目的加入量10％；硅微粉加入量3％；以及所述浇注料总质量0.3％的添加剂；
所述添加剂的组成和相应的质量比例为：三聚磷酸钠25％，六偏磷酸钠25％，柠檬酸钠50％。
4.根据权利要求1所述的一种铝尖晶石浇注料，其特征在于：浇注料包括以下组成及相应组成的质量百分比为：耐火材料废料25-10mm的加入量19％、耐火材料废料10-5mm的加入量19％、耐火材料废料5-3mm的加入量13％、耐火材料废料3-0mm的加入量20％；铝矾土粉180目的加入量6％、铝矾土粉320目的加入量5％；镁砂粉180目的加入量3％、镁砂粉320目的加入量5％；尖晶石粉180目的加入量7％；硅微粉加入量3％；以及所述浇注料总质量0.35％的添加剂；
所述添加剂的组成和相应的质量比例为：三聚磷酸钠25％，六偏磷酸钠25％，柠檬酸钠50％。
5.根据权利要求1所述的一种铝尖晶石浇注料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：首先，将耐火材料废料、铝矾土粉、镁砂粉、尖晶石粉、硅微粉和添加剂按比例配制；然后，在搅拌机中搅拌2-3分钟混合均匀；最后，加入浇注料总质量的6％-6.5％的水搅拌3-5分钟，搅拌均匀后振动成型。
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