低成本耐火浇注料及其加工方法与流程

1.本发明涉及耐火浇注料技术领域，具体涉及低成本耐火浇注料及其加工方法。


背景技术：

2.耐火浇注料主要应用于高温物料的输送通道中，通常无需经过高温烧结，直接进行浇注定型后即可使用，能适应更多的复杂场景。
3.在使用过程中，耐火浇注料需要经受高温物体的持续侵蚀、摩擦冲刷，容易产生损坏，因此，需要定期进行维护；现有的浇注料主要采用高铝矾土、刚玉等原材料制备，虽然抗侵蚀性能良好，但是存在制备成本和维修成本较高的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供低成本耐火浇注料及其加工方法，利用废旧电瓷和废旧耐火材料和煅烧铝矾土作为主要原料，同时，以价格比较高的氧化铝粉调整浇注料的整体的氧化铝含量，以满足基本的耐火强度，节约成本，且浇注料性能稳定。
5.为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：低成本耐火浇注料，包括骨料和粉料；按照重量份数，骨料包括：废旧电瓷10-30份、废旧耐火材料10～30份、煅烧铝矾土15～35份、刚玉15～25份；粉料包括：氧化铝粉2～18份、碳化硅5～18份、结合剂2～6份、防爆纤维0.05～0.08份、金属铝粉0.8～4份、稀土氧化物粉0.5～15份、减水剂0.10～0.18份；所述废旧电瓷和废旧耐火材料的粒径为1～12mm，铝矾土粒径为1～10mm，刚玉粒径为1～4mm，碳化硅粒径为小于1mm。
6.进一步地，所述稀土氧化物粉为氧化铈或氧化钇粉或氧化铈和氧化钇混合粉。
7.进一步地，所述结合剂包括广西白泥0.5～1.5份和铝酸钙水泥1～5.5份。
8.进一步地，所述减水剂包括三聚磷酸钠0.05～0.09份和六偏磷酸钠0.05～0.09份。
9.进一步地，所述粉料还包括石墨粉0.1～0.15份。
10.低成本耐火浇注料的加工方法，依次包括如下步骤：选料：将回收后的废旧电瓷和废旧耐火材料，去杂后按照含铝量的高低进行分级；破碎：将分选后的废旧电瓷和废旧耐火材料，破碎成相应的粒径规格；配料：按照重量份数，将骨料和粉料分别配好；混料：先将粉料置于搅拌机内，搅拌8～15分钟，再将骨料加入搅拌机内搅拌2～8分钟；包装：将搅拌混合均匀后的物料进行包装并完成困料。
11.与现有技术相比，本发明至少能达到以下有益效果之一：1、利用废旧电瓷和废旧耐火材料和煅烧铝矾土作为主要原料，同时，以价格比较高的氧化铝粉调整浇注料的整体的氧化铝含量，以满足基本的耐火强度，节约成本，且浇注料性能稳定。
12.2、通过多种物料间的相互补足，减少成本的同时，以保证浇注料的整体性能。
具体实施方式
13.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
14.低成本耐火浇注料：包括骨料和粉料；按照重量份数，骨料包括：废旧电瓷10-30份、废旧耐火材料10～30份、煅烧铝矾土15～35份、刚玉15～25份；粉料包括：氧化铝粉2～18份、碳化硅5～18份、结合剂2～6份、防爆纤维0.05～0.08份、金属铝粉0.8～4份、稀土氧化物粉0.5～15份、减水剂0.10～0.18份；所述废旧电瓷和废旧耐火材料的粒径为1～12mm，铝矾土粒径为1～10mm，刚玉粒径为1～4mm，碳化硅粒径为小于1mm。
15.低成本耐火浇注料的加工方法，依次包括如下步骤：选料：将回收后的废旧电瓷和废旧耐火材料，去杂后按照含铝量的高低进行分级；破碎：将分选后的废旧电瓷和废旧耐火材料，破碎成相应的粒径规格；配料：按照重量份数，将骨料和粉料分别配好；混料：先将粉料置于搅拌机内，搅拌8～15分钟，再将骨料加入搅拌机内搅拌2～8分钟；包装：将搅拌混合均匀后的物料进行包装并完成困料。
16.本发明中：废旧电瓷和废旧耐火材料主要为中、高铝含量的耐火材料，并先将含杂量或金属量高的部分剔除；再按照品相（耐火料块的完整程度，以肉眼判断是否掺杂量过多进行区分），再根据抽检，测定相应物料内含铝量的多少进行区分，以便于后期调整整体配方中的氧化铝含量；优选的，在破碎过程中，废旧电瓷和废旧耐火材料分为1mm～4mm、5mm～8mm、8mm～12mm三种规格。
17.一种实施方式为：1mm～12mm粒径的废旧耐火材料（或废旧电瓷）典型但非限制性的重量份数例如为：10份、15份、20份、25份、28份或30份；另一种实施方式为：1mm～5mm粒径的废旧耐火材料（或废旧电瓷）典型但非限制性的重量份数例如为：2份、5份、8份、11份、14份或15份；5mm～8mm粒径的废旧耐火材料（或废旧电瓷）典型但非限制性的重量份数例如为：6份、10份、14份、18份或20份；8mm～12mm粒径的废旧耐火材料（或废旧电瓷）典型但非限制性的重量份数例如为：2份、4份、6份、8份、10份或15份。
18.本发明中煅烧铝矾土具备良好的抗高温性能。选用不同颗粒粒径的铝矾土，作为本浇注料的骨料和填充料，提升耐火性能的同时可以优化本浇注料的颗粒堆积。
19.一种实施方式为：1mm～10mm粒径的铝矾土典型但非限制性的重量份数例如为：15份、12份、14份、16份、17份或35份；另一种实施方式为：1mm～4mm粒径的铝矾土典型但非限制性的重量份数例如为：3份、4份、5份、6份、7份或8份；
4mm～8mm粒径的铝矾土典型但非限制性的重量份数例如为：4份、6份、8份、10份或12份；8mm～10mm粒径的铝矾土典型但非限制性的重量份数例如为：3份、4份、5份、6份、7份或8份。
20.本发明中刚玉为致密刚玉：采用高纯氧化铝和还原剂按一定配比在电弧炉内经高温熔融后冷却而成的一种新型高纯耐火原料。致密电熔刚玉是一种高级耐火材料，较高的熔点、相当高的体积密度及其非常低的气孔率，在高温下具有优良的耐磨性、抗渣性、体积稳定性和抗热震性能。
21.1mm～4mm粒径的致密刚玉典型但非限制性的重量份数例如为：15份、17份、19份、22份或25份。
22.本发明中，碳化硅具有良好的热稳定性、抗高温、抗渣性能，加入后对渣具有良好的抗侵蚀性能。
23.不超过1mm粒径的碳化硅典型但非限制性的重量份数例如为：5份、8份、11份、14份或18份。
24.广西白泥：可塑性好、流动性好、结合性好，具有中低温的液化作用，在高温早期形成玻璃相，有利于浇注料形成一体化。
25.广西白泥典型但非限制性的重量份数例如为：0.5份、0.7份、0.9份、1.1份、1.3份或1.5份。
26.纯铝酸钙水泥：具有快硬、高强度、耐火度高等特点，且低温状态下具有强度，本浇注料更便于制备高炉主铁沟时的固化定型。
27.纯铝酸钙水泥典型但非限制性的重量份数例如为：1份、2份、3份、4份、5份或5.5份。
28.优选的，适当添加硅微粉，抗腐蚀性强，且可以减少本浇注料在搅拌是出现沉淀、分层现象，可使固化物的抗压强度增强、耐磨性能提高和增加阻燃性能；同时具有填充气孔，封闭气孔，施工方便的效果。
29.硅粉典型但非限制性的重量份数例如为：0.8份、1份、1.2份、1.8份或2.5份。
30.氧化铝粉：具备良好的抗高温性能，可以调整本浇注料的整体氧化铝含量，同时作为本浇注料的补强增韧，提高致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性等；且具备填充气孔的效果，耐高温在2000度以上。
31.氧化铝粉典型但非限制性的重量份数例如为：2份、5份、8份、10份、15份或18份。
32.碳化硅粉：具有密度低、强度大、高温稳定性以及化学稳定性好的特点，在使用时可以作为抗氧化剂，促进烧结，提升高炉主铁沟的使用效果。
33.碳化硅粉典型但非限制性的重量份数例如为：5份、7份、9份、12份、15或18份。
34.减水剂：能减少拌合用水量的外加剂，可以减少制备高炉主铁沟时烘烤时产生大量的水气，形成大量的气孔，从而提高高炉主铁沟的使用寿命。
35.减水剂典型但非限制性的重量份数例如为：0.10份、0.12份、0.14份、0.16份、0.17份或0.18份。
36.在本发明优选实施方式中，选用两种减水剂混合使用，可以减少单独使用一种减水剂的不足，从而有效减少本浇注料的使用时的加水量，从而提升高炉主铁沟的使用效果。
37.三聚磷酸钠典型但非限制性的重量份数例如为：0.05份、0.07份或0.09份；六偏磷酸钠典型但非限制性的重量份数例如为：0.05份、0.08份或0.09份。
38.优选的，三聚磷酸钠和六偏磷酸钠的重量份数之和为0.13份时，本浇注料的使用效果更佳。
39.优选的，三聚磷酸钠和六偏磷酸钠的重量份数之和为0.15份时，本浇注料的使用效果更佳。
40.优选的，三聚磷酸钠和六偏磷酸钠的重量份数之和为0.18份时，本浇注料的使用效果更佳。
41.金属铝粉：在制备高炉主铁沟时，遇水反应，形成气孔，可以提升排气、排水效果。
42.金属铝粉典型但非限制性的重量份数例如为：0.8份、1.5份、5份、2.5份、3份或4份。
43.防爆纤维：进行烘烤时，随着烘烤温度不断升高，并达到一定温度时防爆纤维即开始软化、收缩、熔化，最后形成气孔并碳化，它们在施工体内分布形成微小网络气孔，它能打开水气通道，减轻内部应力，防止爆裂，且具有排气、排水作用，从而可以提升高炉主铁沟的使用效果。
44.防爆纤维典型但非限制性的重量份数例如为：0.05份、0.06份、0.07份或0.08份。
45.在本发明优选实施方式中，细磨粉料，按照重量份数，还包括球形石墨粉0.1～0.15份。
46.球形石墨：球形石墨材料具有良好的导电性，结晶度高；作为本浇注料的复合外加剂，在高温环境时，形成的新的结构材料，可以提升明显高炉出铁沟的抗高温强度。
47.球形石墨典型但非限制性的重量份数例如为：0.1份、0.12份、0.14份或0.15份。
48.在本发明优选实施方式中，煅烧铝矾土中al2o3含量大于等于88%；所述棕刚玉中al2o3含量大于等于95%；所述致密刚玉中al2o3含量大于等于99%。al2o3含量较大时可以提升本浇注料的抗高温性能，耐高温在2000度以上。
49.在本发明优选实施方式中，碳化硅中碳化硅含量大于等于98%，可以提升铁沟使用过程中的对渣的抗侵蚀性能。
50.在本发明优选实施方式中，按照重量份数，氧化铝粉包括不超过1微米的活性氧化铝粉1～6份、2～6微米的煅烧氧化铝粉1～6份，且al2o3含量大于等于99.9%。
51.充分细磨的活性氧化铝，可以通过其颗粒堆积来降低本浇注料使用过程中的加水量；同时活性氧化铝有极好的烧结活性，可以取代其他低耐火度的超细粉，在使用过程中，可以形成牢固的陶瓷结合从而提升高炉主铁沟的耐磨性和机械强度。
52.细磨后的煅烧氧化铝，可以优化本浇注料的颗粒堆积，从而具有更高的机械强度和耐磨损性；通过与水泥等结合剂的反应形成有高耐火度和优异热震稳定性的基质，从而提升本浇注料的使用效果。
53.不超过1微米的活性氧化铝粉典型但非限制性的重量份数例如为：1份、3份、4份、5份或6份；2～6微米的煅烧氧化铝粉典型但非限制性的重量份数例如为：1份、3份、4份、5份或6份。
54.稀土氧化物粉可以改善气孔率和提高一定程度热导率，提升抗热震性能。
55.稀土氧化物粉典型但非限制性的重量份数例如为：0.5份、5份、9份、13份或15份。
56.当稀土氧化物粉为氧化铈和氧化钇的混合粉时，氧化铈的重量是氧化钇重量的1.5～2倍。
57.粉料典型但非限制性的搅拌时间例如为6分钟、6.5分钟、7分钟、7.5分钟或8分钟；骨料典型但非限制性的搅拌时间例如为3分钟、3.5分钟、4分钟、4.5分钟或5分钟在混料时，先混合粉料，再加入骨料进行混合，可以减少骨料的相对搅拌时间，从而减少物料的沉降分层现象，提升浇注料的使用性能。
58.利用废旧电瓷和废旧耐火材料和煅烧铝矾土作为主要原料，同时，以氧化铝粉和刚玉来调整氧化铝含量，以满足基本的耐火强度；降低成本的同时，利用物料间各自成分的自身特性，及相互之间的互补、增补效果，使制备成的高炉主铁沟具有抗侵蚀性好、强度高、耐冲刷、热震稳定性好、不粘渣铁、使用寿命长等优势。
59.用本耐火浇注料制备的高炉主铁沟理化指标为：110摄氏度烘干24小时：体积密度≥2.82 g/cm3，耐压强度≥16 mpa，抗折强度≥3.2 mpa；1450摄氏度保温3小时：体积密度≥2.79 g/cm3，耐压强度≥38 mpa，抗折强度≥6.4mpa；1450摄氏度保温3小时：线变化率为
±
0.6%。
60.尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本技术公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本技术公开、权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。