一种低成本耐磨耐火浇注料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及耐火浇注料技术领域，特别涉及一种耐磨性良好的耐火浇注料。
【背景技术】
[0002]窑炉是用耐火材料砌成的用以煅烧物料或烧成制品的设备。在建材、冶金、化工、环保等许多生产行业中，广泛地使用回转圆设备对固体物料进行机械、物理或化学处理，这类设备被称为回转窑。在社会生产中，回转窑的作用非常重要，民间就流传“只要大窑转，就有千千万”的民谣。回转窑是水泥生产中的主机，俗称水泥工厂的“心脏”;建材行业中，回转窑除锻烧水泥熟料外，还用来锻烧粘土、石灰石和进行矿渣烘干等；耐火材料生产中，采用回转窑锻烧原料，使其尺寸稳定、强度增加，再加工成型；有色和黑色冶金中，铁、铝、铜、锌、锡、镍、钨、铬、锉等金属以回转窑为冶炼设备，对矿石、精矿、中间物等进行烧结、焙烧；选矿过程中，用回转窑对贫铁矿进行磁化焙烧，使矿石原来的弱磁性改变为强磁性，以利于磁选；化学工业中，用回转窑生产苏打，锻烧磷肥、硫化钡等。在回转窑的设计中，窑体各部分耐火材料的选择十分重要。设计者应根据窑体各部分所受热应力、机械力等具体情况的不同，选择不同的耐火材料。
[0003]例如，新型水泥干法窑的窑尾、蓖冷机和三次风管的工作温度没有窑口等部位的工作温度高，但受到窑料强烈的磨擦及气流中尘粒的冲刷、剥蚀，是最易受到磨损的部位，因此应使用耐磨性良好的耐磨材料。
[0004]目前，在耐磨浇注料领域，现有技术主要依靠在浇注料中添加刚玉、碳化硅等高硬度物质使不定形耐火材料获得良好的耐磨性。对于在高温下使用的材料，到也无可非议。但对于中低温使用的耐火材料这既浪费了资源，又增加了成本。所以，需要开发一种价格低廉而中低温条件下又具有良好耐磨性的耐火浇注料，以代替目前广泛使用的刚玉耐磨浇注料。
[0005]CN101885617A公开了一种采用巩土基均质料制备的耐磨抗侵蚀烧注料及其方法，属于耐火浇注料技术领域。本发明利用矾土基均质料化学成分、结构均一、性能稳定、主晶相为莫来石，线性变化小，微观上晶体相互穿插形成具有优良的高温强度，同时又具有一定柔韧性等特点，来改善目前高铝矾土质浇注料中温强度低、耐磨耐碱侵蚀性差的缺点，有效的解决了目前高铝质和刚玉质浇注料中温强度低，耐磨耐碱、氯、硫侵蚀性能差的问题。制备一种中温性能优异的耐磨抗侵蚀浇注料。优点在于，施工加水量波动小、使用性能稳定，减少了局部损蚀的几率，延长使用寿命；广泛的应用于干法水泥窑窑门罩、篦冷机、三次风管、分解炉以及其他陶瓷、石化等热工窑炉的相关部位。但强度和耐磨性不是很理想，烧结能力差。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种低成本耐磨耐火浇注料。
[0007]本发明所述的低成本耐磨耐火浇注料是通过以特级矾土作为粗骨料，碳化硅和刚玉作细骨料，刚玉强化基质，添加活性氧化铝微粉加速固相反应，经过中温热处理形成钙长石-六铝酸钙-刚玉复合结合相，提高浇注料的中温烧后强度，增强耐火浇注料的中温耐磨性，从而达到以部分矾土代替刚玉，降低原料成本，又不影响材料机械强度和耐磨性的目的。
[0008]具体的，本发明是通过如下技术方案实施的:
一种低成本耐磨耐火浇注料，包括粗骨料、细骨料、微粉和外加剂，其特征在于:粗骨料为特级矾土 ；细骨料包括特级矾土、碳化硅和刚玉；微粉包括活性氧化铝微粉、矾土微粉、纯铝酸钙水泥、白泥；外加剂包括耐热钢纤维、有机纤维、解凝剂和水。
[0009]所述粗骨料和细骨料中特级矾土中A1203含量大于80% ;优选地，粗骨料中特级巩土粒径不小于1mm。
[0010]所述细骨料中各组分的粒径大小为lmm-0.01mm ;优选地，所述刚玉为耐火材料刚玉，优选电熔刚玉。
[0011]所述微粉中各组分的粒径不大于0.01_。
[0012]所述活性氧化铝微粉为耐火材料活性氧化铝微粉，特别优选理化性质为d5。(
2.0 μ m、真密度彡3.95g/cm3、Na20小于等于0.1 %的活性氧化铝微粉；优选地，所述矾土微粉为细度不低于600目的铝矾土微粉。
[0013]所述解凝剂选自磷酸盐，优选三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠中的1种或至少2中的组合。
[0014]所述有机纤维为耐火材料防爆有机纤维。
[0015]所述低成本耐磨耐火浇注料，以粗骨料、细骨料和微粉的质量之和为100%计，包括以下组分:
8_3mm 特级巩土1-15%
3-lmm 特级矾土35-55%
1-0.09mm 特级巩土1-15%
1-0.088mm 碳化石圭1-10%
<0.088mm 刚玉15-25%
活性氧化铝微粉1-8%
矾土微粉1-5%
纯铝酸钙水泥3-15%
白泥1-5%
耐热钢纤维1_5%
有机纤维0.1-0.3%
解凝剂0.1-0.5%
水3-5%
优选地，本发明选用A1203含量大于85%的特级矾土，例如含量为86%、87%、88%、89%、90%、95%等等。本发明所述特级矾土的各组分及相关性质为:A1203含量大于85%, CaO含量小于0.6, Fe203含量小于1.4,耐火度大于1790,体积密度大于3.6。
[0016]刚玉是一种由氧化铝(A1203 )的结晶形成的宝石，在耐火耐高温材料领域，最常见的是电熔刚玉和烧结刚玉。烧结刚玉指以煅烧氧化铝为原料，经磨细制成料球或坯体，在1750-1900°C的高温下烧结而成的耐火熟料，具有体密大、气孔率低、高温下有极好的抗热震性和抗炉渣侵蚀性，晶粒强度高的特点。电熔刚玉砖是在电弧炉中将氧化铝熔融后浇铸到指定的特定形状的模型中，通过退火保温，再通过金刚石磨具的加工，得到电熔刚玉砖。
[0017]碳化硅，具有耐腐蚀、耐高温、强度大、导热性能良好、抗冲击等特性。本发明中加入碳化硅是利用其高导热性来提高材料的抗热震性，并通过碳化硅的氧化，在耐火材料表面形成一层Si02沉积物，封堵气孔而提高抗侵蚀性。本发明所用碳化硅为市售耐火材料，可通过市售获得。
[0018]氧化铝微粉分子式是A1203，经电弧炉高温熔融再结晶而成的一种高纯度晶体，色泽洁白，其化学稳定性好，硬度7.5，韧性低。普通的氧化铝微粉难以烧结造成现有浇注料的烧结能力较差。通常，低水泥浇注料的水泥掺量为7%左右，白泥掺量为4-5%左右，水泥和白泥反应形成11-13%的钙长石。在1100°C以下，普通的氧化铝微粉难以烧结，浇注料中结合相的总量只有11-13%，因没有足够的结合相粘结骨料和粉料，耐火浇注料的中温强度不高，耐磨性较差，使用寿命不长。
[0019]活性氧化铝的主晶相为α-A1203，在整个温度范围不存在伴随体积收缩的相变反应，反应生成六铝酸钙本身是一个体积膨胀的过程。因此采用中温烧结性良好的活性氧化铝微粉代替普通氧化铝微粉，浇注的耐火浇注料显气孔率小，同时将结合剂的成分组成点从Ca0_Al203 -Si02 二兀系统刚玉-莫来石_ I丐长石相区(出现液相温度为151CTC )移入刚玉-六铝酸钙-钙长石相区(出现液相温度为1400°C )。由此，在1100°C以下耐火浇注料能够充分烧结，形成致密的组织结构，获得良好的强度和耐磨性。
[0020]本发明所用活性氧化铝微粉为市售耐火材料，特别优选的理化性质为d50 (
2.(^!11、真密度> 3.95g/cm3、Na20小于等于0.1 %的活性氧化铝微粉。所述活性氧化铝微粉可通过市售获得。
[0021]纯铝酸钙水泥，又称纯铝酸钙水泥，是以铝矾土和石灰石为原料，经煅烧制得的以铝酸钙为主要成分、氧化铝含量约50%的熟料，再磨制成的水硬性胶凝材料。纯铝酸钙水泥常为黄或褐色，也有呈灰色的。纯铝酸钙水泥的主要矿物成为铝酸一钙(Ca0.A1203，简写CA)及其他的铝酸盐，以及少量的硅酸二钙(2Ca0.Si02)等。纯铝酸钙水泥分为CA-50、CA-60、CA-70、CA-80四个类型，CA-70、CA-80称为纯纯铝酸钙水泥。在含水泥的浇注料中，水泥的作用是:通过水化反应赋予浇注料足够的施工时间；高温下与A1203反应形成六铝酸钙而使浇注料产生陶瓷结合。本发明所用水泥为纯铝酸钙水泥，所述纯铝酸钙水泥为市售耐火材料，可通过市售获得。
[0022]白泥是在冶炼硅铁合金和工业硅时产生的Si02和Si气体与空气中的氧气迅速氧化并冷凝而形成的一种超细硅质粉体材料。本发明中加入白泥可以为形成莫来石提供二氧化硅的来源。
[0023]为了在浇注过程中使浇注料成形时细粉、微粉能