专利名称：一种低水泥耐火浇注料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种不定形耐火材料，特别涉及一种抗爆裂低水泥耐火浇注料。
冶金工业是不定形耐火材料的应用大户。不定形耐火材料的性能(强度、抗爆裂性、耐侵蚀性等)对提高冶金行业的生产效率和节能水平有着重要影响。普通高水泥(水泥用量＞10％)耐火浇注料由于强度低、使用寿命短等缺点已被冶金行业淘汰，取而代之的是添加SiO2、Al2O3、MgO等超细粉的低水泥、超低水泥甚至无水泥浇注料。美国专利4506025、5104833、5681785分别公开了一种以SiO2作为超细粉的浇注料，一种以ZrO2、MgO为超细粉的耐火浇注材料和一种以Al2O3作为粗骨料的耐火浇注材料。中国专利93120484.4、93121050.x公开了无水泥自流型矾土复合浇注料和无水泥自流型刚玉复合浇注料。上述专利报道中所加入的超细粉填充了浇注料中的细小间隙，大大提高了浇注料的致密度，从而提高了其强度，但是也带来了抗爆性差等缺点。这是因为超细粉的加入减少了浇注料中的空隙，使浇注料中所含微量水分不易排出，在受热时出现爆裂现象，从而影响正常生产的进行，并可能造成破坏性事故。
添加防爆裂剂是解决浇注料爆裂问题的主要手段，常用防爆裂剂为金属铝粉和有机纤维。铝粉因与水反应产生氢气而在浇注料中形成通气孔，提高透气度，从而改善浇注料的爆裂问题，但使用不当会使浇注体产生开裂或发生鼓胀，同时氢气也有遇火燃烧爆炸的危险，所以使用时要充分考虑上述因素。有机纤维用作浇注料的防爆裂剂是基于其能在浇注体烘烤过程中受热迅速分解，并在浇注体中形成微细狭长通气孔，使浇注体中的水份很快挥发，避免爆裂发生。日本专利平4-42867报道了一种含维尼纶(PVA)纤维的低水泥浇注料，这种浇注料的强度高，耐开裂、抗剥落性能好；Proceedings of International Symposium onRefractories(1988)报道了一种添加聚乙烯(PE)纤维的低水泥浇注料。上述有机纤维的加入均可改善水泥浇注料的耐崩裂性，但是这两种有机纤维热分解性能和熔体流动性较差，纤维的纤度较粗，在水泥浇注料中不易分散均匀，影响浇注料抗爆裂性的进一步提高。中国专利95119564.5和96114163.8公开了一种微细聚丙烯长丝和一种微细聚丙烯短纤维的制造方法，但这两类聚丙烯纤维没有用于低水泥浇注料领域。
本发明克服了已有低水泥浇注料中有机纤维分散不均匀的缺点，而采用微细聚丙烯纤维与浇注料中骨料、超细粉、粘结剂、外加剂进行复合，制成一种纤维内在品质较好且分散均匀、抗爆裂性好的低水泥耐火浇注料。
含有微细聚丙烯纤维的低水泥耐火浇注料，在养护过程中，由于聚丙烯纤维的增强作用，延缓或防止了浇注体表面和内部大裂缝的产生；在烘烤过程中，均匀分散在浇注体中的微细聚丙烯纤维迅速熔化并分解，形成众多微细狭长通道，使浇注体中所含的水蒸气很快排出，避免了爆裂发生。由于使用了理化性能好、易于分散、不抱团的微细聚丙烯纤维，在相同掺入量的情况下，纤维的直径小、数目多，形成的微细气体通道多，可加快浇注体中水蒸气的排出速度，从而能提高抗爆裂性能。
本发明的低水泥耐火浇注料包括以下组份和含量(重量份数)浇注料基体 100微细聚丙烯纤维 0.05-2分散剂 0.01-0.1减水剂 0.01-0.2水 1-5上述浇注料基体由粗骨料、粉料、粘结剂组成。所述的粗骨料为刚玉(α-Al2O3)、莫来石(3Al2O3·2SiO2)、镁铝尖晶石(MgO·Al2O3)、方石英(SiO2)、方镁石(MgO)、锆英石(ZrO2·SiO2)或其混合物，粒度为1-20mm。所述的粉料为α-Al2O3、ZrO2、SiO2、TiO2、Cr2O3粉或其混合物，其中包含粒度5μm～90μm的细粉和粒度＜5μm的超细粉两部分。上述的粘结剂为普通铝酸盐水泥。上述浇注料基体中各组份含量(重量百分数)为粗骨料66-70％，粉料28-32％，粘结剂1-6％。上述的微细聚丙烯纤维的单丝纤度为0.5-20dtex，长度2-50mm。上述的分散剂为聚磷酸钠、聚丙烯酸钠或者二者混合物。上述的减水剂为萘系减水剂或木质素磺酸盐减水剂。
本发明的低水泥耐火浇注料的制备方法如下将浇注料基体100份进行初混，再将微细聚丙烯纤维0.05-2份加入到初混的浇注料基体中进行细混，然后加入分散剂0.01-0.1份、减水剂0.01-0.2份和水1-5份混合均匀，将制成的浇注料运至施工地点并倒入模具或待浇注的部位，静置4-8小时后进行烘烤。上述的浇注料基体含有(重量百分数)粗骨料66-70％，粉料28-32％，粘结剂1-6％本发明的低水泥耐火浇注料由于含有微细聚丙烯纤维，降低了拌合设备的要求，简化了制备工艺。
本发明的一个重要特点就是这种浇注料含有微细聚丙烯纤维，纤维在浇注料基体中易于分散，不易抱团，施工性能好，形成的浇注体有较高的体积密度、抗折强度、耐压强度、荷重软化温度，低的线变化率，优良的抗爆裂性能。
通过以下实施例说明本发明的构思及科学原理，但不应认为本发明仅限于下述实施例中所涉及的材料及组成。
实施例1各组份配方为(重量份数)浇注料基体100，微细聚丙烯纤维0.05，聚磷酸钠0.01，萘系减水剂0.01，水1。其中浇注料基体组成为(重量百分数)棕刚玉67％，ZrO2微粉32％，铝酸盐水泥1％。用4×4×16cm试模浇注成型，测其性能，结果见附表。
实施例2各组份配方为(重量份数)浇注料基体100，微细聚丙烯纤维2，聚丙烯酸钠0.1，木质素磺酸盐减水剂0.2，水5。其中浇注料基体组成为(重量百分数)莫来石与方镁石的混合物70％，α-Al2O3与ZrO2微粉混合物28％，铝酸盐水泥2％。用4×4×16cm试模浇注成型，测其性能，结果见附表。
实施例3各组份配方为(重量份数)浇注料基体100，微细聚丙烯纤维1，聚磷酸钠与聚丙烯酸钠混合物0.05，木质素磺酸盐减水剂0.1，水3。其中浇注料基体组成为(重量百分数)镁铝尖晶石与方石英、锆英石的混合物66％，SiO2、TiO2、Cr2O3微粉混合物29％，铝酸盐水泥5％。用4×4×16cm试模浇注成型，测其性能，结果见附表。
实施例4各组份配方为(重量份数)浇注料基体100，微细聚丙烯纤维0.15，聚丙烯酸钠0.05，木质素磺酸盐减水剂0.1，水3。其中浇注料基体组成为(重量百分数)镁铝尖晶石66％,TiO2微粉29％，铝酸盐水泥5％。用4×4×16cm试模浇注成型，测其性能，结果见附表。
附表
权利要求
1．一种低水泥耐火浇注料，其特征在于所述的浇注料包括以下组份和含量(重量份数)浇注料基体 100微细聚丙烯纤维 0.05-2分散剂 0.01-0.1减水剂 0.01-0.2水 1-5
2．根据权利要求1所述的低水泥耐火浇注料，其特征在于所述的浇注料基体包括以下组份和含量(重量百分数)粗骨料66-70粉料 28-32粘结剂1-6
3．根据权利要求2所述的低水泥耐火浇注料，其特征在于所述的粗骨料为粒度为1-20mm的刚玉(α-Al2O3)、莫来石(3Al2O3·2SiO2)、镁铝尖晶石(MgO·Al2O3)、方石英(SiO2)、方镁石(MgO)、锆英石(ZrO2·SiO2)或其混合物。
4．根据权利要求2所述的低水泥耐火浇注料，其特征在于所述的粉料为α-Al2O3、ZrO2、SiO2、TiO2、Cr2O3细粉或其混合物。
5．根据权利要求4所述的低水泥耐火浇注料，其特征在于所述的细粉为粒度为5μm～90μm和粒度为0.5～5μm细粉的混合物。
6．根据权利要求2所述的低水泥耐火浇注料，其特征在于所述的粘结剂为普通铝酸盐水泥。
7．根据权利要求1所述的低水泥耐火浇注料，其特征在于所述的微细聚丙烯纤维的单丝纤度为0.5-20dtex，长度2-50mm。
8．根据权利要求1所述的低水泥耐火浇注料，其特征在于所述的分散剂为聚磷酸钠、聚丙烯酸钠或者二者混合物。
9．根据权利要求1所述的低水泥耐火浇注料，其特征在于所述的减水剂为萘系减水剂或木质素磺酸盐减水剂。
10．一种专用于权利要求1所述的低水泥耐火浇注料的制备方法，其特征是将组成为(重量百分数)粗骨料66-70％、粉料28-32％、粘结剂1-6％的浇注料基体100份进行初混，再将微细聚丙烯纤维0.05-2份加入到初混的浇注料基体中进行细混，然后加入分散剂0.01-0.1份、减水剂0.01-0.2份和水1-5份混合均匀，将制成的浇注料运至施工地点并倒入模具或待浇注的部位，静置4-8小时后进行烘烤。
全文摘要
一种低水泥耐火浇注料,由浇注料基体100份、微细聚丙烯纤维0.05－2份、分散剂0.01－0.1份、减水剂0.01－0.2份、水1－5份组成,其中浇注料基体(重量百分数)包括粗骨料66－70%、粉料28－32%和粘结剂1－6%。本发明的浇注料中由于含有易于分散的微细聚丙烯纤维,降低了拌合设备的要求,简化了制备工艺。同时由于微细聚丙烯纤维在浇注料基体中易于分散,不抱团,施工性能好,形成的浇注体有较高的体积密度、抗折强度、耐压强度、荷重软化温度,低的线变化率,优良的抗爆裂性能。
文档编号C04B28/04GK1303836SQ9912187
公开日2001年7月18日 申请日期1999年10月22日 优先权日1999年10月22日
发明者王笃金, 裴梅山, 梁兰芳, 徐怡庄, 吴瑾光, 王晓彬, 卢一国, 周长东, 徐端夫 申请人:中国科学院化学研究所