一种低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料及其制备方法与流程

本发明涉及耐火浇注料，尤其涉及一种低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料及其制备方法。

背景技术：

1、耐火浇注料多采用铝酸钙水泥或纯铝酸钙水泥做结合剂，如高铝浇注料和刚玉耐磨浇注料。但是无水泥耐火浇注料采用的配料中不含水泥，而是加入微粉或溶胶产生凝聚结合。无水泥耐火浇注料由耐火骨料、粉料、结合剂和外加剂组成，一般是用与浇注料主体材料的化学成分相同的氧化物、或合成化合物超微粉、或氧化物溶胶作为结合剂，这种结合剂杂质含量低，因而不降低浇注料的耐火度和抗熔渣侵蚀性，而且在使用中可以产生自结合，有助于提高高温结构强度。

2、ρ-氧化铝具有耐高温、耐侵蚀和体积稳定性好的优点，可以作为无水泥耐火浇注料的结合剂，广泛应用于刚玉质、高铝质、铝镁质耐火浇注料中，但是以ρ-氧化铝低碱度凝胶材料作为结合剂的耐火浇注料中，凝结速度较快，通常需要加入缓凝材料进行调节。但是由于ρ-氧化铝的碱度不够高，传统的酯化缓凝剂的水解速率较低，很难达到较均匀的缓凝效果，同时传统的酸性缓凝剂对碱度低的耐火浇注料的胶体形成前期的干扰较大，从而对浇注料的流动性及初凝时间有较大的影响，因此需要开发一种新的能够适用于ρ-氧化铝低碱度无水泥耐火浇注料的缓凝材料。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料，该缓凝材料采用特殊合成及制粉工艺，粉体均匀，使用方便简单，且在常温环境下密封保存24个月不会失效，对于低碱度ρ-氧化铝凝胶材料作为结合剂的无水泥耐火浇注料有良好的缓凝和分散作用，抗干扰能力强。

2、实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

3、一种低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料，所述缓凝材料各组分及质量配比为：碱性脂肪酶1～1.5份、戊二醛2～4份、纯化水90～100份、精萘20～40份、聚合甲醛20～40份、浓硫酸0.6～0.8份、油酸聚乙二醇磷酸酯13～26份、聚羧酸酯3～15份。

4、所述碱性脂肪酶的耐受ph范围为4～10，耐受温度为10～50℃，酶活力高于50000u/g。

5、所述戊二醛为35～40％的戊二醛溶液。

6、所述油酸聚乙二醇磷酸酯的合成原料中聚乙二醇的分子量为100～3000。

7、所述聚羧酸酯是单乙烯基聚氧乙烯酯与马来酸按照酸酯比为1:2～1:6共聚合成的分子量在10000～30000之间的ph值在6.5～7.5的任意一种聚羧酸酯，其中单乙烯基聚氧乙烯酯的分子量为1400～1600。

8、所述精萘为含硫量低于0.05％的高纯精萘。

9、所述聚合甲醛为二聚甲醛与三聚甲醛按照质量比2:1～4:1的比例混合而成，二聚甲醛与三聚甲醛的含量高于98％。

10、所述浓硫酸为质量分数大于70％的硫酸溶液。

11、所述纯化水为符合中国药典要求的二级纯化水。

12、本发明还提供了一种低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将浓硫酸及精萘放入中压反应釜中，并升温至80～85℃，保温搅拌30～40min，无漏气无异常后，缓慢升温至155～160℃反应1～1.5h；(2)反应完成后，放入常压反应釜并加入聚合甲醛及纯化水，在75～80℃条件下交联反应3～3.5h，反应完成后，降温到40℃以下，并用碱液调整ph值到7～7.5之间，静置1～1.5h；(3)向其中加入碱性脂肪酶及戊二醛，并保持温度在30～35℃搅拌40～45min；(4)用喷雾干燥机在120℃进口温度喷雾成粉，成粉后与油酸聚乙二醇磷酸酯、聚羧酸酯混合均匀，即得到低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料。

13、与现有技术相比，本发明提供的低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料具有以下优点：1、本发明中通过浓硫酸、精萘、聚合甲醛和纯化水合成的短链化合物作为模板，再通过戊二醇将碱性脂肪酶固定在模板上，利用碱性脂肪酶的选择性水解机理，对油酸聚乙二醇磷酸酯和聚羧酸酯进行了有序的逐步水解，且这种水解过程与ph值形成响应，可以控制胶体形成后逐步水解而不会对前期的流动性产生影响，适用于低碱度ρ-氧化铝凝胶材料作为结合剂的无水泥耐火浇注料，具有良好的缓凝和分散作用，且抗干扰能力强；同时由于油酸聚乙二醇磷酸酯、聚羧酸酯以及聚合甲醛与精萘生成的磺化缩合物都为表活结构，因此对整体材料的流动性有辅助提高，进一步提高分散作用。

14、2、本发明采用特殊合成及制粉工艺，所得到的低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料为粉体状态，颗粒的平均粒径为12μm～25μm之间，粉体均匀，使用方便简单，且在常温环境下密封保存24个月不会失效。

技术特征：

1.一种低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料，其特征在于：所述缓凝材料各组分及质量配比为：碱性脂肪酶1～1.5份、戊二醛2～4份、纯化水90～100份、精萘20～40份、聚合甲醛20～40份、浓硫酸0.6～0.8份、油酸聚乙二醇磷酸酯13～26份、聚羧酸酯3～15份。

2.根据权利要求1所述的低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料，其特征在于：所述碱性脂肪酶的耐受ph范围为4～10，耐受温度为10～50℃，酶活力高于50000u/g。

3.根据权利要求1所述的低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料，其特征在于：所述戊二醛为35％～40％的戊二醛溶液。

4.根据权利要求1所述的低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料，其特征在于：所述油酸聚乙二醇磷酸酯的合成原料中聚乙二醇的分子量为100～3000。

5.根据权利要求1所述的低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料，其特征在于：所述聚羧酸酯是单乙烯基聚氧乙烯酯与马来酸按照酸酯比为1:2～1:6共聚合成的分子量在10000～30000之间的ph值在6.5～7.5的任意一种聚羧酸酯，其中单乙烯基聚氧乙烯酯的分子量为1400～1600。

6.根据权利要求1所述的低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料，其特征在于：所述精萘为含硫量低于0.05％的高纯精萘。

7.根据权利要求1所述的低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料，其特征在于：所述聚合甲醛为二聚甲醛与三聚甲醛按照质量比2:1～4:1的比例混合而成，二聚甲醛与三聚甲醛的含量高于98％。

8.根据权利要求1所述的低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料，其特征在于：所述浓硫酸为质量分数大于70％的硫酸溶液。

9.根据权利要求1所述的低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料，其特征在于：所述纯化水为符合中国药典要求的二级纯化水。

10.一种根据权利要求1所述的低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将浓硫酸及精萘放入中压反应釜中，并升温至80～85℃，保温搅拌30～40min，无漏气无异常后，缓慢升温至155～160℃反应1～1.5h；(2)反应完成后，放入常压反应釜并加入聚合甲醛及纯化水，在75～80℃条件下交联反应3～3.5h，反应完成后，降温到40℃以下，并用碱液调整ph值到7～7.5之间，静置1～1.5h；(3)向其中加入碱性脂肪酶及戊二醛，并保持温度在30～35℃搅拌40～45min；(4)用喷雾

技术总结
本发明提供了一种低碱度无水泥耐火浇注料用缓凝材料，所述缓凝材料各组分及质量配比为：碱性脂肪酶1～1.5份、戊二醛2份、纯化水100份、精萘20～40份、聚合甲醛20～40份、浓硫酸0.8份、油酸聚乙二醇磷酸酯13～26份、聚羧酸酯3～15份。该缓凝材料采用特殊合成及制粉工艺，粉体均匀，使用方便简单，且在常温环境下密封保存24个月不会失效，对于低碱度ρ‑氧化铝凝胶材料作为结合剂的无水泥耐火浇注料有良好的缓凝和分散作用，抗干扰能力强。

技术研发人员：黄異,黄凯,包颖,杨贝
受保护的技术使用者：武汉善达化工有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13