[发明专利]自流动耐火混合物

说明书

技术领域

本发明涉及自流动耐火砂浆，特别是涉及制备烧结的耐火水泥或混 凝土，以及使用这种砂浆通过自流动填充孔宽小于25mm的孔洞。

背景技术

根据由ASTM C71标准“关于耐火材料的标准术语”定义的术语称为 “自流动”的耐火自流动砂浆是可在无需振动又不需要外部能量输入的 情况下操作进行操作，同时不引起偏析的湿混合物。

因此，这些砂浆在难以进行振动或加压，甚至不可能进行振动或加 压的应用中特别有用，例如用于填充宽度小于25mm、更通常小于10mm 的小的有限空隙或裂缝。实际上，振动或充填工具不能进入这种空隙。 为了能够基本上完全填充这种空隙，称为“填料砂浆”的耐火自流动砂 浆典型地具有大于280、优选大于300的流动性值。

耐火自流动砂浆在石油化工焚烧炉或反应器的涂层领域中特别有 用，例如用于填充反应器的耐火砖和金属外壳间的空隙。在这些应用中， 耐火砂浆特别确保反应器金属外壳在耐火涂层偶然损坏的情况下例如在 用于覆盖的耐火砖落下情况下的最终保护。从而，保护反应器金属外壳 直到修复耐火涂层。

为了制备自流动的耐火砂浆，已知添加氧化硅烟尘形式或胶体状态 的氧化硅。因此，通常氧化硅颗粒基本上是球形的，直径0.3-0.5μm。 它们对于耐火混合料的流动性具有作用，不仅因为它们小的尺寸，而且 因为它们能够与水分子通过范德华型键进行化学结合。因此它们通过 Si-O-H键形成凝胶，该凝胶提供立体化学(stereochemical)作用。因 此在混合物中添加水使其有效液化。

例如，EP 0,609,868描述了包含至少4.95％氧化硅、2-30％中值粒径 至多30μm的球形颗粒的混合物。如果相对于干材料所述混合物包含至 少6质量％水，那么根据ASTM C1446-99试验测量的这些混合物的流动性 大于180mm。

然而，在耐火砂浆中存在氧化硅，无论其以氧化硅烟尘形式或以胶 体状态，或在砂浆组分中引入例如以耐火粘土形式的氧化硅，均会损害 通过烧结耐火自流动混合物获得的产品的某些性质。特别地，已知存在 氧化硅对于温度大于或等于1500℃下的抗蠕变性有害。在特定操作条件 下，存在氧化硅也有助于加速腐蚀和磨损，因为特别是在例如化学还原 环境中、甚至包含气态氢的环境中以SiO形式显著蒸发。

也已知添加分散剂和大量水代替氧化硅，相对于干物料以质量计典 型地大于或等于20％。因此耐火自流动混合物必须非常缓慢干燥以避免 在烧结产品中出现裂纹。实际上，烧结产品的裂纹损害其机械强度，此 外能使气体或液体渗透。因此这些自流动砂浆的操作导致增加的成本。

在细颗粒即尺寸小于200μm的陶瓷领域中已知另一种改善干混合物 流动性的技术。根据这种技术，特别地通过常规造粒或雾化，颗粒基本 上以球形团聚物形式团聚。然而，在颗粒状的颗粒混合物中添加水对于 流动性显著有害。此外，添加水并不导致固化，而是使团聚物离解。因 此，这些颗粒状的混合物不能用来制备自流动砂浆。

由JP 11,092,241还已知在浇注过程中或在压力下放置时具有改善 的致密化能力的耐火砂浆。相对于包含球形颗粒和耐火氧化物粉末的基 础耐火材料，这些混合物包含10-35质量％的直径0.1-2mm的球形粉末 和至少9.8质量％水。这种水的添加对于自流动砂浆是不可接受的，因为 当反应器中温度升高时它们导致裂纹。填料砂浆的限制导致这种裂纹， 对于填装物料，用于水蒸发的自由表面不充分。它们使得产品特别易受 气体或液体腐蚀，并抵销砂浆的保护功能。因此，耐火自流动填料砂浆 的流动性值与添加水的质量％(相对于基础耐火材料的质量)的比值必须 至少35。JP 11,092,241中给出的混合物仅表现出约14-19的比值。

此外，JP 11,092,241表明添加低于10％的球形粉末导致流动性的随 后恶化，直径小于0.1mm的颗粒导致有害的偏析现象。

由JP 3-115,176还已知包含1-50质量％(相对于基础耐心材料)直径 0.001-0.1mm的球形粉末的耐火混合料。这些混合物意图用于注浆，JP 3-115,176目的在于提供对注浆具有低阻力的混合物。能用于注浆的混合 物意图在喷浆装置中进行喷涂，或者“能被喷涂的混合物”与自流动砂 浆具有几点不同性能。