[发明专利]一种含均质料的刚玉-莫来石质高强耐磨可塑料

说明书

技术领域

本发明属于高温耐磨耐火材料领域，特别是发明了采用低吸水率、低气孔率以及高均匀性的人工合成均质料替代刚玉、莫来石原料直接复合使用的体系或者高吸水率、高气孔率以及均匀性差的烧结矾土熟料的天然原料，研制出了均质的刚玉-莫来石质高强耐磨可塑料。区别于浇注料，可塑料无需支设模具，直接采用涂抹、捣打的施工方法。该材料可广泛应用于高炉、热风炉、循环流化床、垃圾焚烧炉、催化裂化装置等热工设备的易磨损、渗透及侵蚀等部位，特别是异型或者结构复杂的部位。

技术背景

高炉、热风炉、循环流化床、垃圾焚烧炉、催化裂化装置等热工设备的易磨损、渗透及侵蚀部位，是高温设备的关键部位，尤其是异型或者结构复杂等部位，直接影响高温炉衬的使用寿命和高温设备的利用效率，耐火原料中，刚玉具有高熔点、高强度和高耐磨性的特点，莫来石材料具有热震稳定性好的特性，因此，采用无需支设模具，可直接施工的刚玉-莫来石系材料是理想的耐磨耐火可塑料之一。

传统的刚玉-莫来石系耐磨耐火可塑料骨料主要以两种形式，一种是直接采用刚玉和莫来石原料复合继配使用，一种是使用矿物相由刚玉和莫来石相组成的烧结矾土熟料，其原料配比为：刚玉-莫来石或烧结铝矾土原料(3～1mm)10％～50％、(1mm＞)10％～35％、(0.088mm＞)的细粉5～35％、氧化铝微粉3～15％、二氧化硅微粉2～8％、纯铝酸钙水泥1～8％、磷酸2～10％以及磷酸二氢铝溶液2～10％。体积密度2.7g/cm³，热传导率1.5W.m^-1.K^-1。但是，直接采用刚玉和莫来石原料复合继配使用时，由于刚玉和莫来石都是高温相，不易烧结，使用时，结合强度低，耐磨性能不好。而传统的高铝矾土熟料的天然原料，随着产地的差异，原料组成不同，尤其是杂质种类和含量差异较大，而且，受传统的烧成工艺和人工拣选工艺的影响，高铝矾土熟料具有质量不够稳定，加工不够精细，均匀性差等特点，这严重影响了耐磨耐火可塑料性能指标的稳定性和损毁速率的均匀性，尤其在杂质集中或者低档烧结矾土熟料混入时，会出现高温炉衬局部磨损、渗透及侵蚀过快等问题，严重降低了耐磨材料的使用寿命和高温窑炉的利用系数。

均质类材料是对现有矾土天然原料通过均化工艺和适当高温煅烧，从而达到结构、性能和质量的稳定、均匀，避免杂质集中的现象。高铝矾土基的均质料，国外主要为美国的含氧化铝50％～70％的系列均质矾土熟料(牌号为Mulcoa)，是C.E.公司在Georgia州利用当地和附近的高铝矾土，经过湿法挤压成型，在回转窑高温煅烧制成，英国牌号为Molochite的均质料(Al₂O₃含量为42％～44％)是利用当地高岭土，漂洗、净化后压坯并在隧道窑烧成。在九十年代中期，美国C.E.公司在贵州建厂，利用当地资源生产高纯均质矾土熟料，Al₂O₃含量90％～93％(牌号为α-Star)。我国在“八·五”攻关中，根据我国矾土的铝含量和杂质特点，进行过高铝矾土均化料的研究开发工作，逐渐开发了Al₂O₃含量为70％～90％的均质料，体积密度为2.9～3.5g·cm^-3。人工合成均质料，具有低气孔率、低吸水率、体积密度高以及高均匀性等特点。

关于均质料的应用已经逐渐展开，而采用Al₂O₃含量为70％～90％的均质料替代传统烧结矾土熟料或者刚玉-莫来石混合原料，开发低气孔率、低吸水率和高稳定性的耐磨耐火可塑料的报道较少。

发明内容

本发明目的是采用Al₂O₃含量为70％～90％的均质料替代传统烧结矾土熟料或者刚玉-莫来石混合原料，开发低气孔率、低吸水率和高稳定性的耐磨耐火可塑料。区别于浇注料，可塑料无需支设模具，直接采用涂抹、捣打的施工方法。

一种含均质料的刚玉-莫来石质高强耐磨可塑料，本发明选用的原料由高铝均质料(8～5mm、5～3mm、3～1mm、1mm＞和小于0.088mm的细粉)、氧化铝微粉、二氧化硅微粉、粘土、磷酸、磷酸二氢铝溶液、纯铝酸钙水泥以及外加剂等组成。