[发明专利]一种低成本低密度高CaO刚玉质浇注料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料技术领域。具体涉及一种低成本低密度高CaO刚玉质浇注料及其制备方法。

背景技术

与定型耐火制品相比，不定形耐火材料因其在生产、劳动生产率、施工效率、材料消耗、节能等方面的优点，在世界各国都得到了迅速发展。不定形耐火材料主要品种之一浇注料越来越多替代定型制品用于高温部位。高纯刚玉质浇注料以刚玉为主晶相，采用铝酸钙水泥和氧化铝微粉结合，其组成为Al₂O₃—CaO二元系，出现液相的温度高达1900℃。首次加热处理或使用时，随温度升高，浇注料水泥中的CaO在1350℃左右开始与氧化铝反应，生成六方板状六铝酸钙晶体，六方板状晶体交错分布于刚玉骨架中，提高了材料的高温性能。高纯刚玉质浇注料具有优异的高温性能，由于组成中不含SiO₂等易挥发氧化物，因而具有优异的抗还原气氛能力，已在冶金、建材、石油化工等行业得到了广泛应用。

高纯刚玉质浇注料目前存在的问题主要有：

1、铝酸钙水泥加入量和浇注料体积稳定性之间的矛盾。铝酸钙水泥对浇注料性能有着决定性影响，增加水泥加入量能够提高浇注料坯体及烘干后强度，但是水泥加入量较大时高温下反应生成六铝酸钙产生的体积膨胀较大，使得浇注料体积稳定性差。如何合理的控制浇注料加热过程中的线变化率即体积稳定性，是制备出性能优异高纯刚玉质浇注料的关键。

2、当刚玉质浇注料不受渣和其它介质的侵蚀作用时，现有高纯刚玉质浇注料由于密度大、导热率较高，不利于节能，容易造成能源浪费。

3、高纯刚玉质浇注料采用电熔白刚玉和/或板状刚玉为主要原料，并采用氧化铝微粉和纯铝酸钙水泥结合，所采用原料均为合成原料，使得其成本较高，限制了其大面积推广应用。

与烧结板状刚玉和电熔白刚玉相比，工业氧化铝是一种来源广、价格低的原料。工业氧化铝多数采用拜耳法生产，即：利用含有大量游离苛性碱的循环液处理铝矾土，溶出其中氧化铝得到铝酸钠溶液。在铝酸钠溶液中添加氢氧化铝晶种，经长时间搅拌便可分解析出氢氧化铝结晶。将氢氧化铝经合适温度煅烧便可得到工业氧化铝。工业氧化铝是松散的结晶粉末，呈多孔疏松状，具有自由流动的特性。工业氧化铝的Al₂O₃含量一般在98%以上，主要矿相为γ- Al₂O₃，经高温煅烧可转变为α- Al₂O₃（刚玉），同时发生显著的体积收缩。

发明内容

针对上述现有刚玉质浇注料技术中所存在的问题，本发明提出一种低成本低密度高CaO刚玉质浇注料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：所述的低成本低密度高CaO刚玉质浇注料包括刚玉质骨料和细粉、工业氧化铝粉、活性氧化铝微粉、纯铝酸钙水泥、减水剂；所述的刚玉质骨料和细粉为电熔白刚玉或烧结板状刚玉的骨料和细粉，或为电熔白刚玉和烧结板状刚玉任意比例混合的骨料和细粉；各原料的重量百分比为：

刚玉质骨料                      55～78％

刚玉质细粉                      5～12％                           

工业氧化铝粉                    4～16％

活性氧化铝微粉                  4～12％

纯铝酸钙水泥                    5～15％；

加入有减水剂，减水剂的加入量为上述原料重量的0.05～0.30％。                       

本发明在刚玉质浇注料中加入工业氧化铝粉，目的在于利用工业氧化铝很好的流动性、疏松多孔特性以及高温煅烧会发生显著体积收缩等特点，以达到降低刚玉质浇注料体积密度，缓冲六铝酸钙生成产生的体积膨胀的效果，从而制备出一种强度高、体积稳定性好的低密度高CaO刚玉质浇注料。

本发明中所述电熔白刚玉的化学成分要求为Al₂O₃ ≥98.5％，烧结板状刚玉的化学成分要求为Al₂O₃ ≥99.0％。刚玉骨料粒度范围为8~0.088mm，刚玉细粉粒度要求≤0.074mm。