[发明专利]一种堇青石轻质浇注料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于轻质浇注料技术领域。具体涉及一种堇青石轻质浇注料及其制备方法。

背景技术

堇青石是一种硅酸盐矿物，其理论组成为2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂，具有很小的热膨胀系数、优异的抗热震性、低导热率和较好的化学稳定性。随着对节能和减排的要求日益提高，环保和高效的轻质浇注料的研究越来越受到关注。目前国内外关于堇青石轻质材料的研究主要集中在堇青石多孔陶瓷材料和堇青石轻质耐火砖，前者如利用粉煤灰和煤矸石为原料制备堇青石质多孔材料（王琦等。用粉煤灰和菱镁矿低温制备堇青石质多孔材料。硅酸盐学报，2012,40（5）：745-751），后者如一种堇青石轻质骨料砖（辛国志。堇青石轻质骨料砖在隧道窑窑车上的应用。江苏陶瓷，1995,70（3）：21-22）。这些技术制备的堇青石轻质材料都属于定型制品，不能制备结构复杂的耐火材料，也不能现场浇注成型。

浇注料是不定形耐火材料中的一种，具有容易施工、不受窑炉结构形状限制和能方便地制作成不同形状的炉衬等优点。在传统浇注料中,人们常以致密的材料为骨料。致密浇注料导热率大、密度大，浪费大量能源和资源。同时，在致密浇注料使用过程中，侵蚀介质首先侵蚀基质。基质包围着骨料，当基质被侵蚀成变质层，骨料就与基质一起从浇注料中剥落出来。因而在直接向火、且具有侵蚀性介质存在条件下，致密骨料的作用并不明显。在轻质不定形耐火材料方面，研究了各种轻质浇注料：如蛭石、珍珠岩、陶粒、耐火轻骨料和纤维浇注料等。与致密浇注料相比它们的导热系数较小，可以作为保温材料使用。但是，它们的热震稳定性较差，且抗火焰冲刷、抗介质侵蚀的能力较差，不能直接用在向火、有侵蚀性介质、温度波动较大的部位。

发明内容

    本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种制备工艺简单的堇青石轻质浇注料的制备方法，用该方法制备的堇青石轻质浇注料既具有显气孔率高、平均孔径小、强度高、热导率低、热震稳定性好和抗介质侵蚀能力强的优点，又具有环境友好、显气孔率和气孔尺寸可控和烧后体积变化小的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以40~70wt%的多孔堇青石陶瓷颗粒、20~48wt%的堇青石陶瓷细粉、2~10wt%的铝酸钙水泥、2~4wt%的滑石细粉、2~4wt%的氧化硅微粉和2~4wt%的活性α氧化铝微粉为原料，外加所述原料8~20wt%的水和所述原料0.02~1wt%的减水剂，搅拌均匀，浇注成型；成型后的坯体自然干燥24小时，再在110℃条件下干燥8~48小时。

多孔堇青石陶瓷颗粒和堇青石陶瓷细粉的制备方法是：将8~12wt%的煤矸石粉、33~37wt%的Al(OH)₃粉、8~12wt%的滑石粉、13~17wt%的菱镁矿粉和28~32wt%的硅石粉混合，外加上述混合料3~12wt%的水搅拌均匀，压制成型；再将成型后的坯体在110℃条件下干燥8~36小时，然后在1300~1400℃条件下保温1~6小时烧成，即得多孔堇青石陶瓷。最后将多孔堇青石陶瓷破碎，筛分；选取粒径为8~0.1mm的颗粒为多孔堇青石陶瓷颗粒，选取粒径小于88μm的细粉为堇青石陶瓷细粉。

所述铝酸钙水泥的粒径小于88μm。

所述滑石细粉的粒径小于88μm。

所述氧化硅微粉的氧化硅含量大于92wt%，粒径小于4μm。

所述活性α氧化铝微粉的氧化铝含量大于97wt%，粒径小于4μm。

所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、分散性氧化铝和聚羧酸系减水剂中的一种以上。

采用上述技术方案，本发明采用申请人申请的“一种多孔堇青石陶瓷材料及其制备方法（CN201110038289.2）”专利技术制备多孔堇青石陶瓷颗粒和堇青石陶瓷细粉，以所制备的多孔堇青石陶瓷颗粒为多孔骨料和主要以堇青石陶瓷细粉为致密基质来制备轻质浇注料，制备工艺简单。所制备的产品化学成分主要是MgO、Al₂O₃和SiO₂，其主晶相为堇青石。本发明所制备的材料既有高的强度和保温性能，也有很好的热震稳定性和抗介质侵蚀能力。

因此，本发明制备工艺简单，所制备的堇青石轻质浇注料具有施工方便、环境友好、显气孔率和气孔尺寸可控和烧后体积变化小的优点，还具有显气孔率高、平均孔径小、强度高、热导率低、热震稳定性好和抗介质侵蚀能力强的性能。本发明所制备的堇青石轻质浇注料适用于工作温度低于1340℃的高温窑炉或容器的永久层和工作层。

具体实施方式