[发明专利]可浇注耐火组合物

说明书

技术领域

本发明涉及可浇注耐火组合物、耐火内衬和由其形成的物品以及由所述可浇注耐火组合物安装耐火材料的方法。

背景技术

耐火材料(refractory)是具有使其在高温应用中适合用作耐热性屏障的性质的材料。未经成型的耐火材料具有形成无结点内衬的能力，且通常称为单片型(monolithic)。这些材料可用作例如以下的衬底：包含或引导流体或者适于辅助液体金属和矿渣或者任何其它高温液体、固体或气体的工业处理的冲天炉炉底(cupolas hearth)和虹吸管、鼓风炉、主流道、次级流道和倾斜流道，且更一般而言，容器或容器喷嘴、钢包、中间包(tundish)、反应室和反应槽。未经成型的耐火材料通常制造为粉末形式，并在应用之前与水混合。通过应用诸如浇注、喷洒和喷补并继以凝固(setting)和干燥随后加热等技术，可将湿材料应用作为内衬。

任何耐火材料的一个重要方面在于其在凝固后安全快速干燥的能力。因此，湿材料应该具有在加热时的干燥过程中对气体尤其是水蒸气的高渗透性。因此，某些耐火材料、特别是专用于厚型高导热性内衬(例如，含单片的碳和/或SiC)或者要求在热条件(即，100℃至800℃)下的极快内衬试运行(commissioning)或安装的应用的那些耐热材料利用下述成分来制备：所述成分在润湿和凝固过程中放出可燃性氢气，后者产生孔、空洞和微裂隙，而这进而增加了对气体的渗透性，因此使得在加热期间水能快速干燥蒸发。通常，耐火材料被制备来包括反应性金属成分，所述反应性金属成分在水存在时且在特定pH下会水解而生成氢气。

然而，由于在燃烧源的存在下，存在着凝固期间排放出的氢气在与来自空气的氧气混合时的偶发性爆炸的风险，因而氢气的排放存在安全问题。因此，理想的是能制备在凝固时不散发氢气的耐火材料。

然而，由于氢气的不存在以及预期的随之引起的对气体渗透性的降低，存在任何在安全性方面的改进可能被以下因素抵消的风险：耐火内衬在短时间内被干燥和加热至作业温度(service temperature)的能力的降低，或者对在热条件下将耐火材料安装在热基质上的能力方面的有害影响。例如，随着水蒸气在干燥期间能借之逃逸的孔和空洞的减少，因干燥期间在内衬内部的水蒸气压力的产生所导致的爆炸的风险会提高。

因此，存在对进一步的可浇注耐火材料的需求，所述可浇注耐火材料在凝固时不会排放显著量的氢气，并且与常规的氢气排放性耐火材料相比，其具有至少同样优良甚至更为改善的化学、物理、矿物学、热性质、试运行和/或安装性质。例如，试运行应该容易且快速，且安装应该尽可能的直接且不需要增加的复杂性，诸如要求使用特定的液体(如胶体悬浮液)或其它化学品(如磷酸、磷酸盐溶液、硅酸钠)和适于聚合的有机化合物以用于湿式混合。

发明内容

根据第一方面，提供了一种可浇注耐火组合物，其包含：

5重量%至95重量%的氧化铝、铝硅酸盐或其混合物；

可选的至多70重量%的碳化硅，

可选的至多10重量%的碳，

0.1重量%至5重量%的碱土金属氧化物和/或氰化物，和

0.1重量%至5重量%的表面积至少为10m²/g的二氧化硅；

其中，所述耐火组合物包括不多于约0.5重量%的胶结性粘结剂；

其中，在添加水时，所述耐火组合物不释放显著量的氢气；

其中，在添加水时，所述耐火组合物凝固。

根据第二方面，提供了可安装的耐火内衬，所述耐火内衬通过将第一方面的可浇注耐火组合物与2重量%至40重量%的水混合。

根据第三方面，提供了利用选自浇注、自流、湿锚喷(shotcreeting)、棒捣(rodding)、浇注-振动、喷洒、常规干式喷补或高密度喷补的技术随后进行凝固和干燥来安装本发明的第二方面的可安装耐火内衬的方法。

根据第四方面，提供了可通过第三方面的方法获得的安装的耐火内衬。所述内衬可以为用于以下的内衬：包含或引导流体或者适于辅助液体金属和矿渣或者任何其它高温液体、固体或气体的工业处理的冲天炉炉底和虹吸管、鼓风炉、主流道、次级流道和倾斜流道、容器或容器喷嘴、钢包、中间包、反应室和反应槽。

根据第五方面，提供了安装耐火材料的方法，该方法包括：将本发明的第一方面所述的可浇注耐火组合物与水混合，将混合物成形为物品(article)，使得所述物品凝固，并使所述物品干燥以除去过量的水。

根据第六方面，提供了可通过本发明的第五方面的方法获得的耐火物品。