[发明专利]一种超低水泥结合浇注料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水泥结合浇注料技术领域。具体涉及一种超低水泥结合浇注料及其制备方法。

背景技术

耐火材料广泛应用于冶金、玻璃和水泥等高温领域，是保证产业运行和技术发展不可缺少的基础材料，在高温工业生产发展中起着不可替代的作用。其中，耐火浇注料因具有制造能耗低、整体性好、便于浇注复杂形状、节省施工时间和成本低发特点而被广泛采用。

根据水泥用量或氧化钙含量的不同，耐火浇注料分为普通水泥耐火浇注料(氧化钙>2.5％)，低水泥耐火浇注料(氧化钙为1.0～2.5％)，超低水泥耐火浇注料(氧化钙为0.2～1.0％)和无水泥耐火浇注料(氧化钙<0.2％)。当以铝酸盐水泥为结合剂时，铝酸盐水泥水化产物在中温阶段脱水和晶型转变使耐火浇注料结构疏松，强度下降；高温时氧化钙与耐火浇注料或渣中的氧化硅、氧化铁等发生反应生成低熔相物质，降低了耐火浇注料的高温使用性能。为此，通过减少耐火浇注料中铝酸盐水泥的用量，降低氧化钙的含量，制备低水泥、超低水泥结合浇注料成为耐火浇注料的发展趋势。然而，随着铝酸盐水泥用量的减少，耐火浇注料的常温强度快速降低、硬化时间延长和施工性能变差。

因此，为了提高超低水泥结合浇注料的强度和施工性能，王洁曾等(王杰曾，曾大凡，曾鲁举，刘锡俊，陈龙，曹变梅.高性能超低水泥耐火浇注料的研究.玻璃窑、水泥窑用耐火材料技术应用研讨会论文集，2002)发现在超低水泥结合浇注料中添加氧化铝或硅微粉时，可以提高浇注料的脱模强度和烧后强度，刘新红等(刘新红，叶方保，钟香崇.微粉对矾土基超低水泥浇注料性能的影响.耐火材料，2004，38(1)：8～10，14)在超低水泥结合高铝矾土基浇注料中添加氧化铝和硅微粉，浇注料烧后强度和高温抗折强度明显提高。但是，微粉的添加会增加浇注料的用水量，提高其孔隙率，对浇注料施工性能和脱模强度产生不利影响。

硅溶胶是纳米级(10～100nm)SiO₂分散在水/溶剂中，在纳米SiO₂颗粒表面存在双电层，彼此之间产生静电斥力，从而保持纳米粒子的稳定性，当纳米粒子相互靠近并越过势垒之后发生凝聚。以硅溶胶为耐火浇注料结合剂时，由于硅溶胶在凝聚过程中没有水化-脱水过程，避免了耐火浇注料的体积剧烈变化，使耐火浇注料在养护过程中具有较好的体积稳定性和强度；且硅溶胶中纳米颗粒具有较高的活性，易在低温下(<1100℃)烧结，有利于提高耐火浇注料的高温强度和热震稳定性。但硅溶胶是以凝聚方式产生的结合力，造成耐火浇注料的早期强度低；而且硅溶胶的流变性能劣于铝酸盐水泥。因此，在超低水泥结合浇注料中添加硅溶胶，利用铝酸盐水泥水解的Ca²⁺促进硅溶胶的凝聚作用，提高浇注料的脱模强度和烧后强度。“一种复合结合低温施工耐火浇注料”(CN102491769 B)专利技术，以刚玉、矾土、莫来石和碳化硅为骨料，硅溶胶为结合剂，铝酸盐水泥为固化剂，并添加细粉、缓凝剂和水等，制备能耐低温施工的浇注料，但其浇注料的强度较低；“一种低水泥结合浇注料”(CN104478445 A)专利技术，以矾土为骨料、以10％的铝酸盐水泥为结合剂制备浇注料，其110℃×24h的抗折强度仅为7.0MPa左右，1100℃×24h热处理后也仅为8.0MPa左右，整体强度较低。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种工艺简单和成本低的超低水泥结合浇注料的制备方法，用该方法制备的超低水泥结合浇注料的强度显著提高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案所述超低水泥结合浇注料的原料及其含量是：

按上述原料及其含量配料，混合，再倒入所述原料4～8wt％的水和所述原料0.1～23wt％的硅溶胶，混合均匀，得到混合料；然后将所述混合料倒入模具中，经振动、养护、脱模和热处理，获得超低水泥结合浇注料。

所述刚玉为板状刚玉、白刚玉、亚白刚玉、棕刚玉中的一种以上；所述刚玉的Al₂O₃含量>95wt％。

所述矾土为特级矾土和一级矾土中的一种以上；所述矾土的Al₂O₃含量>70wt％。

所述铝酸盐水泥的CaO含量>29wt％。

所述减水剂为萘系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、聚乙二醇系减水剂和磷酸盐无机减水剂中的一种以上。

所述硅溶胶的固含量为10～50wt％，粒径为5～100nm。