[发明专利]一种高炉陶瓷杯用纳米溶胶结合刚玉质泥浆及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高炉陶瓷杯用纳米溶胶结合刚玉质泥浆及其制备方法与应用。该泥浆以180目刚玉粉、硅线石、325目白刚玉粉、氧化铝粉、广西白泥、硅灰、金属铝粉、固化剂、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠以及纳米硅溶胶为原料制备得到。该泥浆在低温下由纳米溶胶固化形成的‑O‑Si‑O‑键形成结合，在高温下‑O‑Si‑O‑键逐渐分解后会形成结合性能优良的莫来石相，无论是‑O‑Si‑O‑键还是莫来石相对渣铁具有较磷酸盐结合相更强的抵抗力，可对陶瓷杯各砖形成良好的结合，用其砌筑可获得良好的整体性；该泥浆的荷重软化温度高，高温性能好、与砌筑刚玉砖匹配性好。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域。具体涉及一种高炉陶瓷杯用纳米溶胶结合刚玉质泥浆及其制备方法与应用。

背景技术

高炉陶瓷杯在冶金炼铁高炉中位于高炉五段炉型最下部，用于出铁间隙期储存熔融渣铁熔体，所处工况环境非常恶劣，经常会交替接触高温渣铁熔体的熔蚀及冲刷，而无渣铁接触期间也会受到富含碱等侵蚀介质的高温、高压热烟气的渗透及侵蚀。在经常处于如此恶劣的工况环境下，要求陶瓷杯不仅要具有高的抗渣、抗铁及抗碱侵蚀能力。另外，因其是一高温高压的冶金炉体，特别是炉缸部位，若密封不好一方面高炉中的煤气窜出炉缸会恶化炉前出铁环境、另一方面高炉煤气窜出炉缸对人的生命安全造成巨大的威胁，因此需要炉缸陶瓷杯具有更好的整体性。

现有高炉炉缸部位用刚玉砖砌筑时使用的大部分均为磷酸盐结合泥浆，用磷酸盐泥浆砌筑以实现陶瓷杯的整体性，该类泥浆采用具有高熔点及缩聚合作用的磷酸盐作为结合相，结合强度高。但是这类泥浆的使用具有以下问题：在高温800℃以上时，形成的偏磷酸铝聚合物会逐渐分解，释放出P₂0₅，尤其在高炉炉缸炉渣偏碱性环境中，更容易促进该分解反应的进行，使得炉缸砖与砖之间的结合力明显变弱，砖缝之间形成熔融查铁的侵蚀通道及富含碱性侵蚀介质烟气的扩散通道，陶瓷杯的整体性降低，渣铁熔体及碱性等的侵蚀介质更容易通过砖缝对陶瓷杯造成严重的破坏，大大降低了高炉炉缸陶瓷杯的使用寿命，使得高炉维护费用大大提高。更重要的是陶瓷杯整体性降低之后，高温高压下，高炉内的煤气更容易扩散出炉缸，给炉前安全操作等带来巨大不便，对人生命安全产生巨大威胁。

发明内容

本发明针对的技术问题是：现有技术中高炉炉缸陶瓷杯用的泥浆在使用过程中，由于高炉碱性条件下磷的迁移，砖与砖之间的结合力会明显变弱，整体性下降。此外，泥浆的荷重软化温度低(1600℃以下，有些甚至1400℃左右)，无法和陶瓷杯材料进行匹配(1700℃以上)，这也是整体性差的一个重要原因。

为了解决传统泥浆磷迁移及荷软不匹配的问题，本发明提供了一种高炉陶瓷杯用纳米溶胶结合刚玉质泥浆及其制备方法，该泥浆在低温下(1000℃)由纳米溶胶固化形成的-O-Si-O-键形成结合，在高温下-O-Si-O-键逐渐分解后会形成结合性能优良的莫来石相，无论是-O-Si-O-键还是莫来石相对渣铁具有较磷酸盐结合相更强的抵抗力，可对陶瓷杯各砖形成良好的结合，用其砌筑可获得良好的整体性；

本发明还提供了高炉陶瓷杯用纳米溶胶结合刚玉质泥浆在高炉陶瓷杯中的应用，该泥浆的荷重软化温度高，可以保证在1650℃以上，与砌筑刚玉砖具有相同的荷重软化温度，高温性能更优、匹配性更优。现有技术高炉炉缸陶瓷杯中使用的泥浆达不到本发明的荷重软化温度。

本发明是通过以下技术方案实现的一种高炉陶瓷杯用纳米溶胶结合刚玉质泥浆，该泥浆主要由以下质量百分含量的原料制备而成：

180目刚玉粉40～60％，硅线石0～16％，325目白刚玉粉10～30％，氧化铝粉6～10％，广西白泥1～3％，硅灰1～3％，金属铝粉1～5％，固化剂0.3～1.0％，三聚磷酸钠0.05～0.2％，六偏磷酸钠0.05～0.2％；

外加占上述原料总量20～30％的纳米硅溶胶。

进一步的，所述的180目刚玉粉为棕刚玉、白刚玉和致密刚玉中的任一种或任几种。