一種Al2O3‑TiO2‑CaO質自流澆注料及其製備方法與流程
2023-05-14 02:18:31 4
本發明屬於自流澆注料技術領域。具體涉及一種al2o3-tio2-cao質自流澆注料及其製備方法。
背景技術：
自流澆注料是由一定顆粒級配的耐火原料及高效流動成分所組成的一類不定形耐火材料，通過自重鋪展即可排除氣體，顯著提高澆注料的流動性能，廣泛適用於高溫窯爐爐襯，尤其是異形部件的施工。
「一種自流耐火澆注料的製備方法」(cn201510398665.7)專利技術，公開了以緻密剛玉、板狀剛玉和電熔白剛玉為主料的純鋁酸鈣水泥結合自流耐火澆注料，該專利技術製備的自流耐火澆注料雖然強度較高，抗熱震性能較好，但其組分較多，不利於保持自流澆注料的體積穩定性，且多組分的製備工藝過程也更加複雜。
「一種耐火自流澆注料及其製備方法」(cn200710052986.7)專利技術，公開了以礬土、剛玉細粉為主料的純鋁酸鈣水泥結合耐火自流澆注料，該專利技術雖然製備工藝簡單，但採用純鋁酸鈣水泥結合存在的問題有：一是降低了耐火自流澆注料的高溫性能，二是硬化速度較快，三是剛玉、純鋁酸鈣水泥等耐火原料成本較高。
技術實現要素：
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種成本低廉和工藝簡單的al2o3-tio2-cao質自流澆注料的製備方法，用該方法製備的al2o3-tio2-cao質自流澆注料的緻密度高、冷態耐壓強度大和流動性好。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案的步驟是：
第一步、將鈦鐵渣加入球磨機中，球磨至粒度≤80μm，得到鈦鐵渣細粉。
第二步、向所述鈦鐵渣細粉中加入佔鈦鐵渣細粉4～6wt％的鋁溶膠，造粒成型，室溫條件下存放6～8小時，在90～110℃條件下乾燥6～12小時，得到乾燥後的鈦鐵渣原料。
第三步、將所述乾燥後的鈦鐵渣原料置於馬弗爐中，於1350～1400℃和空氣氣氛條件下熱處理40～60分鐘，隨爐冷卻，篩分，得到熱處理物料a和熱處理物料b；所述熱處理物料a的粒度為2～4mm，所述熱處理物料b的粒度為0.1～1mm。
第四步、按所述熱處理物料a︰所述熱處理物料b︰ρ-氧化鋁微粉︰六硼化鈣微粉︰鋁酸鈣水泥的質量比為1︰(2～2.2)︰(2.0～2.5)︰(0.03～0.13)︰(0.1～0.15)配料，混合10～15分鐘，得到混合料。
第五步、向所述混合料中加入佔所述混合料0.05～0.08wt％的檸檬酸鈉和3～5wt％的水，混合3～5分鐘，即得al2o3-tio2-cao質自流澆注料。
所述鈦鐵渣為冶煉鈦鐵合金所產生的爐渣；鈦鐵渣的主要化學成分是：al2o3含量為80～85wt％，tio2含量為6～8wt％，cao含量為4～6wt％。
所述鋁溶膠的al2o3含量為15～20wt％。
所述ρ-氧化鋁微粉的al2o3含量≥98.5wt％；ρ-氧化鋁微粉的粒度為50～70μm。
所述六硼化鈣微粉的cab6含量≥98.5wt％；六硼化鈣微粉的粒度為50～70μm。
所述鋁酸鈣水泥的al2o3含量為80～82wt％，cao含量為15～18wt％；鋁酸鈣水泥的粒度為50～70μm。
所述檸檬酸鈉為化學純。
由於採取上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果：
1、本發明採用冶煉鈦鐵合金所產生的爐渣為主要原料，顯著降低了al2o3-tio2-cao質自流澆注料的生產成本。
2、本發明無需特殊的製備設備和處理技術，節省勞動力資源，工藝流程簡單。
3、本發明利用原料組分的熱學反應與體積效應，增強自流澆注料緻密度和冷態耐壓強度，並通過「溶膠-有機酸」複合結合的方式，顯著降低澆注料的硬化速率，提升澆注料的流動性。
本發明製備的al2o3-tio2-cao質自流澆注料經測定：30～35℃振動流動值為65～70％；1500℃×3h燒後體積密度為2.98～3.03g/cm3；1500℃×3h燒後冷態耐壓強度為65～70mpa。
因此，本發明具有成本低廉和工藝簡單的特點；所製備的al2o3-tio2-cao質自流澆注料緻密度高、冷態耐壓強度大和流動性好。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明作進一步的描述，並非對其保護範圍的限制。
為避免重複，先將本具體實施方式所涉及的原料統一描述如下，實施例中不再贅述：
所述鈦鐵渣為冶煉鈦鐵合金所產生的爐渣；鈦鐵渣的主要化學成分是：al2o3含量為80～85wt％，tio2含量為6～8wt％，cao含量為4～6wt％。
所述鋁溶膠的al2o3含量為15～20wt％。
所述ρ-氧化鋁微粉的al2o3含量≥98.5wt％；ρ-氧化鋁微粉的粒度為50～70μm。
所述六硼化鈣微粉的cab6含量≥98.5wt％；六硼化鈣微粉的粒度為50～70μm。
所述鋁酸鈣水泥的al2o3含量為80～82wt％，cao含量為15～18wt％；鋁酸鈣水泥的粒度為50～70μm。
所述檸檬酸鈉為化學純。
實施例1
一種al2o3-tio2-cao質自流澆注料及其製備方法。本實施例所述製備方法的步驟是：
第一步、將鈦鐵渣加入球磨機中，球磨至粒度≤80μm，得到鈦鐵渣細粉。
第二步、向所述鈦鐵渣細粉中加入佔鈦鐵渣細粉4～5.5wt％的鋁溶膠，造粒成型，室溫條件下存放6～8小時，在90～110℃條件下乾燥6～12小時，得到乾燥後的鈦鐵渣原料。
第三步、將所述乾燥後的鈦鐵渣原料置於馬弗爐中，於1350～1400℃和空氣氣氛條件下熱處理40～60分鐘，隨爐冷卻，篩分，得到熱處理物料a和熱處理物料b；所述熱處理物料a的粒度為2～4mm，所述熱處理物料b的粒度為0.1～1mm。
第四步、按所述熱處理物料a︰所述熱處理物料b︰ρ-氧化鋁微粉︰六硼化鈣微粉︰鋁酸鈣水泥的質量比為1︰(2～2.08)︰(2.0～2.2)︰(0.03～0.07)︰(0.1～0.12)配料，混合10～15分鐘，得到混合料。
第五步、向所述混合料中加入佔所述混合料0.05～0.07wt％的檸檬酸鈉和3～5wt％的水，混合3～5分鐘，即得al2o3-tio2-cao質自流澆注料。
本實施例製備的al2o3-tio2-cao質自流澆注料經測定：30～35℃振動流動值為65～67％；1500℃×3h燒後體積密度為2.98～3.00g/cm3；1500℃×3h燒後冷態耐壓強度為65～67mpa。
實施例2
一種al2o3-tio2-cao質自流澆注料及其製備方法。本實施例所述製備方法的步驟是：
第一步、將鈦鐵渣加入球磨機中，球磨至粒度≤80μm，得到鈦鐵渣細粉。
第二步、向所述鈦鐵渣細粉中加入佔鈦鐵渣細粉4～5.5wt％的鋁溶膠，造粒成型，室溫條件下存放6～8小時，在90～110℃條件下乾燥6～12小時，得到乾燥後的鈦鐵渣原料。
第三步、將所述乾燥後的鈦鐵渣原料置於馬弗爐中，於1350～1400℃和空氣氣氛條件下熱處理40～60分鐘，隨爐冷卻，篩分，得到熱處理物料a和熱處理物料b；所述熱處理物料a的粒度為2～4mm，所述熱處理物料b的粒度為0.1～1mm。
第四步、按所述熱處理物料a︰所述熱處理物料b︰ρ-氧化鋁微粉︰六硼化鈣微粉︰鋁酸鈣水泥的質量比為1︰(2.04～2.12)︰(2.1～2.3)︰(0.05～0.09)︰(0.11～0.13)配料，混合10～15分鐘，得到混合料。
第五步、向所述混合料中加入佔所述混合料0.05～0.07wt％的檸檬酸鈉和3～5wt％的水，混合3～5分鐘，即得al2o3-tio2-cao質自流澆注料。
本實施例製備的al2o3-tio2-cao質自流澆注料經測定：30～35℃振動流動值為66～68％；1500℃×3h燒後體積密度為2.99～3.01g/cm3；1500℃×3h燒後冷態耐壓強度為66～68mpa。
實施例3
一種al2o3-tio2-cao質自流澆注料及其製備方法。本實施例所述製備方法的步驟是：
第一步、將鈦鐵渣加入球磨機中，球磨至粒度≤80μm，得到鈦鐵渣細粉。
第二步、向所述鈦鐵渣細粉中加入佔鈦鐵渣細粉4.5～6wt％的鋁溶膠，造粒成型，室溫條件下存放6～8小時，在90～110℃條件下乾燥6～12小時，得到乾燥後的鈦鐵渣原料。
第三步、將所述乾燥後的鈦鐵渣原料置於馬弗爐中，於1350～1400℃和空氣氣氛條件下熱處理40～60分鐘，隨爐冷卻，篩分，得到熱處理物料a和熱處理物料b；所述熱處理物料a的粒度為2～4mm，所述熱處理物料b的粒度為0.1～1mm。
第四步、按所述熱處理物料a︰所述熱處理物料b︰ρ-氧化鋁微粉︰六硼化鈣微粉︰鋁酸鈣水泥的質量比為1︰(2.08～2.16)︰(2.2～2.4)︰(0.07～0.11)︰(0.12～0.14)配料，混合10～15分鐘，得到混合料。
第五步、向所述混合料中加入佔所述混合料0.06～0.08wt％的檸檬酸鈉和3～5wt％的水，混合3～5分鐘，即得al2o3-tio2-cao質自流澆注料。
本實施例製備的al2o3-tio2-cao質自流澆注料經測定：30～35℃振動流動值為67～69％；1500℃×3h燒後體積密度為3.00～3.02g/cm3；1500℃×3h燒後冷態耐壓強度為67～69mpa。
實施例4
一種al2o3-tio2-cao質自流澆注料及其製備方法。本實施例所述製備方法的步驟是：
第一步、將鈦鐵渣加入球磨機中，球磨至粒度≤80μm，得到鈦鐵渣細粉。
第二步、向所述鈦鐵渣細粉中加入佔鈦鐵渣細粉4.5～6wt％的鋁溶膠，造粒成型，室溫條件下存放6～8小時，在90～110℃條件下乾燥6～12小時，得到乾燥後的鈦鐵渣原料。
第三步、將所述乾燥後的鈦鐵渣原料置於馬弗爐中，於1350～1400℃和空氣氣氛條件下熱處理40～60分鐘，隨爐冷卻，篩分，得到熱處理物料a和熱處理物料b；所述熱處理物料a的粒度為2～4mm，所述熱處理物料b的粒度為0.1～1mm。
第四步、按所述熱處理物料a︰所述熱處理物料b︰ρ-氧化鋁微粉︰六硼化鈣微粉︰鋁酸鈣水泥的質量比為1︰(2.12～2.2)︰(2.3～2.5)︰(0.09～0.13)︰(0.13～0.15)配料，混合10～15分鐘，得到混合料。
第五步、向所述混合料中加入佔所述混合料0.06～0.08wt％的檸檬酸鈉和3～5wt％的水，混合3～5分鐘，即得al2o3-tio2-cao質自流澆注料。
本實施例製備的al2o3-tio2-cao質自流澆注料經測定：30～35℃振動流動值為68～70％；1500℃×3h燒後體積密度為3.01～3.03g/cm3；1500℃×3h燒後冷態耐壓強度為68～70mpa。
本具體實施方式與現有技術相比具有如下積極效果：
1、本具體實施方式採用冶煉鈦鐵合金所產生的爐渣為主要原料，顯著降低了al2o3-tio2-cao質自流澆注料的生產成本。
2、本具體實施方式無需特殊的製備設備和處理技術，節省勞動力資源，工藝流程簡單。
3、本具體實施方式利用原料組分的熱學反應與體積效應，增強自流澆注料緻密度和冷態耐壓強度，並通過「溶膠-有機酸」複合結合的方式，顯著降低澆注料的硬化速率，提升澆注料的流動性。
本具體實施方式製備的al2o3-tio2-cao質自流澆注料經測定：30～35℃振動流動值為65～70％；1500℃×3h燒後體積密度為2.98～3.03g/cm3；1500℃×3h燒後冷態耐壓強度為65～70mpa。
因此，本具體實施方式具有成本低廉和工藝簡單的特點；所製備的al2o3-tio2-cao質自流澆注料緻密度高、冷態耐壓強度大和流動性好。