一种复合耐磨、抗热震浇注料

摘要

一种采用刚玉、红柱石、莫来石和碳化硅复合制得的复合耐磨、抗热震耐火浇注料，其配方为：5-3mm刚玉 30-40％、3-1mm红柱石+莫来石 15-25％、1-0.088mm 红柱石+莫来石10-20％、＜0.088mm碳化硅5-20％、＜0.020mm α氧化铝 3-8％、硅灰 2-7％、纯铝酸钙水泥 3-8％、外加减水剂 0.05-0.4％、外加水 4-6％。本发明具有良好的耐磨损、抗热震、耐侵蚀、耐高温、低导热和体积稳定性，适合用于水泥行业的回转窑窑口、喷煤咀，电力行业循环流化床等苛刻部位作为耐火材料使用。

权利要求

1.一种复合耐磨、抗热震浇注料，其特征在于，所述的浇注料配方为：

5-3mm刚玉 30-40％

3-1mm 红柱石+莫来石 15-25％

1-0.088mm 红柱石+莫来石 10-20％＜0.088mm碳化硅 5-20％＜0.020mmα氧化铝 3-8％硅灰 2-7％纯铝酸钙水泥 3-8％外加减水剂 0.05-0.4％外加水 4-6％其中所述红柱石+莫来石为红柱石、莫来石任意比例的混合；所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磺化萘甲醛聚合物系高效减水剂、磺化三聚氰胺聚合物系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂任意比例的混合。

说明书

一种复合耐磨、抗热震浇注料

技术领域

[0001] 本发明为一种采用刚玉、红柱石、莫来石和碳化硅复合制得的耐火浇注料，具有良好的耐磨损、抗热震、耐侵蚀、耐高温、低导热和体积稳定性，适合用于水泥行业的回转窑窑口、喷煤嘴，电力行业循环流化床等苛刻部位作为耐火材料使用。

背景技术

[0002] 大型新型干法水泥窑中火焰温度高达2000℃，熟料煅烧温度超过1450℃，入窑二次风温接近1200℃。新型干法窑的转速为3-4r.p.m，远远高于传统窑的1-2r.p.m。此外，新型干法窑具有复杂的收尘系统，吸附有挥发性物质的窑内粉尘很难逸出窑外。所以，新型干法窑内碱等挥发性组分含量很高，耐火材料受到强烈的侵蚀。

[0003] 水泥回转窑的出料口简称窑口。此处，高达1400～1300℃的熟料泄出窑体，二次风进入窑体。窑口材料经受冷热变化速率为4次/min；窑口旋转的线速度可达75M/min。因此，窑口耐火材料受到更为苛刻的高温、热震、冲刷和磨损作用。

[0004] 新型干法水泥窑插入窑内的煤粉燃烧器的烧咀简称为喷煤咀。目前，煤粉燃烧器已由单风道发展到三～四风道，烧两种以上燃料的还具有五条风道。由于燃烧器强烈的混合作用，煤粉喷出烧咀后与助燃空气充分混合、迅速燃烧。因此，烧咀受强烈的高温、热震，以及二次风携带粉尘的侵蚀和冲刷的作用。

[0005] 最早，新型干法窑采用高铝质低水泥浇注料，刚玉质低水泥浇注料或高强度刚玉质耐火浇注料作窑口、喷煤咀的衬料，使用寿命不高。以5000t/d回转窑为例，预热器、分解炉、三次风管、篦冷机的耐火材料寿命均可达到10个月甚至一年以上，而窑口寿命一般为6～8个月，喷煤管寿命只有3～4个月。每次停窑更换窑口需要5天左右，少产水泥超过
3万T，价值近千万元。所以，需要开发一种适用于窑口。喷煤咀的新型耐火材料。

[0006] 经过多年努力，各耐火材料厂家先后开发了刚玉-莫来石、刚玉-红柱石、刚玉-碳化硅、莫来石-碳化硅、红柱石-碳化硅等低水泥浇注料，延长了水泥窑窑口、喷煤咀的寿命。但是，这些材料的寿命仍然不能满足客户的要求。特别，在一些使用条件苛刻的窑炉，衬料同时受到高温、侵蚀、热震、冲刷等的作用，将喷煤咀的使用寿命延长到1年简直是不可想象的。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于：研究一种复合耐磨、抗热震浇注料，使其具有良好的耐磨损、抗热震、耐侵蚀、耐高温、低导热和体积稳定性，适合用于水泥行业的回转窑窑口、喷煤咀，以及电力行业循环流化床等苛刻部位作为耐火材料使用。

[0008] 本发明认为，不能采用一种耐火原料制造出性能符合要求的耐火浇注料：

[0009] ●刚玉具有良好的耐高温、耐磨损性能。但是，刚玉的抗热震性和耐碱蚀性能不佳。所以，不能主要使用刚玉制造出性能完全符合要求的材料。

[0010] ●碳化硅具有良好的抗热震、耐磨损性能。但是，碳化硅容易氧化，导热系数又高。所以，不能主要使用碳化硅制造出性能完全符合要求的材料。

[0011] ●红柱石的转化温度低，转化产生膨胀小，具有适量的微膨胀性能，转化产生的莫来石相和高硅氧玻璃相有利于提高抗热震性。但是，红柱石的耐磨性不佳，抗碱侵蚀性能欠佳。所以，不能主要使用红柱石制造出性能完全符合要求的材料。

[0012] ●莫来石具有良好的耐高温、抗热震性能。但是，莫来石不具有微膨胀性能，耐磨性不佳，抗碱性能欠佳。所以，也不能主要使用莫来石制造出性能完全符合使用要求的材料。

[0013] 本发明发现，现有浇注料都是二元复合耐火浇注料，如刚玉-莫来石、刚玉-红柱石、刚玉-碳化硅、莫来石-碳化硅、红柱石-碳化硅浇注料。但是，在刚玉-莫来石(红柱石)-碳化硅系中，不可能仅仅使用两种原料配制出性能完全符合要求的产品，获得满意的使用效果，见表1：

[0014] 表1 原料性能比较表

[0015]刚玉 碳化硅 红柱石 莫来石
耐高温 5 4 4 4
微膨胀 2 3 5 2
抗热震 2 5 5 5
耐磨损 5 5 3 3
耐碱蚀 2 5 3 3
抗氧化 5 3 5 5
低导热 3 2 5 4

[0016] 表中，5-优，4-良，3-中，2-差。

[0017] 由表1可知：

[0018] ●刚玉是唯一具有良好耐高温性，且具有优异耐磨性的物质。所以，耐火浇注料需要掺加刚玉来保证耐高温烧蚀性能。

[0019] ●碳化硅是唯一和铝硅系耐火材料复合后产生耐碱性，而且具有优异耐磨性和抗热震性的物质。所以，耐火浇注料需要掺加碳化硅来保证耐碱蚀性能。

[0020] ●红柱石是唯一具有微膨胀性的原料，且具有良好的热震稳定性和较低的导热系数。所以，耐火浇注料需要掺加红柱石来保证高温体积稳定性能。以免受高温作用后，浇注料出现较大收缩，表面开裂，锚固件受损和衬体垮落。

[0021] 所以，至少需要采用刚玉、碳化硅、红柱石三种耐火原料，才能配制出具有优良耐磨损、抗热震、耐碱蚀、低导热和高温体积稳定性的耐火浇注料。

[0022] 根据以上分析，提出下述解决方案，本发明所述的浇注料配方为：

[0023] 5-3mm刚玉 30-40％[0024] 3-1mm红柱石+莫来石 15-25％

[0025] 1-0.088mm红柱石+莫来石 10-20％

[0026] ＜0.088mm碳化硅 5-20％

[0027] ＜0.020mm α氧化铝 3-8％

[0028] 硅灰 2-7％

[0029] 纯铝酸钙水泥 3-8％

[0030] 外加：

[0031] 减水剂 0.05-0.4％[0032] 水 4-6％

[0033] 所述红柱石+莫来石为红柱石、莫来石任意比例的混合。

[0034] 所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磺化萘甲醛聚合物系高效减水剂、磺化三聚氰胺聚合物系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂任意比例的混合。

具体实施方式

[0035] 实施例1：

[0036] 采用的配方为：

[0037] 5-3mm刚玉 30％

[0038] 3-1mm红柱石+莫来石 25％

[0039] 1-0.088mm红柱石+莫来石 10-20％

[0040] ＜0.088mm碳化硅 15％

[0041] ＜0.020mmα氧化铝 5％

[0042] 硅灰 5％

[0043] 纯铝酸钙水泥 5％

[0044] 外加：

[0045] 三聚磷酸钠、磺化萘甲醛聚合物减水剂各 0.1％

[0046] 水 5％

[0047] 经过配合，成形，经养护、干燥、热处理测得下述性能指标：110℃×24h热处理：抗折15Mpa，耐压135Mpa。1100℃×3h热处理抗折12Mpa，耐压125Mpa，线变化0.1％。
1500℃×3h热处理：抗折12Mpa，耐压130Mpa，线变化+0.2％。耐碱性1级。常温耐磨性
3
5cm，1100℃风冷7次弹性模量保持率85％。

[0048] 实施例2：

[0049] 采用的配方为：

[0050] 5-3mm刚玉 35％

[0051] 3-1mm红柱石+莫来石 20％

[0052] 1-0.088mm红柱石+莫来石 20％

[0053] ＜0.088mm碳化硅 10％

[0054] ＜0.020mmα氧化铝 4％

[0055] 硅灰 5％

[0056] 纯铝酸钙水泥 6％