一种水泥窑窑口用耐火浇注料及其使用方法与流程

1.本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种水泥窑窑口用耐火浇注料及其使用方法。

背景技术：

2.煅烧水泥熟料的回转窑前端窑口温度为1400℃左右，而入窑的二次风的温度因为窑况而变化频繁，波动于1000-1200℃，窑口耐火浇注料经历的热震程度增大、热震次数增加，浇注料所受热应力及热震损害也相应地加大。随着水泥回转窑产能负荷的释放，回转窑窑口熟料的输出量增多，增大了对窑口耐火浇注料的机械磨损和侵蚀。因此，水泥回转窑窑口耐火浇注料应具有足够高的耐火度、机械强度、致密度与热震稳定性。
3.目前，水泥回转窑窑口内衬耐火材料在材质上广泛采用电熔白刚玉基耐火浇注料，该浇注料不仅价格昂贵，而且中温强度及抗热震性能偏低，浇注料的使用效果较差、使用寿命较短。

技术实现要素：

4.基于上述技术问题，本发明提出了一种水泥窑窑口用耐火浇注料及其使用方法，所述耐火浇注料具有强度高、热震稳定性好、使用寿命长的优点。
5.本发明提出的一种水泥窑窑口用耐火浇注料，以重量份计，包括：板状刚玉50-70份、锆英石粉15-35份、碳化硅粉5-10份、α-氧化铝粉1-5份、硅微粉1-5份、铝酸钙水泥5-10份、铝粉0.5-1份、有机防爆纤维0.05-0.1份、不锈钢纤维1-2份和减水剂0.1-0.3份；
6.其中，所述铝粉为聚丙烯酸酯-二氧化硅复合层包覆的金属铝粉。
7.优选地，所述板状刚玉中，粒径为5-8mm板状刚玉的重量百分含量为30-35％、粒径为3-5mm板状刚玉的重量百分含量为30-35％、粒径为1-3mm板状刚玉的重量百分含量为20-25％、粒径为0.1-1mm板状刚玉的重量百分含量为10-15％。
8.优选地，所述锆英石粉的粒径为不大于0.044mm。
9.优选地，所述碳化硅粉的粒径为不大于1mm。
10.优选地，所述α-氧化铝粉的粒径为1-3μm。
11.优选地，所述硅微粉的粒径为不大于2μm。
12.优选地，所述铝酸钙水泥为氧化铝含量为60-80wt％的铝酸钙水泥。
13.优选地，所述聚丙烯酸酯-二氧化硅复合层包覆的金属铝粉是通过下述方法制备而成：以正硅酸乙酯为硅源进行水解缩聚反应对金属铝粉进行包覆后，形成二氧化硅包覆的金属铝粉；以甲基丙烯酸羟乙酯为单体，利用二氧化硅表面的羟基与甲基丙烯酸羟乙酯进行接枝反应后，再进行自由基聚合，即得到所述聚丙烯酸酯-二氧化硅复合层包覆的金属铝粉。
14.优选地，所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或聚羧酸系减水剂中的至少一种。
15.本发明提出一种上述水泥窑窑口用耐火浇注料的使用方法，包括：将所述耐火浇
注料加入重量百分含量为5-7％的水，搅拌均匀后，成型，养护，烘烤。
16.与现有技术相比，本发明提供的一种水泥窑窑口用耐火浇注料，以板状刚玉为骨料，保证了耐火浇注料的抗热震性能；以锆英石粉为细粉，通过利用锆英石粉自身的性能稳定性从而改善耐火浇注料的抗热震稳定性；碳化硅粉的加入可以提高耐火浇注料的热导率，减小膨胀系数，在一定程度上可以改善耐火浇注料的抗热震稳定性，同时由于其良好的化学稳定性和不易被熔渣润湿的特性，使耐火浇注料也具有较好的抗侵蚀性；硅微粉和α-氧化铝粉的同时加入，二者可以发生反应，从而进一步提高所述耐火浇注料的强度；与此同时，铝粉的加入相当于在耐火浇注料中加入了合适的抗氧化剂，既避免了碳化硅引入而产生的氧化现象，同样也使得浇注料的使用温度得到一定程度的提高，从而满足窑口温度的使用要求；本发明中具体采用了聚丙烯酸酯-二氧化硅复合层包覆的金属铝粉作为抗氧化剂，既避免了直接添加铝粉水化对浇注料施工性能的负面影响，又使浇注料在成型过程中，具有好的施工性能；并且聚丙烯酸酯-二氧化硅复合层包覆的金属铝粉在高温下发生破裂，铝粉裸露出来与氧气结合原位形成氧化铝，其和包覆层中的二氧化硅反应原位生成晶须，该晶须在基质中交错分布，相互交织，构成网络，有效提高了耐火浇注料的强度与热震稳定性；纯铝酸钙水泥的引入，在高温使用过程中逐步与刚玉相发生反应，生成六铝酸钙和低膨胀的二铝酸钙穿插交错结构，不仅有利于提高耐火浇注料的断裂强度，而且有利于提高材料的热震稳定性；有机防爆纤维和耐热钢纤维的掺入，则可以提高浇注料的中、低温强度性能。
具体实施方式
17.下面，本发明通过具体实施例对所述技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本发明的范围。
18.实施例1
19.本实施例提出一种水泥窑窑口用耐火浇注料，以重量份计，包括：板状刚玉60份、锆英石粉25份、碳化硅粉7份、α-氧化铝粉3份、硅微粉3份、铝酸钙水泥8份、铝粉0.8份、有机防爆纤维0.06份、不锈钢纤维1.5份和六偏磷酸钠0.2份；
20.其中，所述板状刚玉中，粒径为5-8mm板状刚玉的重量百分含量为30％、粒径为3-5mm板状刚玉的重量百分含量为35％、粒径为1-3mm板状刚玉的重量百分含量为20％、粒径为0.1-1mm板状刚玉的重量百分含量为15％；锆英石粉的粒径≤0.044mm，碳化硅粉的粒径≤1mm，α-氧化铝粉的粒径为1-3μm，硅微粉的粒径≤2μm，铝酸钙水泥中的氧化铝含量为70wt％；
21.所述铝粉为聚丙烯酸酯-二氧化硅复合层包覆的金属铝粉，其是通过下述方法制成：将重量比为10:8:0.1:2:0.01将铝粉、正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化铵、甲基丙烯酸羟乙酯和偶氮二异加入无水乙醇中，超声分散均匀后，向其中缓慢滴加3倍铝粉重量的氨水稀溶液(2wt％)，40℃下加热反应2h，抽滤，洗涤，干燥后，即得到所述聚丙烯酸酯-二氧化硅复合层包覆的金属铝粉。
22.上述高强耐火浇注料的使用方法具体包括：按照上述重量份，将上述水泥窑窑口用耐火浇注料各原料称重后加入搅拌机中进行干混，再加入所述耐火浇注料5-7wt％的水进行湿混，搅拌均匀后浇入模具中振动均匀，在室温下自然养护2天后脱模，烘烤，得到待测
试试样。
23.实施例2
24.本实施例提出一种水泥窑窑口用耐火浇注料，以重量份计，包括：板状刚玉50份、锆英石粉35份、碳化硅粉5份、α-氧化铝粉5份、硅微粉1份、铝酸钙水泥10份、铝粉0.5份、有机防爆纤维0.1份、不锈钢纤维1份和六偏磷酸钠0.3份；
25.其中，所述板状刚玉中，粒径为5-8mm板状刚玉的重量百分含量为30％、粒径为3-5mm板状刚玉的重量百分含量为35％、粒径为1-3mm板状刚玉的重量百分含量为20％、粒径为0.1-1mm板状刚玉的重量百分含量为15％；锆英石粉的粒径≤0.044mm，碳化硅粉的粒径≤1mm，α-氧化铝粉的粒径为1-3μm，硅微粉的粒径≤2μm，铝酸钙水泥中的氧化铝含量为70wt％；
26.所述铝粉为聚丙烯酸酯-二氧化硅复合层包覆的金属铝粉，其是通过下述方法制成：将重量比为10:8:0.1:2:0.01将铝粉、正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化铵、甲基丙烯酸羟乙酯和偶氮二异加入无水乙醇中，超声分散均匀后，向其中缓慢滴加3倍铝粉重量的氨水稀溶液(2wt％)，40℃下加热反应2h，抽滤，洗涤，干燥后，即得到所述聚丙烯酸酯-二氧化硅复合层包覆的金属铝粉。
27.上述高强耐火浇注料的使用方法具体包括：按照上述重量份，将上述水泥窑窑口用耐火浇注料各原料称重后加入搅拌机中进行干混，再加入所述耐火浇注料5-7wt％的水进行湿混，搅拌均匀后浇入模具中振动均匀，在室温下自然养护2天后脱模，烘烤，得到待测试试样。
28.实施例3
29.本实施例提出一种水泥窑窑口用耐火浇注料，以重量份计，包括：板状刚玉70份、锆英石粉15份、碳化硅粉10份、α-氧化铝粉1份、硅微粉5份、铝酸钙水泥5份、铝粉1份、有机防爆纤维0.05份、不锈钢纤维2份和六偏磷酸钠0.1份；
30.其中，所述板状刚玉中，粒径为5-8mm板状刚玉的重量百分含量为30％、粒径为3-5mm板状刚玉的重量百分含量为35％、粒径为1-3mm板状刚玉的重量百分含量为20％、粒径为0.1-1mm板状刚玉的重量百分含量为15％；锆英石粉的粒径≤0.044mm，碳化硅粉的粒径≤1mm，α-氧化铝粉的粒径为1-3μm，硅微粉的粒径≤2μm，铝酸钙水泥中的氧化铝含量为70wt％；
31.所述铝粉为聚丙烯酸酯-二氧化硅复合层包覆的金属铝粉，其是通过下述方法制成：将重量比为10:8:0.1:2:0.01将铝粉、正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化铵、甲基丙烯酸羟乙酯和偶氮二异加入无水乙醇中，超声分散均匀后，向其中缓慢滴加3倍铝粉重量的氨水稀溶液(2wt％)，在40℃下加热反应2h，抽滤，洗涤，干燥后，即得到所述聚丙烯酸酯-二氧化硅复合层包覆的金属铝粉。
32.上述高强耐火浇注料的使用方法具体包括：按照上述重量份，将上述水泥窑窑口用耐火浇注料各原料称重后加入搅拌机中进行干混，再加入所述耐火浇注料5-7wt％的水进行湿混，搅拌均匀后浇入模具中振动均匀，在室温下自然养护2天后脱模，烘烤，得到待测试试样。
33.对比例1
34.本对比例提出一种水泥窑窑口用耐火浇注料，以重量份计，包括：板状刚玉60份、
锆英石粉25份、碳化硅粉7份、α-氧化铝粉3份、硅微粉3份、铝酸钙水泥8份、铝粉0.8份、有机防爆纤维0.06份、不锈钢纤维1.5份和六偏磷酸钠0.2份；
35.其中，所述板状刚玉中，粒径为5-8mm板状刚玉的重量百分含量为30％、粒径为3-5mm板状刚玉的重量百分含量为35％、粒径为1-3mm板状刚玉的重量百分含量为20％、粒径为0.1-1mm板状刚玉的重量百分含量为15％；锆英石粉的粒径≤0.044mm，碳化硅粉的粒径≤1mm，α-氧化铝粉的粒径为1-3μm，硅微粉的粒径≤2μm，铝酸钙水泥中的氧化铝含量为70wt％。
36.上述高强耐火浇注料的使用方法具体包括：按照上述重量份，将上述水泥窑窑口用耐火浇注料各原料称重后加入搅拌机中进行干混，再加入所述耐火浇注料5-7wt％的水进行湿混，搅拌均匀后浇入模具中振动均匀，在室温下自然养护2天后脱模，烘烤，得到待测试试样。
37.对比例2
38.本对比例提出一种水泥窑窑口用耐火浇注料，以重量份计，包括：板状刚玉60份、锆英石粉25份、碳化硅粉7份、α-氧化铝粉3份、硅微粉3份、铝酸钙水泥8份、铝粉0.8份、有机防爆纤维0.06份、不锈钢纤维1.5份和六偏磷酸钠0.2份；
39.其中，所述板状刚玉中，粒径为5-8mm板状刚玉的重量百分含量为30％、粒径为3-5mm板状刚玉的重量百分含量为35％、粒径为1-3mm板状刚玉的重量百分含量为20％、粒径为0.1-1mm板状刚玉的重量百分含量为15％；锆英石粉的粒径≤0.044mm，碳化硅粉的粒径≤1mm，α-氧化铝粉的粒径为1-3μm，硅微粉的粒径≤2μm，铝酸钙水泥中的氧化铝含量为70wt％；
40.所述铝粉为二氧化硅包覆的金属铝粉，其是通过下述方法制成：将重量比为10:8:0.1将铝粉、正硅酸乙酯和十六烷基三甲基溴化铵加入无水乙醇中，超声分散均匀后，向其中缓慢滴加3倍铝粉重量的氨水稀溶液(2wt％)，40℃下加热反应2h，抽滤，洗涤，干燥后，即得到所述二氧化硅包覆的金属铝粉。
41.上述高强耐火浇注料的使用方法具体包括：按照上述重量份，将上述水泥窑窑口用耐火浇注料各原料称重后加入搅拌机中进行干混，再加入所述耐火浇注料5-7wt％的水进行湿混，搅拌均匀后浇入模具中振动均匀，在室温下自然养护2天后脱模，烘烤，得到待测试试样。
42.对比例3
43.本对比例提出一种水泥窑窑口用耐火浇注料，以重量份计，包括：板状刚玉60份、锆英石粉25份、碳化硅粉7份、α-氧化铝粉3份、硅微粉3份、铝酸钙水泥8份、铝粉0.8份、有机防爆纤维0.06份、不锈钢纤维1.5份和六偏磷酸钠0.2份；
44.其中，所述板状刚玉中，粒径为5-8mm板状刚玉的重量百分含量为30％、粒径为3-5mm板状刚玉的重量百分含量为35％、粒径为1-3mm板状刚玉的重量百分含量为20％、粒径为0.1-1mm板状刚玉的重量百分含量为15％；锆英石粉的粒径≤0.044mm，碳化硅粉的粒径≤1mm，α-氧化铝粉的粒径为1-3μm，硅微粉的粒径≤2μm，铝酸钙水泥中的氧化铝含量为70wt％；
45.所述铝粉为聚丙烯酸酯包覆的金属铝粉，其是通过下述方法制成：将重量比为10:2:0.01将铝粉、甲基丙烯酸羟乙酯和偶氮二异加入无水乙醇中，超声分散均匀后，40℃
下加热反应2h，抽滤，洗涤，干燥后，即得到所述聚丙烯酸酯包覆的金属铝粉。
46.上述高强耐火浇注料的使用方法具体包括：按照上述重量份，将上述水泥窑窑口用耐火浇注料各原料称重后加入搅拌机中进行干混，再加入所述耐火浇注料5-7wt％的水进行湿混，搅拌均匀后浇入模具中振动均匀，在室温下自然养护2天后脱模，烘烤，得到待测试试样。
47.实验测试：
48.将实施例和对比例所得试样分别进行下述性能测试，结果见表1所示。
49.抗折强度参照gb/t3001-2007检测；抗压强度参照gb/t5072-2008检测；
50.热震稳定性按照以下方法测试：将试样分别经1200℃
×
3h、1500℃
×
3h埋炭烧成后放入1100℃的电炉中保温30min，取出后放入室温流动冷水中3min，干燥后，测定热震3次后试样的抗折强度，计算试样的抗折强度保持率；
51.表1实施例和对比例所得水泥窑窑口用耐火浇注料的性能测试效果
[0052][0053]
从上表中可以看出，实施例所述水泥窑窑口用耐火浇注料具有强度高、热震稳定性好、使用寿命长和环境友好的特点，能够满足大型水泥窑生产的需要。
[0054]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种水泥窑窑口用耐火浇注料，其特征在于，以重量份计，所述耐火浇注料包括：板状刚玉50-70份、锆英石粉15-35份、碳化硅粉5-10份、α-氧化铝粉1-5份、硅微粉1-5份、铝酸钙水泥5-10份、铝粉0.5-1份、有机防爆纤维0.05-0.1份、不锈钢纤维1-2份和减水剂0.1-0.3份；其中，所述铝粉为聚丙烯酸酯-二氧化硅复合层包覆的金属铝粉。2.根据权利要求1所述的水泥窑窑口用耐火浇注料，其特征在于，所述板状刚玉中，粒径为5-8mm板状刚玉的重量百分含量为30-35％、粒径为3-5mm板状刚玉的重量百分含量为30-35％、粒径为1-3mm板状刚玉的重量百分含量为20-25％、粒径为0.1-1mm板状刚玉的重量百分含量为10-15％。3.根据权利要求1或2所述的水泥窑窑口用耐火浇注料，其特征在于，所述锆英石粉的粒径为不大于0.044mm。4.根据权利要求1-3任一项所述的水泥窑窑口用耐火浇注料，其特征在于，所述碳化硅粉的粒径为不大于1mm。5.根据权利要求1-4任一项所述的水泥窑窑口用耐火浇注料，其特征在于，所述α-氧化铝粉的粒径为1-3μm。6.根据权利要求1-5任一项所述的水泥窑窑口用耐火浇注料，其特征在于，所述硅微粉的粒径为不大于2μm。7.根据权利要求1-6任一项所述的水泥窑窑口用耐火浇注料，其特征在于，所述铝酸钙水泥为氧化铝含量为60-80wt％的铝酸钙水泥。8.根据权利要求1-7任一项所述的水泥窑窑口用耐火浇注料，其特征在于，所述聚丙烯酸酯-二氧化硅复合层包覆的金属铝粉是通过下述方法制备而成：以正硅酸乙酯为硅源进行水解缩聚反应对金属铝粉进行包覆后，形成二氧化硅包覆的金属铝粉；以甲基丙烯酸羟乙酯为单体，利用二氧化硅表面的羟基与甲基丙烯酸羟乙酯进行接枝反应后，再进行自由基聚合，即得到所述聚丙烯酸酯-二氧化硅复合层包覆的金属铝粉。9.根据权利要求1-8任一项所述的水泥窑窑口用耐火浇注料，其特征在于，所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或聚羧酸系减水剂中的至少一种。10.一种权利要求1-9任一项所述的水泥窑窑口用耐火浇注料的使用方法，其特征在于，包括：将所述耐火浇注料加入其重量百分含量为5-7％的水，搅拌均匀后，成型，养护，烘烤。

技术总结

本发明公开了一种水泥窑窑口用耐火浇注料及其使用方法，以重量份计，所述耐火浇注料包括：板状刚玉50-70份、锆英石粉15-35份、碳化硅粉5-10份、α-氧化铝粉1-5份、硅微粉1-5份、铝酸钙水泥5-10份、铝粉0.5-1份、有机防爆纤维0.05-0.1份、不锈钢纤维1-2份和减水剂0.1-0.3份；其中，所述铝粉为聚丙烯酸酯-二氧化硅复合层包覆的金属铝粉。本发明提出的一种水泥窑窑口用耐火浇注料及其使用方法，所述耐火浇注料具有强度高、热震稳定性好、使用寿命长的优点。使用寿命长的优点。