一种新型莫来石结合轻质浇注料的制备方法

专利号：CN201910913587.8

专利权人：上海利尔耐火材料有限公司、上海新泰山高温工程材料有限公司

专利公开日：2020.01.10

目前，在新建的各大炼钢厂中，钢包加盖和中间包加盖已成为一种发展趋势，这种方式可有效地降低钢包和中间包内钢水由于热辐射而带来的温降。据统计，钢包加盖可以降低转炉出钢温度约10～20℃，并且能够有效减少钢水表面覆盖剂的加入量，对于钢厂节能降耗和冶炼纯净钢起到了积极的作用，因此倍受各大钢厂的重视。一般来说，使用在钢包包盖和中间包包盖耐材的使用温度在1300℃～1400℃之间，在这个温度区间内大多数铝硅系耐火材料均可应用，但是普通的铝硅系耐火材料由于热导率大、耐火度低和热震稳定性差等问题，一方面造成包盖上的耐材过早地产生脱落现象;另一方面，使得包盖上的钢结构变形严重，所以造成维修包盖的成本急剧增加。为了解决这一问题，本发明专利选用热震稳定性更好的烧结莫来石为骨料，基质配比按照氧化铝和氧化硅比例处在4.5-5.5之间进行配料，采用水泥和硅微粉作为结合剂，制备了一种专门用于钢包包盖和中间包包盖的莫来石结合低密度浇注料。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新型莫来石结合轻质浇注料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新型莫来石结合轻质浇注料的制备方法，包括骨料和基质，所述骨料由60烧结莫来石、45焦宝石以及57红柱石组成，所述基质由70烧结莫来石细粉、白刚玉细粉、铝酸盐水泥、95硅微粉以及少量的氧化铝微粉组成。

所述60烧结莫来石，其粒度分布在5-3、3-1和1-0中，添加量为30-52份，所述70烧结莫来石细粉添加量为5-10份。

所述45焦宝石骨料，其粒度分布在5-3和3-1中，在整个浇注料配料中添加量为15-20份。

所述57红柱石，其粒度分布在3-1和1-0中，添加量为7-10份。

所述白刚玉细粉添加量为5-10份，铝酸盐水泥添加量为2-4份，95硅微粉添加量为3-5份，氧化铝微粉添加量为0-3份。

所述基质中的矿相主要以刚玉相和莫来石相为主。

所述45焦宝石骨料Al₂O₃含量≥45%，SiO₂含量≥50%，颗粒的尺寸范围为5-1，其体积密度≥2.43g/cm3，显气孔率为≤7%，吸水率≤2.7%;所述60莫来石骨料Al₂O₃含量≥62%，SiO₂含量≥32%，颗粒的尺寸范围为5--0，其体积密度≥2.70g/cm3，显气孔率≤1.5%，吸水率≤0.5%，使用烧结法制成;所述57红柱石Al₂O₃含量≥57%，SiO₂含量≥38%，颗粒的尺寸范围为3--0，其体积密度≥3.1g/cm3;所述70烧结莫来石细粉的规格为≤200目，Al₂O₃含量≥68%，SiO₂含量≤27%，使用烧结法制成;所述白刚玉细粉的Al₂O₃含量≥99.3%，粒径≤76μm;所述95硅微粉SiO₂含量≥95%，粒径≤3μm，所述氧化铝微粉的规格为≤5μm，Al₂O₃含量≥99.2%;所述铝酸钙水泥的规格为≤5μm，Al₂O₃含量≥68%，CaO含量≥27%。

1、本发明中，通过制得浇注料的体积密度较低，110℃×24h烘后和1650℃×3h烧后体积密度均在2.45-2.50之间，临近轻质耐火浇注料的范围以及低密度浇注料常温和中温以铝酸盐水泥和硅微粉为结合剂;而高温下则以氧化铝和二氧化硅生成大量的原位柱状莫来石为结合相，将骨料和基质紧密地连接在一起，并增加了浇注料本身的耐火度，从而基质配料得当，骨料选择合适，使得该浇注料具有很高的耐火度(>1650℃)，因此完全能够适应各种保温盖的使用环境。

2、本发明中，通过设计浇注料当中使用了大量价格低廉的45焦宝石和60烧结莫来石，因此该浇注料的原料成本较低;并且由于其体积密度较低，与普通浇注料相比，具有用量少等优点，较低的热导率和优异的热震稳定性能使得该浇注料具有较高的使用寿命，并且能够延缓钢结构的变形速率，所以能够带来可观的经济效益。

实例1：

一种新型莫来石结合低密度浇注料，其配料比例为：18份5-1的45焦宝石和52份的60烧结莫来石为主要骨料;基质部位由10份的70烧结莫来石细粉，10份的电熔白刚玉细粉，3份的氧化铝微粉，4份的铝酸盐水泥，3份硅微粉以及0.2份的减水剂组成。

该实例制备的莫来石结合低密度浇注料经过检测，其物理性能指标如下：110℃×24h处理后样块的体积密度为2.46g/cm3,显气孔率为14.26%，耐压强度为67mpa，抗折强度为8.9mpa;样块在1650℃×3h处理后耐压强度为122mpa，抗折强度为22.2mpa，残存线变化为0～-0.6%。热面温度为1093℃时，浇注料的导热系数为1.520w/(m.k)。并且在1100℃下热震试验，水冷32次，样块表面出现3条细小裂纹，抗折强度保持率为78.2%。

实例2：

一种新型莫来石结合低密度浇注料，其配料比例为：20份5-1的45焦宝石、42份5-0的60烧结莫来石以及10份3-0的57红柱石为主要骨料，基质部位的比例与实施例1中的比例相当，这里就不再赘述。

该实例制备的莫来石结合低密度浇注料经过检测，其物理性能指标如下：110℃×24h处理后样块的体积密度为2.46g/cm3,显气孔率为15.16%，耐压强度为60mpa，抗折强度为8.5mpa;样块在1650℃×3h处理后耐压强度为94.4mpa，抗折强度为16.6mpa，残存线变化为0～0.24%。热面温度为1093℃时，浇注料的导热系数为1.46w/(m.k)。并且在1100℃下热震试验，水冷32次，样块表面出现2条裂纹，抗折强度保持率为75.6%。

一种新型莫来石结合低密度浇注料，其配料比例为：20份5--1的45焦宝石、34份5-0的60烧结莫来石以及16份3-0的57红柱石为主要骨料，基质部位的比例与实施例1中的比例相当，这里就不再赘述。

该实例制备的莫来石结合低密度浇注料经过检测，其物理性能指标如下：110℃×24h处理后样块的体积密度为2.47g/cm3,显气孔率为15.34%，耐压强度为58mpa，抗折强度为7.0mpa;样块在1650℃×3h处理后耐压强度为77.0mpa，抗折强度为15.8mpa，残存线变化为0～0.80%。热面温度为1093℃时，浇注料的导热系数为1.55w/(m.k)。并且在1100℃下热震试验，水冷32次，样块表面出现3条裂纹，抗折强度保持率为72.3%。

通过实验得出浇注料具有较低的导热系数，热面温度在1093℃时，浇注料的热导率为1.45～1.52w/(m·k);另外该浇注料还具有优良的热震稳定性，1100℃连续水冷32次，浇注料表面产生少量裂纹，抗折强度保持率在70%～80%之间。

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。

一种石化用轻质耐材浇注料

申请(专利)号：CN201911366450.1

申请(专利权)人：上海宝九和耐火材料有限公司;中冶宝钢技术服务有限公司

专利公开日：2020.04.14

石化行业进行石油精炼工艺中，石油催化裂化器中进行石油催化裂化，设备内处于高温高压条件，反应条件极其严苛，温度500℃-800℃，压力150-200kpa。而用于石油催化裂化器中的内衬耐火材料经常因容器内的严苛条件破损。同时，因内衬耐火材料的高导热性，造成容器外壳温度偏高，增加了灼伤危险性的同时也造成了热量传导而造成能源浪费。在目前的研究中，高耐磨性的耐火浇注料一般需要高密度、而低热传导率的耐火浇注料一般需要较低密度。因此，如果能够提供一种同时具有高耐磨性、低热传导率、低密度的耐火浇注料，将具有良好的市场前景。技术实现要素：鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种石化用轻质耐材浇注料，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种轻质耐材浇注料，按重量份计，包括如下组分：

所述陶粒的粒径为3-5mm，所述陶粒的自然粒度筛分通过率≥85wt%，所述陶粒中Al₂O₃含量≥20wt%、Fe₂O₃含量≤5.0wt%，所述陶粒的比重≤0.6g/cm3。

所述焦宝石为连续级配，粒径规格为1-0mm、3-1mm，其中，焦宝石1-0mm和焦宝石3-1mm的重量比为1：1.0-1.5，所述焦宝石的自然粒度筛分通过率≥90wt%，所述焦宝石中Al₂O₃含量≥42wt%、Fe₂O₃≤2.5wt%。

所述粘土的粒径为180-240目，所述粘土中Al₂O₃含量≥30wt%、Fe₂O₃含量≤1.0wt%。所述硅微粉中SiO₂含量≥92wt%，所述硅微粉优选为硅微粉920μ。

所述漂珠中，水上漂浮物的比例≥90wt%。

所述烧结水泥为第一铝酸盐水泥和第二铝酸盐水泥的组合，所述第一铝酸盐水泥和第二铝酸盐水泥的重量比为1:1.0-1.1，其中，所述第一铝酸盐水泥中Al₂O₃含量≥66wt%、CaO含量≤30wt%、Fe₂O₃含量≤0.3wt%，1天抗折强度≥5mpa，1天抗压强度≥30mpa，所述第二铝酸盐水泥中Al₂O₃含量≥50wt%、Fe₂O₃含量≤2wt%，1天抗折强度≥5mpa，3天抗压强度≥30mpa。

所述矾土水泥中Al₂O₃含量≥50wt%、Fe₂O₃≤2.5wt%，1天抗折强度≥5mpa，1天抗压强度≥30mpa。

所述蓝晶石中Al₂O₃含量≥47wt%、Fe₂O₃≤1.0wt%，所述蓝晶石的粒度为35～65目;

所述分散剂选自m-100、p530的组合，其中，m-100与p530的重量比为1:0.6～2。

轻质耐材浇注料的制备方法，包括：按配方将各组分混炼。

按重量份计，可以包括如下组分：本发明所提供的轻质耐材浇注料中，按重量份计，可以包括15-25份、15-17份17-19份、19-21份、21-23份、或23-25份陶粒。

一种莫来石-铬轻质浇注料

【申请/专利号】CN201710135274.5

专利权利人：焦作金鑫恒拓新材料股份有限公司

专利公开日：2020-01-10

由于低水泥高铝质浇注料具有杂质含量低，常温及高温强度高，体积稳定等特点，所以低水泥高铝质浇注料被广泛应用在高温炉窑的工作层。低水泥高铝质浇注料多以高铝熟料为骨料，因此，低水泥高铝质浇注料体积密度较高，体积密度一般2.2~2.7g/cm3，1000℃导热系数在0.9~1.5W/m.K。

根据传热学基本原理，具有轻质、微孔、闭孔的材料导热率更低。普通的多孔熟料是采用生矾土添加煤粉和有机物压球烧结而成，该工艺所生产的多孔熟料多为开口气孔，气孔孔径大，骨料的强度低，三氧化二铁杂质含量高且集中，骨料中杂质含量较多，采用该多孔熟料为骨料的轻质浇注料,无法满足在高于1200℃和高浓度CO气氛下长期限使用。

C是一种对耐火材料有很强破坏作用的物质，高炉解体证明CO对炉衬材料的破坏很大，在高温下暴露在CO气氛中的耐火材料因碳素沉积(2CO(g)=C(s)+CO2(g))膨胀而导致严重破损。耐火材料中的Fe₂O₃，在高炉条件下被还原生成Fe，对上述碳沉积反应起催化作用，加快了材料的破损速度。因此，在其他条件相同的情况下，试样中的Fe₂O₃含量越高，试样受到的破坏作用越大。随着沉积碳的增多，试样结构变得疏松，这又进一步促进了碳沉积反应的进行，加剧试样的损毁。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种莫来石-铬轻质浇注料及方法，具体技术方案是：

一种莫来石-铬轻质浇注料，由以下重量份的原料组成：莫来石微孔球50~65wt%，低铁三级高铝熟料粉20~45wt%，1~5wt%氧化铬绿，二氧化硅微粉3~8wt%，纯铝酸钙水泥4~7wt%，分散剂0.01~0.5wt%;

所述莫来石微孔球为原矿经二次造粒烧结而成的球形莫来石颗粒料;

所述低铁三级高铝熟料粉的Fe₂O₃含量不大于1.5wt%。

所述莫来石微孔球的成分中Al₂O₃≥65 wt%，Fe₂O₃≤1.5 wt%，K₂O+Na₂O≤0.65 wt%。

所述莫来石微孔球的体积密度≤1.5g/cm3。

所述莫来石微孔球的粒度为8~0.3mm。

所述低铁三级高铝熟料粉为三级高铝矾土经煅烧后得到熟料，再去除熟料表面的氧化铁杂质而制得;所述低铁三级高铝熟料粉的成分中Al₂O₃≥52 wt %,Fe₂O₃≤1.0 wt %，K₂O+Na₂O≤0.50wt %。

所述低铁三级高铝熟料粉的粒径为小于或等于0.088mm。

所述的氧化铬绿中Cr₂O₃≥99.5 wt %，粒径为小于或等于0.044mm。

所述的纯铝酸钙水泥中Al₂O₃≥68.5 wt%，SiO₂≤0.8 wt%，Fe₂O₃≤0.6 wt%，CaO≤31 wt%。

所述的二氧化硅微粉中SiO₂≥90 wt%，灼减≤3.2 wt%。

本发明中的莫来石微孔球是利用原料自分解成孔，通过控制内部反应烧结过程形成微孔结构，该骨料在生产中没有添加煤粉等杂质原料，利用回转窑高温烧结而成，莫来石微孔球的主晶相为莫来石。因此用莫来石微孔球代替低水泥高铝浇注料的高铝熟料骨料，可降低浇注料的体积密度，降低浇注料的导热系数，不影响浇注料的常温及高温性能。低铁三级高铝熟料三氧化二铁杂质含量低，体积密度低于二级高铝熟料、一级高铝熟料，因此低铁三级高铝熟料粉的加入，利于浇注料体积密度的降低。

莫来石-铬轻质浇注料，骨料选用的是合成微孔莫来石骨料，主晶相是莫来石，三氧化二铁含量较低，并且选用了铁含量较低的粉料。因此该莫来石-铬轻质浇注料可满足在高温、强CO还原气氛下长期使用。

氧化铬绿即氧化铬，熔点(2260℃±25℃)，氧化铬可与很多氧化物形成固溶体、高熔点化合物或熔化温度高的共熔物，以及能使渗入的熔渣黏度增大。在直接还原铁用窑炉运行过程中，炉料中含CaO成分脱硫剂的粉尘易落在炉墙、炉顶高铝浇注料上。粉尘中的CaO和炉衬中的Al₂O₃-SiO₂系材料在1350℃左右生成低熔物，物料中的Fe粉及铁氧化合物在还原气氛下还原出的Fe粉附着在低熔物上，形成结瘤，随着结瘤的增大，严重影响炉衬的寿命及窑炉的正常运行。浇注料中氧化铬绿的引入，在还原气氛下，粉尘中的CaO与氧化铬绿生成CaCr2O4稳定化合物，熔点为1570℃，该化合物的生成可减少低熔物的形成，有效减少炉衬材料的结瘤。

由于合理选用原材料，因此该莫来石-铬轻质浇注料常温及高温均具有较高的强度，体积稳定性好，且具有较低的导热系数，有效降低了炉体的外表面温度，并可减少炉衬的蓄热，并且该浇注料抗CO侵蚀能力强，并且有效减少炉衬表面CaO和Fe混合粉的结瘤，达到减少炉衬材料用量、节能及延长炉衬使用寿命的目的。

实施1

一种莫来石-铬轻质浇注料。50~55wt%莫来石微孔球、25~45wt%低铁三级高铝熟料粉、1~5wt%氧化铬绿、3~8wt%二氧化硅微粉、4~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成，将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。

实施2

一种莫来石-铬轻质浇注料。56~65wt%莫来石微孔球、20~35wt%低铁三级高铝熟料粉、1~5wt%氧化铬绿、3~8wt%二氧化硅微粉、4~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成，将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。

实施3

一种莫来石-铬轻质浇注料。50~65wt%莫来石微孔球、20~45wt%低铁三级高铝熟料粉、1~3wt%氧化铬绿、3~8wt%二氧化硅微粉、4~7wt%纯铝酸钙水泥、0.01~0.5%分散剂组成，将以上原料放入搅拌机搅拌5~10分钟即可。

本具体实施是对原料材料进行正确选择，一是轻质骨料的选择，选用了低杂质含量且含有微孔结构主晶相为莫来石的莫来石微孔球。其次是低铁三级高铝熟料粉的加入，一方面原料易得且成本低，另一方面该原料三氧化二铁含量低。4-7wt%纯铝酸钙水泥加入，可保证该浇注料常温性能及高温性能。二氧化硅微粉的加入，提高了浇注料的常温及中温性能。由于该莫来石-铬轻质浇注料中三氧化二铁杂质含量较低，因此可有效减少浇注料在高温下CO的侵蚀。氧化铬绿的加入，对于浇注料表面在CO还原气氛下减少CaO和Fe混合粉尘的结瘤起积极作用。因此，本具体实施所研制的莫来石-铬轻质浇注料具有较高的常温及高温强度，体积稳定性好，较低的导热系数，且在高温条件下抗CO侵蚀能力强，减少了炉衬表面CaO和Fe混合粉结瘤。该浇注料可满足直接还原铁用窑炉炉衬的长期使用，达到节约原料、节约能源、抗CO侵蚀及减少炉衬表面结瘤的目的。