一种偏高岭土基耐火浇注料结合剂及其制备方法和应用

本发明涉及耐火材料，更具体的涉及一种偏高岭土基耐火浇注料结合剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、耐火材料是高温工业不可或缺的关键基础材料。其中，耐火浇注料具有生产工艺简单、能耗低、施工方便及适用性强等优点，在冶金、玻璃及水泥等高温工业广泛应用。低能耗、高性能浇注料的开发与应用是“双碳”战略背景下相关领域发展的必然趋势。

2、耐火浇注料中结合剂可将骨料和细粉胶结，使其经养护后获得足够的脱模强度，结合剂不仅决定着浇注料的施工性能，也对其高温服役行为影响重大。铝酸钙水泥具有合适的凝结与硬化速度、较高的早期强度、优异的耐高温和耐磨性，是浇注料中常用结合剂。但将铝酸钙水泥作为浇注料结合剂使用时存在两个突出问题：一方面，铝酸钙水泥中引入的cao可与sio2反应生成钙斜长石(caal2si2o8)和钙铝黄长石(ca2al2sio7)等低熔点相，影响浇注料的高温性能；另一方面，铝酸钙水泥通常用矾土及石灰石作为原料，采用传统烧结法生产，流程长、工艺复杂、能耗高。

3、地质聚合物可由具有火山灰活性的铝硅原料制得，其结合能力强、原料丰富、生产过程能耗较低，但由于传统地质聚合物选用氢氧化钾、氢氧化钠等作为激发剂，导致其不能在高温材料领域使用。因此，为了开发耐火浇注料用低碳无钙胶凝结合剂，需要研究高温使用的碱性激活剂与促硬剂。

技术实现思路

1、为了克服上述技术问题，本发明提供了一种偏高岭土基耐火浇注料结合剂及其制备方法和应用，本发明以偏高岭土为原料，氢氧化钡作为碱性激发剂，然后将一铝酸钡作为促凝剂，制备得到偏高岭土基耐火浇注料用结合剂，高温环境下al2o3-sio2-bao三元系统中可反应生成钡长石，熔点较高，热膨胀系数低，具有良好的高温性能，有利于在高温材料领域进行使用。

2、本发明的第一个目的是提供一种偏高岭土基耐火浇注料结合剂，包括反应主料，反应主料包括以下质量百分数的组分：一铝酸钡5-30％、氢氧化钡5-30％、其余为偏高岭土，合计100％。

3、本发明的一个优选实施例中，反应主料还包括添加剂a，添加剂a为氧化硅、氧化铝中一种或两种。

4、本发明的一个优选实施例中，偏高岭土、一铝酸钡和氢氧化钡的总质量与添加剂a的质量的比例为1-4：1。

5、本发明的一个优选实施例中，还包括添加剂b，添加剂b为三聚磷酸钠。

6、本发明的一个优选实施例中，添加剂b的添加量为反应主料质量的1％。

7、本发明的一个优选实施例中，偏高岭土是将高岭土在600-900℃下煅烧得到的。

8、本发明的一个优选实施例中，一铝酸钡是由baco3和al(oh)3混合后在1200-1400℃下煅烧得到。

9、本发明的一个优选实施例中，baco3和al(oh)3的摩尔比为1:2。

10、本发明的第二个目的是提供一种上述偏高岭土基耐火浇注料结合剂的制备方法，按配方量称取反应主料或反应主料与添加剂b混合均匀后得到偏高岭土基耐火浇注料结合剂。

11、本发明的第二个目的是通过上述偏高岭土基耐火浇注料结合剂在制备耐火材料中的应用。

12、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

13、(1)本发明以偏高岭土为原料，氢氧化钡作为碱性激发剂，然后将一铝酸钡作为促凝剂，偏高岭土具有火山灰活性，其中含有大量的无定形al2o3和sio2，硅铝氧化合物经历由解聚到再聚合的过程，制备得到偏高岭土基耐火浇注料用结合剂；高温环境下al2o3-sio2-bao三元系统中可反应生成钡长石，熔点较高(1760℃)，热膨胀系数低，具有良好的高温性能。

14、本发明在制备过程中，具有以下优点：(a)生产过程能耗与co2排放量相较于水泥低，制备地质聚合物原料的煅烧温度较低(600～900℃)，且生产过程中不使用石灰石等碳酸盐。(b)施工性能好，制备工艺简单，可在室温下快速硬化。(c)隔热效果好，导热系数低为0.24-0.38w/(m·k)。(d)界面结合强度高，材料中结合界面处不存在大结晶过渡区域。(e)水化热低，养护过程中不会引起急剧温升，避免了热应力产生的破坏。

15、(2)以偏高岭土取代氧化铝或氧化硅微粉可节约成本，高温下形成的莫来石能降低浇注料的热膨胀系数。以氢氧化钡作为碱激发剂可保证浇注料的高温性能，引入一铝酸钡可提高浇注料硬化强度。

技术特征：

1.一种偏高岭土基耐火浇注料结合剂，其特征在于，包括反应主料，反应主料包括以下质量百分数的组分：一铝酸钡5-30％，氢氧化钡5-30％，其余为偏高岭土，合计100％。

2.根据权利要求1所述的一种偏高岭土基耐火浇注料结合剂，其特征在于，反应主料还包括添加剂a，添加剂a为氧化硅、氧化铝中一种或两种。

3.根据权利要求2所述的一种偏高岭土基耐火浇注料结合剂，其特征在于，偏高岭土、一铝酸钡和氢氧化钡的总质量与添加剂a的质量的比例为1-4：1。

4.根据权利要求2所述的一种偏高岭土基耐火浇注料结合剂，其特征在于，还包括添加剂b，添加剂b为三聚磷酸钠。

5.根据权利要求4所述的一种偏高岭土基耐火浇注料结合剂，其特征在于，添加剂b的添加量为反应主料质量的1％。

6.根据权利要求1所述的一种偏高岭土基耐火浇注料结合剂，其特征在于，偏高岭土是将高岭土在600-900℃下煅烧得到的。

7.根据权利要求1所述的一种偏高岭土基耐火浇注料结合剂，其特征在于，一铝酸钡是由baco3和al(oh)3混合后在1200-1400℃下煅烧得到。

8.根据权利要求7所述的一种偏高岭土基耐火浇注料结合剂，其特征在于，baco3和al(oh)3的摩尔比为1:2。

9.一种权利要求1或4所述偏高岭土基耐火浇注料结合剂的制备方法，其特征在于，

10.一种权利要求1-8任一项所述的偏高岭土基耐火浇注料结合剂在制备耐火材料中的应用。

技术总结本发明公开了一种偏高岭土基耐火浇注料结合剂及其制备方法和应用，属于耐火材料技术领域。本发明提供的偏高岭土基耐火浇注料结合剂包括反应主料，反应主料包括以下质量百分数的组分：一铝酸钡5‑30％、氢氧化钡5‑30％、其余为偏高岭土，合计100％。本发明以偏高岭土为原料，氢氧化钡作为碱性激发剂，然后将一铝酸钡作为促凝剂，制备得到偏高岭土基耐火浇注料用结合剂，高温环境下Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;‑SiO<subgt;2</subgt;‑BaO三元系统中可反应生成钡长石，熔点较高，热膨胀系数低，具有良好的高温性能，有利于在高温材料领域进行使用。技术研发人员：夏忠锋,王周福,刘浩,马妍,董云洁,周晶受保护的技术使用者：武汉科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29