一种石灰回转窑保温层隔热浇注料及其制备方法和应用

本发明属于耐火材料，具体涉及一种石灰回转窑保温层隔热浇注料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、石灰回转窑属于周转式加热设备，主要用于煅烧活性石灰。在石灰回转窑内衬中，隔热层(靠近筒体侧)不参与活性石灰的煅烧，也不与热面“烟-气-尘”等介质直接接触，其功能主要体现于减少窑体的散热，降低窑体的外壳温度。

2、目前，石灰回转窑保温层用耐火材料包括多种形式：

3、(1)采用预制砖形式。将工作衬与保温层耐火材料整体预制成型，形成一体化结构，然后将预制砖砌筑固定于石灰回转窑的筒体上(张洪雷,王悦,季佳善,等.活性石灰回转窑内衬复合砖的研制与应用[j].耐火与石灰,2014(1):7-10)。该技术手段能够较好的解决工作层和保温层的整体性，但在高温服役过程中，工作衬接触热面温度约1500～1550℃，保温层的受热温度一般不超过1000℃，在巨大的温度梯度下，预制砖的热膨胀难以匹配同步，导致工作衬与保温层的剥离，降低了石灰回转窑的运行稳定性。

4、(2)采用铺设保温棉或隔热板的手段。在石灰回转窑筒体与工作衬之间铺设保温棉或隔热板也可以起到降低热散失的作用，该施工方式简便，保温层整体结构良好，且保温棉或隔热板的导热系数小，隔热性能良好(一种石灰回转窑耐火节能内衬结构，cn202120249985.7)。但保温棉或隔热板的强度低，在石灰回转窑动态工作条件下极易受到机械应力而开裂、压碎甚至粉化，恶化保温层的工作效果，降低保温层耐火材料的服役寿命，甚至导致停窑。

5、(3)通过砌筑隔热砖的方式。在石灰回转窑内砌筑隔热砖也是常用的降低热损的手段之一(一种三层轻质复合砖及其制备方法，cn201210079223.2)。隔热砖强度大，导热系数小，同时解决了保温层的强度和隔热问题。但砌筑隔热砖一方面增大了施工难度(石灰回转窑筒体呈圆形)，又留下了砖缝，导致筒体的温度分布不均匀，在动态工作过程中引发筒体的形变。此外，隔热砖均采用高温烧成的方式(约1300～1400℃烧成)，进而显著增大了材料的制备成本。

6、(4)选用保温浇注料。在石灰回转窑筒体上选用保温浇注料，通过浇注成型的方式形成隔热保护层(一种高铝质隔热保温浇注料，cn201510742472.9)，该类技术手段应用较广，且轻质保温浇注料整体连接性良好，隔热效果显著，施工性能好，材料的开发成本也较低。但石灰回转窑筒体的保温层的服役温度一般不超过1000℃，在该温度下保温浇注料的烧结性能又成为了新的难点。当保温浇注料难以快速烧结并产生强度时，随着石灰回转窑筒体的动态运行直接导致保温浇注料的脱落与损毁。此外，高铝料、矾土料、莫来石及刚玉等耐火原料成本高，这也极大的制约了石灰回转窑保温浇注料的实际应用。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种石灰回转窑保温层隔热浇注料及其制备方法和应用，该浇注料制备石灰回转窑保温层工艺简单，无需高温烧成或中温热处理，制备成本低；利用本发明石灰回转窑保温层隔热浇注料制备的石灰回转窑保温层能够在不超过1000℃条件下快速烧结并形成良好的结合强度，节约能源；石灰回转窑保温层导热系数小，热膨胀系数低；浇注料无需添加防爆纤维，抗爆裂性能好；浇注料流动性好，分散均匀，高温下传热均匀。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种石灰回转窑保温层隔热浇注料，包括如下质量份数的原料：预混细粉料70～75份；堇青石颗粒100份；磷酸二氢镁溶液9～12份；其中，预混细粉料包括钙镁黄长石细粉、顽火辉石细粉、镁蔷薇辉石细粉和七铝酸十二钙细粉。

4、进一步的，所述钙镁黄长石细粉︰顽火辉石细粉︰镁蔷薇辉石细粉︰七铝酸十二钙细粉的质量比为100︰(70～80)︰(45～60)︰(15～20)。

5、进一步的，所述磷酸二氢镁溶液的浓度为15～18wt％。

6、进一步的，所述钙镁黄长石细粉的粒度为30～40μm。

7、进一步的，所述顽火辉石细粉的粒度为50～60μm。

8、进一步的，所述镁蔷薇辉石细粉的粒度为70～80μm。

9、进一步的，所述七铝酸十二钙细粉的粒度为10～25μm。

10、进一步的，所述堇青石颗粒的粒度为0.1～4mm，颗粒粒度呈间断分布，其中[0.1mm～0.5mm]颗粒、[1.5mm～2mm]颗粒与[3.5mm～4mm]颗粒的质量比为(20～30)︰(60～65)︰(10～15)。

11、如上述的一种石灰回转窑保温层隔热浇注料的制备方法，按照质量比将混合均匀的预混细粉料与堇青石颗粒混合均匀后得混合料，然后再向混合料中加入一定量的磷酸二氢镁溶液，搅拌一段时间，即得石灰回转窑保温层隔热浇注料。

12、进一步的，搅拌8～12分钟。

13、一种石灰回转窑保温层的制备方法，包括如下步骤：

14、s1.采用权利要求8或9所述的制备方法制备得到石灰回转窑保温层隔热浇注料；

15、s2.将石灰回转窑保温层隔热浇注料浇注成型；

16、s3.将成型的样品在25～30℃条件下养护4～6小时后脱模，然后在100～110℃条件下养护4～6小时，即得石灰回转窑保温层。

17、本发明制备中无需特殊的设备或仪器，工艺过程简单。

18、本发明有益效果为：

19、(1)本发明所制备的石灰回转窑保温层隔热浇注料在浇注形成石灰回转窑保温层时，无需烧结或热处理，通过七铝酸十二钙与磷酸二氢镁溶液的水化-电离产生的化学结合形成良好的早期强度，节约能源与资源。

20、(2)本发明利用钙镁黄长石等原料组分的低导热系数特点，并结合顽火辉石、镁蔷薇辉辉石较大的晶格空隙，在不超过1000℃的条件下形成快速烧结，在材料内部形成闭合气孔，一方面降低了石灰回转窑保温层的导热系数，同时也降低石灰回转窑保温层的热膨胀系数，并形成高强度固溶结合，提高石灰回转窑保温层的服役强度。

21、(3)本发明所制备的浇注料无需添加防爆纤维，利用堇青石等颗粒的间断分布形成“最疏松堆积”，既无需添加其它外加物，降低成本；又增大了石灰回转窑保温层的闭气孔率，降低石灰回转窑保温层的导热系数，减小石灰回转窑的热损。

22、(4)本发明根据各瘠性料组分的流动特性进行预混，改善基质细粉料的分散性与均一性，提高浇注料组分的流动性能，有利于浇注料的施工，同时保障了石灰回转窑保温层良好的整体性，有利于高温下均匀传热。

23、本发明制备的石灰回转窑保温层隔热浇注料经检测：石灰回转窑保温层隔热浇注料的振动流动值135～138mm，石灰回转窑保温层的导热系数0.58～0.69w/(m·k)，高温热态耐压强度(1000℃×0.5h)54～57mpa，热膨胀率(1000℃)0.14～0.21％。

24、因此，该浇注料制备石灰回转窑保温层工艺简单，无需高温烧成或中温热处理，制备成本低；所制备的石灰回转窑保温层隔热浇注料能够在不超过1000℃条件下快速烧结并形成良好的结合强度，节约能源；浇注料导热系数小，热膨胀系数低；浇注料无需添加防爆纤维，抗爆裂性能好；浇注料流动性好，分散均匀，高温下传热均匀。