一种膨胀性可控的高温耐火泥及其制备方法与流程

本发明属于耐火材料，具体为一种膨胀性能可控的高温耐火泥及其制备方法。

背景技术：

1、耐火泥又称火泥或接缝料，是一种耐火材料生产或施工过程使用的耐高温的填充缝隙的材料。按照材质划分高温耐火泥可以分为黏土质、镁质、高铝质、刚玉质、铬刚玉质等。高温耐火泥在使用过程中需具备以下特性：①具有良好的可塑性和粘结性，便于施工和保证火泥缝隙的紧密性；②具有良好的耐高温性和可控的膨胀性，优良的高温物理性能是耐火泥可在高温环境下使用的前提，高温条件下可控的膨胀性可填充因耐火泥中其他组元在高温下烧结收缩产生的缝隙，可提高耐火泥使用过程的安全系数；③优异的抗侵蚀性。

2、目前，中国经济正处于增长期，随之带来的高能耗、高污染以及资源和环境条件的限制，大量的工作者呼吁改变目前的这种经济模式。耐材行业发展循环经济的一个重要部分是对固体废弃物的回收利用；减少初级资源的消耗对改善中国矿产资源短缺的现状具有重要的现实意义。因此对耐火材料的回收再利用和工业固体废弃的利用是目前耐火材料持续发展的必经之路。

3、高温耐火泥在高温条件下的过度收缩或存在缝隙时，将影响其使用的安全性，如在连铸中间包使用过程中，若水口和座砖之间的火泥过度烧结或施工时火泥填充不紧密，在座砖-水口的火泥缝隙处极易出现穿钢事故。现有技术中主要通过引入添加剂的形式控制火泥的微膨胀性，如中国专利cn 110423128 a 提出了“一种抗收缩高耐火度耐火泥的制备方法”,虽然提高了耐火泥在高温环境中的体积稳定性，然而由于所采用的磷酸锆钾等原材料昂贵，很难实现工业化。

4、针对以上问题，本发明专利设计一种膨胀性可控的高温耐火泥及其制备方法，具体应用到中间包水口与座砖之间的火泥缝部位。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提供一种膨胀性可控的高温耐火泥及其制备方法。

2、本发明解决以上技术问题的技术方案是：一种膨胀性可控的高温耐火泥，包括以下组分：真空浸渍处理后的汤道砖再生料：30-70wt·%，莫来砂生料：10-60wt·%，广西泥1-6wt·%，铝废料3-9wt·%，上述原材料总量为100wt·%，同时外加上述原材料总量0.1-1wt·%的分散剂、0.1-0.8wt·%的增稠剂和2-6wt·%的结合剂。

3、本发明进一步限定方案：

4、优选的，所述真空浸渍处理的汤道砖再生料是由用后的汤道砖经破碎、筛选、磁选、真空浸渍、干燥等一系列处理工艺后获得。

5、优选的，所述真空浸渍处理的汤道砖再生料的al2o3＞70wt·%，莫来石物相含量＞90wt·%；粒度为1-0.5mm和0.5-0.2mm,比重为1:2。

6、优选的，所述莫来砂生料中al2o3的含量为30-48wt·%，sio2的含量为40-60wt·%，莫来石含量＞65wt·%，方石英含量在10-20wt·%，粒度为200-325目。

7、优选的，所述汤道砖再生料真空浸渍处理所需的浸渍液为固含量在30-85wt·%的莫来砂材质，真空度设备所需的真空度10-3-10-5pa，真空浸渍时间为5-30分钟。

8、优选的，所述铝废料为金属铝冶炼过程中产生的固态废弃物，其al2o3含量＞65wt·%，金属铝的含量＜4wt·%，粒度为d50＜0.088μm。

9、优选的，所述广西泥al2o3含量＞20wt·%，可塑性指数＞30，粒度为200-300目。

10、优选的，所述分散剂为水溶性丙烯酸铵钠或三乙基己基磷酸的一种或两种；所述增稠剂为明胶或羧甲基纤维素钠的一种或两种；所述的结合剂为钾水玻璃或磷酸二氢铝的一种或两种。

11、本发明提供一种膨胀性可控的高温耐火泥的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤:

12、第一步、将挑选后的用后汤道砖经破碎、筛选、磁选后获得不同粒度的汤道砖再生料；

13、第二步、采用真空浸渍法处理汤道砖再生料，浸渍液为固含量在30-85wt·%的莫来砂材质，真空度设备所需的真空度10-3-10-5pa，真空浸渍时间为5-30分钟，最后在110-180℃干燥后获得真空浸渍预处理的汤道砖再生料；

14、第三步、按照固定配比称量各原料；

15、第四步、将各种原材料细粉部分、分散剂和增稠剂置于球磨机内混合2-6小时，获得预混粉；

16、第五步、将预混粉和真空浸渍预处理后汤道砖再生料置于强力搅拌机内搅拌5-20分钟后加入结合剂后即可获得高温耐火泥泥料。

17、通过上述制得的高温耐火泥应用在镶嵌式定径水口的火泥缝隙处和水口座砖与水口之间的火泥缝隙处等部位，且其在1200-1600℃内的线变化率为0.5%-5%，在高于1400℃时，莫来石含量＞80%。

18、有益效果

19、本发明以真空浸渍法处理汤道砖再生料、金属铝冶炼过程中产生的固态废弃物为主要原材料制备一种膨胀性可控的高温耐火泥，减少了对初级资源的消耗，不仅避免了工业固体废弃物对环境的污染，而且增强了材料的使用性能，变废为宝，对经济的可持续发展具有重要意义。

20、本发明将汤道砖再生料通过真空浸渍处理后形成莫来石-莫来砂的“核壳”结构，在高温耐火火泥内部，“核壳”结构中莫来砂中的方石英与金属铝冶炼过程中产生的固态废弃物中氧化铝发生反应，二次莫来石化使得火泥产生一定的膨胀效应，使火泥缝隙填充的更加紧密，提高了其使用过程的安全性，也有效解决高温条件下火泥收缩或填充不紧密等导致的渗钢问题。

21、本发明使用的金属铝冶炼过程中产生的固态废弃物中含有少量的金属铝，其与结合剂中的水发应生产氢气，增强了火泥的透气性，避免火泥使用过程中产生裂纹。

22、本发明通过优化再生料处理工艺和控制莫来砂生料的添加量或添加方式等，使得高温耐火泥在高温下的膨胀系数是可控的，可根据施工现场具体情况选择合适的膨胀系数的高温耐火泥。

23、本发明以广西泥、增稠剂(明胶或羧甲基纤维素钠)等保证了其施工性,以钾水玻璃或磷酸二氢铝为结合剂取代自来水，保证了高温耐火泥在使用时的中高温力学性能。

技术特征：

1.一种膨胀性可控的高温耐火泥，其特征在于：包括以下组分：真空浸渍处理后的汤道砖再生料：30-70wt·%，莫来砂生料：10-60wt·%，广西泥1-6wt·%，铝废料3-9wt·%，上述原材料总量为100wt·%，同时外加上述原材料总量0.1-1wt·%的分散剂、0.1-0.8wt·%的增稠剂和2-6wt·%的结合剂。

2.根据权利要求1所述的一种膨胀性可控的高温耐火泥，其特征在于：所述真空浸渍处理的汤道砖再生料是由用后的汤道砖经破碎、筛选、磁选、真空浸渍、干燥等一系列处理工艺后获得。

3.根据权利要求1所述的一种膨胀性可控的高温耐火泥，其特征在于：所述真空浸渍处理的汤道砖再生料的al2o3＞70wt·%，莫来石物相含量＞90wt·%；粒度为1-0.5mm和0.5-0.2mm,比重为1:2。

4.根据权利要求1所述的一种膨胀性可控的高温耐火泥，其特征在于：所述莫来砂al2o3的含量为30-48wt·%，sio2的含量为40-60wt·%，莫来石含量＞65wt·%，方石英含量在10-20wt·%，粒度为200-325目。

5.根据权利要求2所述的一种膨胀性可控的高温耐火泥，其特征在于：所述汤道砖再生料真空浸渍处理所需的浸渍液为固含量在30-85wt·%的莫来砂材质，真空度设备所需的真空度10-3-10-5pa，真空浸渍时间为5-30分钟。

6.根据权利要求1所述的一种膨胀性可控的高温耐火泥，其特征在于：所述铝废料为金属铝冶炼过程中产生的固态废弃物，其al2o3含量＞65wt·%，金属铝的含量＜4wt·%，粒度为d50＜0.088μm。

7.根据权利要求1所述的一种膨胀性可控的高温耐火泥，其特征在于：所述广西泥al2o3含量＞20wt·%，可塑性指数＞30，粒度为200-300目。

8.根据权利要求1所述的一种膨胀性可控的高温耐火泥，其特征在于：所述分散剂为水溶性丙烯酸铵钠或三乙基己基磷酸的一种或两种；所述增稠剂为明胶或羧甲基纤维素钠的一种或两种；所述的结合剂为钾水玻璃或磷酸二氢铝的一种或两种。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种膨胀性可控的高温耐火泥的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤:

10.根据权利要求1~9所述的一种膨胀性可控的高温耐火泥及其制备方法，其特征在于：其制得的高温耐火泥应用在镶嵌式定径水口的火泥缝隙处和水口座砖与水口之间的火泥缝隙处等部位，且其在1200-1600℃内的线变化率为0.5%-5%，在高于1400℃时，莫来石含量＞80%。

技术总结本发明属于耐火材料领域，具体公开了一种膨胀性可控的高温耐火泥，包括以下组分：真空浸渍处理后的汤道砖再生料：30‑70wt·%，莫来砂生料：10‑60wt·%，广西泥1‑6wt·%，铝废料3‑9wt·%，上述原材料总量为100wt·%，同时外加上述原材料总量0.1‑1wt·%的分散剂、0.1‑0.8wt·%的增稠剂和2‑6wt·%的结合剂，本发明以回收的真空浸渍处理后的汤道砖、铝废料和莫来砂为原料不仅解决了固态废弃物大量的堆存造成的环境污染，而且莫来砂在高温条件下发生相变伴随的体积膨胀效应可使火泥缝隙填充的更加紧密，有效解决高温条件下火泥收缩或填充不紧密等导致的渗钢问题。技术研发人员：节闯,金从进,张兴华,李新健,黄锋,李杰,杨政宏受保护的技术使用者：江苏嘉耐高温材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14