1.本發(fā)明屬于耐火材料澆注料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以鋁鉻渣為主要原料的無水泥鋁鎂鉻澆注料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

2.鋁鉻渣是是鋁熱還原法冶鉻過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，大量堆積會給企業(yè)和社會帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境壓力。現(xiàn)在技術(shù)利用鋁鉻渣生產(chǎn)鋁鉻磚，并應(yīng)用于煉鋅爐，取得了良好的效果；但由于鋁鉻磚高溫?zé)赡芎母摺⒉画h(huán)保，同時現(xiàn)在高溫行業(yè)對耐火磚的使用量不斷下降，導(dǎo)致鋁鉻渣的固廢消耗量小。為此，現(xiàn)有技術(shù)又提出使用鋁鉻渣制成澆注料，提高鋁鉻渣的使用范圍和使用量。

3.cn111004041a公開一種以鋁鉻渣為主料的鋼包包底澆注料，其采用包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原料制成：鋁鉻渣：50％～60％，白剛玉：30％～40％，電熔鎂砂：2％～8％，純鋁酸鈣水泥(結(jié)合劑)：4％～10％，α

?

氧化鋁微粉：2％～ 11％，三聚磷酸鈉(減水劑)：0.06％～0.1％，金屬鋁粉：0.03％～0.1％，有機(jī)纖維(防爆劑)：0.06％～0.3％。該澆注料具有較好的熱震穩(wěn)定性和抗侵蝕性能。

4.然而，現(xiàn)有研究表明，水泥結(jié)合劑中的氧化鈣會導(dǎo)致耐火材料在高溫生成鈣長石，鈣鋁黃長石和鋁酸三鈣等低熔點(diǎn)相，降低了材料的高溫強(qiáng)度，影響窯爐的使用壽命。而且還需要格外注意養(yǎng)護(hù)和脫水過程，避免在初次加熱過程中出現(xiàn)剝落甚至爆裂現(xiàn)象。

5.為此，現(xiàn)有研究開發(fā)了無水泥結(jié)合劑，包括水合氧化鋁、磷酸鹽和硅溶膠等。如cn108358619a公開了一種以鋁鉻渣為主料的無水泥的澆注料及其制備方法，其以58～63wt％的鋁鉻渣顆粒為骨料，以12～17wt％的鋁鉻渣細(xì)粉、 12～17wt％的γ

?

氧化鋁微粉、5～10wt％的電熔鎂砂細(xì)粉、1～2wt％的碳化鈦微粉和1～2wt％硅粉為基質(zhì)料；先將所述基質(zhì)料混勻，再將混勻后的基質(zhì)料加入所述骨料中，混合均勻，得到混合料；然后向所述混合料中依次加入占所述混合料4～7wt％的硅溶膠(結(jié)合劑)和0.01～0.02wt％羧甲基纖維素(結(jié)合劑)，攪拌均勻，振動成型，于室溫條件下養(yǎng)護(hù)12～24小時，在90～110℃條件下保溫12～24h，制得循環(huán)流化床鍋爐煙道澆注料。所得澆注料強(qiáng)度大、導(dǎo)熱系數(shù)小和抗渣侵蝕性強(qiáng)。

6.然而，上述材料中的氧化硅含量大，在大于1350℃的情況下生產(chǎn)低熔點(diǎn)的鎂橄欖石，只能使用在溫度較低(1300℃以下)的循環(huán)流化床鍋爐煙道中，不能用于高溫的環(huán)境下。而且硅溶膠結(jié)合的澆注料的施工性能不如水方便，氣溫較低的情況下還須給硅溶膠加熱才能使用。

7.現(xiàn)有技術(shù)還開發(fā)了復(fù)合微粉結(jié)合劑，如cn101555154a公開了一種澆注料，其結(jié)合劑為鎂砂粉和二氧化硅微粉。但該澆注料存在抗渣滲透性和抗剝落性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

8.本發(fā)明的第一目的是提供一種以鋁鉻渣為主要原料的無水泥鋁鎂鉻澆注料，其具

有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、抗渣滲透性及熱震穩(wěn)定性，適用于金屬冶煉產(chǎn)生的固體廢料的金屬回收回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐中的高溫還原帶，可大幅提高窯爐的使用壽命。

9.本發(fā)明所述的無水泥鋁鎂鉻澆注料，包括骨料、基質(zhì)料及結(jié)合劑；其中：

10.骨料包括：氧化鋁含量大于80％、氧化鉻含量大于5％的鋁鉻渣顆粒；氧化鋁含量大于85％的高鋁礬土顆粒；氧化鎂含量大于90％的回收鎂砂顆粒；

11.基質(zhì)料包括：320目以下的氧化鋁含量大于98％的白剛玉料；

12.結(jié)合劑包括：200目以下的氧化鎂含量大于95％的燒結(jié)鎂砂粉、二氧化硅含量大于92％的二氧化硅微粉、氧化鋁含量大于98％的α氧化鋁微粉和氧化鉻微粉。

13.本發(fā)明在骨料中加入5

?

10％的回收鎂砂3

?

1mm顆粒，在使用過程中其與結(jié)合劑中的氧化鋁微粉反應(yīng)，生產(chǎn)尖晶石高溫相，產(chǎn)生一定的體積膨脹，防止材料的收縮開裂。通過硅微粉與200目的燒結(jié)鎂砂料復(fù)合得到的結(jié)合劑代替硅溶膠結(jié)合劑，mgo細(xì)粉與硅微粉共用時硅微粉水化形成si

?

o

?

si鍵產(chǎn)生強(qiáng)度，同時又抑制了鎂砂的水化。而氧化鉻微粉的加入提高了澆注料的強(qiáng)度和抗渣性。

14.本發(fā)明通過篩選特定的骨料、結(jié)合劑組分，使其發(fā)揮協(xié)同作用，顯著提高以鋁鉻渣為主料的無水泥鋁鎂澆注料的高溫強(qiáng)度、抗渣滲透力及熱震穩(wěn)定性，從而擴(kuò)大澆注料的使用范圍，可用于高、中、低溫?zé)峁ぴO(shè)備的制備，提高了澆注料的價值和使用量。

15.優(yōu)選地，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，所述骨料中，氧化鋁含量大于80％、氧化鉻含量大于5％的鋁鉻渣顆粒20

?

25％；氧化鋁含量大于85％的高鋁礬土顆粒20

?

40％；氧化鎂含量大于90％的回收鎂砂顆粒5

?

10％。

16.研究表明，上述三種顆粒按比例復(fù)配后，因其熱膨脹系數(shù)不同，顆粒之間存在微裂紋，能夠釋放熱應(yīng)力，提高了澆注料的抗剝落性能，同時在使用過程中微膨脹，防止?jié)沧⒘鲜湛s。

17.所述骨料的顆粒級配為8

?

5mm、5

?

3mm、3

?

1mm、1

?

0mm四檔。

18.所述骨料與結(jié)合劑的質(zhì)量比為(65

?

70)：(15

?

20)。

19.研究表明，采用四檔級配及控制骨料與結(jié)合劑的質(zhì)量比例，可以保證澆注料的緊密堆積，提高澆注料的密度，降低氣孔率，提高抗渣的滲透性。

20.作為本發(fā)明的具體實施方式之一，所述無水泥鋁鎂鉻澆注料包括如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：

[0021][0022]

所述無水泥鋁鎂鉻澆注料中，顆粒級配為：

[0023][0024]

通過對骨料、基質(zhì)料和結(jié)合劑中組分的具體選擇及用量比例的調(diào)整，進(jìn)一步提高澆注料的高溫強(qiáng)度、抗渣滲透力及熱震穩(wěn)定性。

[0025]

所述無水泥鋁鎂鉻澆注料還包括減水劑；所述減水劑的添加量為所述骨料、基質(zhì)料及結(jié)合劑總質(zhì)量的0.15

?

0.2％。優(yōu)選地，所述減水劑為三聚磷酸鈉、p530或六偏磷酸鈉。通過選擇合適的減水劑，可減少材料施工加水量，提高材料的常溫強(qiáng)度。

[0026]

所述無水泥鋁鎂鉻澆注料還包括防爆劑；所述防爆劑的添加量為所述骨料、基質(zhì)料及結(jié)合劑總質(zhì)量的0.05

?

0.1％。研究表明，添加適當(dāng)?shù)姆辣瑒商岣邼沧⒘系姆辣阅?，便于澆注料的快速烘烤?br />
[0027]

本發(fā)明所述無水泥鋁鎂鉻澆注料的性能指標(biāo)參數(shù)如下：

[0028]

表1

[0029]

指標(biāo)單位數(shù)值常溫強(qiáng)度，110℃

×

24小時mpa>70高溫強(qiáng)度，1500℃

×

3小時mpa>80

線變化率，1500℃

×

3小時％0

?

+0.6滲透深度，1500℃

×

3小時(電爐收塵粉150g)目測無明顯滲透體積密度g/cm3>2.90熱震穩(wěn)定性，1100℃水冷次>15

[0030]

本發(fā)明的第二目的是提供上述以鋁鉻渣為主要原料的無水泥鋁鎂鉻澆注料的制備方法。

[0031]

所述無水泥鋁鎂鉻澆注料的制備方法，包括將各原料混練；其特征在于，所述結(jié)合劑先預(yù)混后再與其他原料混合；所述混練的加料順序為：骨料、基質(zhì)料、結(jié)合劑。

[0032]

在現(xiàn)場應(yīng)用中，澆注料產(chǎn)品采用強(qiáng)制攪拌機(jī)混料，根據(jù)要求加生活用水，混合2

?

3min即可出料；根據(jù)熱工設(shè)備的不同要求來支設(shè)模具，將混練好的澆注料加入模具中，邊加料邊用震動棒震動，澆注到合適的尺寸即可；澆注體自然養(yǎng)護(hù)24小時以上即可脫模，烘烤使用。

[0033]

本發(fā)明的第三目的是提供上述以鋁鉻渣為原料的無水泥鋁鎂鉻澆注料在金屬冶煉產(chǎn)生的固體廢料的金屬回收回轉(zhuǎn)窯或轉(zhuǎn)底爐中的應(yīng)用；優(yōu)選地，應(yīng)用于所述金屬回收回轉(zhuǎn)窯或轉(zhuǎn)底爐的高溫還原帶中，可提高抗?jié)B透、抗剝落能力，大幅延長窯爐的使用壽命。

[0034]

本發(fā)明取得的有益效果如下：

[0035]

(1)本發(fā)明提高了固廢鋁鉻渣、回收鎂砂的利用率，加大固廢資源化利用，降低了材料的成本。

[0036]

(2)本發(fā)明采用鋁鎂鉻澆注料替代現(xiàn)有的高溫?zé)射X鉻磚，降低產(chǎn)品的能耗，保護(hù)環(huán)境。

[0037]

(3)本發(fā)明采用無水泥結(jié)合劑并加入鋁鉻渣，提高了澆注料的高溫性能和抗渣的滲透性。

[0038]

(4)本發(fā)明采用復(fù)合結(jié)合劑取代硅溶膠類無水泥結(jié)合劑，提高了澆注料施工的簡易性，同時又提高了澆注料的高溫性能，可用于高溫窯爐。

附圖說明

[0039]

圖1為加鋁鉻渣的無水泥澆注料和不加鋁鉻渣的無水泥澆注料的抗渣對比圖。其中左側(cè)為對比例1，右側(cè)為實施例1。

[0040]

圖2為加鋁鉻渣的無水泥澆注料和鋁鉻磚的抗渣對比圖。其中左側(cè)為實施例1，右側(cè)為鋁鉻磚。

[0041]

圖3為回轉(zhuǎn)窯澆注料施工現(xiàn)場支模和澆注照片。

具體實施方式

[0042]

以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

[0043]

實施例及對比例

[0044]

一種以鋁鉻渣為原料的無水泥鋁鎂鉻澆注料，具體組成如下：

[0045]

表2

[0046][0047]

其制備步驟如下：

[0048]

(1)按配比準(zhǔn)確稱量結(jié)合劑、減水劑、防爆劑用雙軸混練機(jī)混8

?

10分鐘，得到預(yù)混料，備用。

[0049]

(2)按配比準(zhǔn)確稱量骨料、基質(zhì)料、預(yù)混料，加入行星式混練機(jī)中混合 2

?

3分鐘出料即為澆注料成品。

[0050]

(3)在現(xiàn)場將澆注料產(chǎn)品放入強(qiáng)制攪拌機(jī)中，按配比加入生活用水，混練2

?

3分鐘出料。

[0051]

(4)將混好的澆注料加入模具中，邊加料邊用震動棒震動，澆注到合適的尺寸即可；澆注體自然養(yǎng)護(hù)24小時以上即可脫模，烘烤使用。

[0052]

效果驗證

[0053]

1、實施例及對比例所得無水泥鋁鎂鉻澆注料的理化指標(biāo)對比結(jié)果如下表。

[0054]

對比例3為cn108358619a所得澆注料。

[0055]

表3

[0056][0057]

從上表可以看出：

[0058]

(1)實施例1和對比例1的結(jié)合劑中加入氧化鉻微粉可以提高澆注料的常溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度，其抗渣滲透性也能改善。

[0059]

(2)對比例3未提供常溫強(qiáng)度，根據(jù)試驗可知硅溶膠常溫硬化慢，強(qiáng)度只有15mpa左右。

[0060]

(3)實施例1及對比例2因加入鋁鉻渣提高了澆注料的抗渣滲透性。

[0061]

2、實施例1的抗渣能力考查

[0062]

圖1為加鋁鉻渣的無水泥澆注料和不加鋁鉻渣的無水泥澆注料的抗渣對比圖。其中左側(cè)為對比例1，右側(cè)為實施例1。

[0063]

圖2為加鋁鉻渣的無水泥澆注料和鋁鉻磚的抗渣對比圖。其中左側(cè)為實施例1，右側(cè)為鋁鉻磚。

[0064]

圖3為回轉(zhuǎn)窯澆注料施工現(xiàn)場支模和澆注照片。

[0065]

由圖可知，實施例1因加入鋁鉻渣提高了澆注料的抗渣滲透性。

[0066]

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。技術(shù)特征：

1.一種無水泥鋁鎂鉻澆注料，包括骨料、基質(zhì)料及結(jié)合劑；其特征在于，骨料包括：氧化鋁含量大于80％、氧化鉻含量大于5％的鋁鉻渣顆粒；氧化鋁含量大于85％的高鋁礬土顆粒；氧化鎂含量大于90％的回收鎂砂顆粒；基質(zhì)料包括：320目以下的氧化鋁含量大于98％的白剛玉料；結(jié)合劑包括：200目以下的氧化鎂含量大于95％的燒結(jié)鎂砂粉、二氧化硅含量大于92％的二氧化硅微粉、氧化鋁含量大于98％的α氧化鋁微粉和氧化鉻微粉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無水泥鋁鎂鉻澆注料，其特征在于，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，所述骨料中，氧化鋁含量大于80％、氧化鉻含量大于5％的鋁鉻渣顆粒20

?

25％；氧化鋁含量大于85％的高鋁礬土顆粒20

?

40％；氧化鎂含量大于90％的回收鎂砂顆粒5

?

10％。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無水泥鋁鎂鉻澆注料，其特征在于，所述骨料的顆粒級配為8

?

5mm、5

?

3mm、3

?

1mm、1

?

0mm四檔。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無水泥鋁鎂鉻澆注料，其特征在于，所述骨料與結(jié)合劑的質(zhì)量比為(65

?

70)：(15

?

20)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無水泥鋁鎂鉻澆注料，其特征在于，包括如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無水泥鋁鎂鉻澆注料，其特征在于，所述無水泥鋁鎂鉻澆注料中，顆粒級配為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無水泥鋁鎂鉻澆注料，其特征在于，所述無水泥鋁鎂鉻澆注料還包括減水劑；所述減水劑的添加量為所述骨料、基質(zhì)料及結(jié)合劑總質(zhì)量的0.15

?

0.2％；優(yōu)選地，所述減水劑為三聚磷酸鈉、p530或六偏磷酸鈉。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無水泥鋁鎂鉻澆注料，其特征在于，所述無水泥鋁鎂鉻澆注料還包括防爆劑；所述防爆劑的添加量為所述骨料、基質(zhì)料及結(jié)合劑總質(zhì)量的0.05

?

0.1％。9.權(quán)利要求1

?

8任一項所述無水泥鋁鎂鉻澆注料的制備方法，包括將各原料混練；其特征在于，所述結(jié)合劑先預(yù)混后再與其他原料混合；所述混練的加料順序為：骨料、基質(zhì)料、結(jié)合劑。10.權(quán)利要求1

?

8任一項所述無水泥鋁鎂鉻澆注料在金屬冶煉產(chǎn)生的固體廢料的金屬回收回轉(zhuǎn)窯或轉(zhuǎn)底爐中的應(yīng)用；優(yōu)選地，應(yīng)用于所述金屬回收回轉(zhuǎn)窯或轉(zhuǎn)底爐的高溫還原帶中。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明屬于耐火材料澆注料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以鋁鉻渣為主要原料的無水泥鋁鎂鉻澆注料及其制備方法與應(yīng)用。所述無水泥鋁鎂鉻澆注料包括骨料、基質(zhì)料及結(jié)合劑；骨料包括氧化鋁含量大于80％、氧化鉻含量大于5％的鋁鉻渣顆粒，氧化鋁含量大于85％的高鋁礬土顆粒和氧化鎂含量大于90％的回收鎂砂顆粒；基質(zhì)料包括320目以下的氧化鋁含量大于98％的白剛玉料；結(jié)合劑包括200目以下的氧化鎂含量大于95％的燒結(jié)鎂砂粉、二氧化硅含量大于92％的二氧化硅微粉、氧化鋁含量大于98％的α氧化鋁微粉和氧化鉻微粉。所述澆注料具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、抗渣滲透力及熱震穩(wěn)定性，可用于冶金行業(yè)產(chǎn)生的固體廢料的金屬回收回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐中高溫還原帶，顯著提高窯爐使用壽命。顯著提高窯爐使用壽命。顯著提高窯爐使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：陳建軍 章榮會 趙勇 盧永剛 劉貫重

受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京聯(lián)合榮大工程材料有限責(zé)任公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.12.24

技術(shù)公布日：2021/4/20