专利名称：一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于耐火材料技术领域。尤其涉及一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法。
背景技术：
环境保护是目前耐火材料生产和应用面临的一个重大课题，目前冶金炉内衬的修补料多 用有机结合剂，烧结时易生成有害烟尘，造成对大气层的严重污染，危害施工人员的身体健 康，另一方面，现场使用的修补维护用耐火材料通常要加入水或其它液态结合剂，施工环节 较为复杂，工人劳动强度大。我们现在所做的研究工作是通过改进结合剂，添加适当的外加 剂来解决这个现实问题。所研发出来的材料为干式耐火材料，使用时无需加入水或其它液态 结合剂。
目前，转炉冶炼节奏的加快使得传统含碳补炉料烧结时间长的缺点充分暴露出来，在某 些时候该缺点己成为转炉高产的限制性环节。我国大多数钢厂仍采用比较落后的方法和原料 修补炉面及炉衬，补炉时间长，且效果欠佳。也有少数钢厂，釆用废砖贴补，并铺以焦白料， 这样修补消耗量大，修补时间也长。为了满足转炉冶炼高节奏的需要，迫切要进行热态快速 补炉料的研发。另一方面，以盛钢桶为核心的炉外精炼容器，其钢水冲击区时常需要在线维 护以延长盛钢桶的使用寿命；再者，其中的水口在更换后与盛钢桶底部耐火材料往往存在较 大缝隙需要停罐修补从而影响了盛钢桶的周转节奏。
发明内容
本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种具有良好的流动性能、耐火性能和烧结 性能，使用便利且不会对环境造成污染的干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是将20 50wt。/。的电熔镁钙砂或烧结镁钙 砂、10 40wt^的电熔镁砂或烧结镁砂、0.5 20wt^的镁橄榄石、10 30wt^的、l 8wt% 的二氧化硅细粉、0.5 5%的石灰石细粉和1 5%的聚磷酸钠颗粒经搅拌混合后制得。其中
电熔镁钙砂或烧结镁钙砂为其颗粒和细粉的混合物，电熔镁钙砂或烧结镁钙砂的颗粒级 配是80 100wt^为粒径是0.5 12mm的颗粒，0 20wt^为粒径是3 95um的细粉。
电熔镁砂或烧结镁砂为其颗粒和细粉的混合物，电熔镁砂或烧结镁砂的颗粒级配是80
100wt^为粒径是0.5 12mm的颗粒，0 20wt^为粒径是3 95um的细粉。
水合硅酸钠颗粒为一水合硅酸钠、二水合硅酸钠、三水合硅酸钠、四水合硅酸钠、五水 合硅酸钠、六水合硅酸钠、七水合硅酸钠、八水合硅酸钠、九水合硅酸钠中的一种以上颗粒的混合物，水合硅酸钠颗粒粒径为0.5 6mm。
镁橄榄石为其颗粒和细粉的混合物，颗粒和细粉的的颗粒级配为10 60wt^为粒径是 1 5mm的颗粒、40 90wt^为粒径是2 100um的细粉。
二氧化硅细粉的粒径为0.001 100um;石灰石细粉的粒径为2 100um。
聚磷酸钠颗粒为磷酸二氢纳、磷酸一氢纳、磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠的一种以 上颗粒的混合物，聚磷酸钠颗粒的粒径为为(U lmm。
由于采用上述技术方案，本发明将水合硅酸钠作为主要成分引入，其中水合硅酸钠的引 入量在10%以上，在高温下水合硅酸钠释放出其中的结合水，极大的提高了材料的流动性能 和铺展效果，对冶金炉内衬的修补效果较好，因此具有良好的流动性能、耐火性能和烧结性 能。同时，本发明所需的烧结时间很短，在正常情况下只需要10 15分钟，大大低于传统修 补材料的30 60分钟，因而具有使用方便的特点。
由于水合硅酸钠在常温是固体，因而所制备的材料在常温下为干式状态，便于运输和使 用。而传统的耐火材料中，往往将硅酸钠视为降低耐火材料耐火性能的物质而尽量少用，本 发明则通过选取适合的其它原料，在高温下形成高温耐火相以降低水合硅酸钠的引入对材料 高温性能的影响。这为充分发挥水合硅酸钠的使用做出了有意的探索。
本发明所制备的产品可作为快速修补冶金炉及容器内衬的材料， 一方面对环境没有污染， 因为材料在受热烧结过程中释放出来的只有水蒸汽(水合硅酸钠分解所致)，可以满足环保的 要求，而传统的修补材料往往加入了有机物做结合剂，如沥青、树脂等，它们在受热过程中 会释放出有毒气体，对人和环境造成危害；另一方面，使用时无需加水或其它液态结合剂， 大大降低了工人的劳动强度。该材料还可以作为其它金属熔体冶炼炉的快速修补材料。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制 本具体实施方式
是通过不同的质量百分含量在各实施例中将电熔镁钙砂或烧结镁钙砂、 电熔镁砂或烧结镁砂、镁橄榄石、水合硅酸钠颗粒、二氧化硅细粉、石灰石细粉和聚磷酸钠 颗粒经搅拌混合后制得。上述混合料将在以下实施例中涉及，为使各实施例不再重复描述， 上述混合料的物理指标统一描述如下
电熔镁钙砂或烧结镁钙砂为其颗粒和细粉的混合物，电熔镁钙砂或烧结镁钙砂的颗粒级
配是80 100wt^为粒径是0.5 12mm的颗粒，0 20wt^为粒径是3 95um的细粉。
电熔镁砂或烧结镁砂为其颗粒和细粉的混合物，电熔镁砂或烧结镁砂的颗粒级配是80
100wt^为粒径是0.5 12mm的颗粒，0 20wt^为粒径是3 95um的细粉。水合硅酸钠颗粒为一水合硅酸钠、二水合硅酸钠、三水合硅酸钠、四水合硅酸钠、五水 合硅酸钠、六水合硅酸钠、七水合硅酸钠、八水合硅酸钠、九水合硅酸钠中的一种以上颗粒 的混合物，水合硅酸钠颗粒粒径为0.5 6mm。
镁橄榄石为其颗粒和细粉的混合物，颗粒和细粉的的颗粒级配为10 60wt^为粒径是 1 5mm的颗粒、40 90wt。/。为粒径是2 100um的细粉。
二氧化硅细粉的粒径为0.001~100um;石灰石细粉的粒径为2 100um。
聚磷酸钠颗粒为磷酸二氢纳、磷酸一氢纳、磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠的一种以 上颗粒的混合物，聚磷酸钠颗粒的粒径为为(U lnun。 实施例l
一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法，其技术方案是将20 30wt^的电熔镁钙 砂、30 40wt^的电熔镁砂、15 20wt^的镁橄榄石、10 15wt^的一水合硅酸钠颗粒、l 2wt% 的二氧化硅细粉、4 5%的石灰石细粉、1 2%的磷酸二氢纳颗粒经搅拌混合后制得。
材料不经成型，在130CTC处理10分钟后，自然冷却后得到的材料的气孔率为33.4%，体 积密度为2.01g/cm3。 实施例2
一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法，其技术方案是将30 35wt^的电熔镁钙 砂、20 30wt^的电熔镁砂、10 15wt^的镁橄榄石、15 20wt^的二水合硅酸钠颗粒、2~4wt% 的二氧化硅细粉、3~4%的石灰石细粉和2~3%的三聚磷酸钠颗粒经搅拌混合后制得。
材料不经成型，在130(TC处理10分钟后，自然冷却后得到的材料的气孔率为29.4%，体 积密度为2.22g/cm3。 实施例3
一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法，其技术方案是将35 40wt^的电熔镁钙 砂、15 20wt^的电熔镁砂、5 10wtX的镁橄榄石、20 25wt^的三水合硅酸钠颗粒、4~6wt% 的二氧化硅细粉、2 3%的石灰石细粉和3~4%的六偏磷酸钠颗粒经搅拌混合后制得。
材料不经成型，在130(TC处理10分钟后，自然冷却后得到的材料的气孔率为28.4%,体 积密度为2.28g/cm3。 实施例4
一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法，其技术方案是将40 50wtX的电熔镁钙 砂、10 15wt^的电熔镁砂、0.5 5wt^的镁橄榄石、25 30wt^的四水合硅酸钠颗粒、6~8wt% 的二氧化硅细粉、0.5~2%的石灰石细粉和4 5%的磷酸一氢纳颗粒经搅拌混合后制得。
5材料不经成型，在130(TC处理10分钟后，自然冷却后得到的材料的气孔率为36.5%，体 积密度为2.04g/cm3。 实施例5
一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法，其技术方案是将20 30wtX的烧结镁钙 砂、30 40wt^的电熔镁砂、15 20wt^的镁橄榄石、10~15wt%的五水合硅酸钠颗粒、l~2wt% 的二氧化硅细粉、4~5%的石灰石细粉和1 2%的磷酸纳颗粒经搅拌混合后制得。
材料不经成型，在1300'C处理10分钟后，自然冷却后得到的材料的气孔率为32.4%，体 积密度为2.12g/cm3。 实施例6
一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法，其技术方案是将30 35wt^的烧结镁钙 砂、20 30wt^的电熔镁砂、10 15wt^的镁橄榄石、15 20wt^的六水合硅酸钠颗粒、2~4wt% 的二氧化硅细粉、3 4%的石灰石细粉和2 3%的磷酸钠和六偏磷酸钠颗粒的混合物经搅拌 混合后制得。
材料不经成型，在130(TC处理10分钟后，自然冷却后得到的材料的气孔率为30.4%，体 积密度为2.18g/cm3。 实施例7
一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法，其技术方案是将35 40wt^的烧结镁钙 砂、15 20wt^的电熔镁砂、5 10wtX的镁橄榄石、20 25wt^的七水合硅酸钠颗粒、4~6wt% 的二氧化硅细粉、2~3%的石灰石细粉和3 4%的磷酸钠和三聚磷酸钠颗粒的混合物经搅拌 混合后制得。
材料不经成型，在130(TC处理10分钟后，自然冷却后得到的材料的气孔率为31.4%，体 积密度为2.11g/cm3。 实施例8
一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法，其技术方案是将40 50wt^的烧结镁钙 砂、10 15wtX的电熔镁砂、0.5 5wt^的镁橄榄石、25 30wt^的水合硅酸钠颗粒、6~8wt% 的二氧化硅细粉、0.5~2%的石灰石细粉和4 5%的三聚磷酸钠颗粒经搅拌混合后制得。
本实施例中的水合硅酸钠颗粒为八水合硅酸钠、六水合硅酸钠、五水合硅酸钠、二水合 硅酸钠和三水合硅酸钠的颗粒混合物。材料不经成型，在130(TC处理10分钟后，自然冷却 后得到的材料的气孔率为34.4%，体积密度为2.07g/cm3。 实施例9
6一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法，其技术方案是将20 30wt^的电熔镁钙 砂、30 40wt^的烧结镁砂、15 20wt^的镁橄榄石、10 15wtX的九水合硅酸钠颗粒、l~2wt% 的二氧化硅细粉、4~5%的石灰石细粉和1 2%的六偏磷酸钠颗粒经搅拌混合后制得。
材料不经成型，在130(TC处理10分钟后，自然冷却后得到的材料的气孔率为45.4%，体 积密度为1.81g/cm3。
实施例10
一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法，其技术方案是将30 35wt。/。的电熔镁钙 砂、20 30wt^的烧结镁砂、10 15wt^的镁橄榄石、15 20wt^的五水合硅酸钠和六水合硅酸 钠的混合颗粒、2-4wt^的二氧化硅细粉、3~4%的石灰石细粉和2 3%的六偏磷酸钠和磷酸 二氢纳的颗粒混合物经搅拌混合后制得。
材料不经成型，在130(TC处理10分钟后，自然冷却后得到的材料的气孔率为44.8%，体 积密度为1.97g/cm3。
实施例11
一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法，其技术方案是将35 40wt^的电熔镁钙 砂、15 20wt^的烧结镁砂、5 10wt^的镁橄榄石、20 25wt^的六水合硅酸钠和九水合硅酸 钠的颗粒混合物、4-6wt^的二氧化硅细粉、2~3%的石灰石细粉和3 4%的磷酸二氢纳和磷 酸一氢纳颗粒混合物经搅拌混合后制得。
材料不经成型，在130(TC处理10分钟后，自然冷却后得到的材料的气孔率为38.4%，体 积密度为1.99g/cm3。 实施例12
一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法，其技术方案是将40 50wt^的电熔镁钙 砂、10 15wt^的烧结镁砂、0.5 5wt^的镁橄榄石、25 30wt^的水合硅酸钠颗粒、6~8wt% 的二氧化硅细粉、0.5~2%的石灰石细粉和4 5%的三聚磷酸钠颗粒经搅拌混合后制得。
本实施例中的水合硅酸钠颗粒为三水合硅酸钠、七水合硅酸钠、五水合硅酸钠和九水合 硅酸钠的颗粒混合物。材料不经成型，在130(TC处理10分钟后，自然冷却后得到的材料的 气孔率为36.4%,体积密度为2.11g/cm3。
实施例13
一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法，其技术方案是将20 30wtX的烧结镁钙 砂、30 40wt^的烧结镁砂、15 20wt^的镁橄榄石、10~15wt%的二水合硅酸钠和四水合硅酸 钠的颗粒混合物、1 2wt^的二氧化硅细粉、4 5%的石灰石细粉和1 2%的三聚磷酸钠和磷酸纳颗粒混合物经搅拌混合后制得。
材料不经成型，在130(TC处理IO分钟后，自然冷却后得到的材料的气孔率为48.4%，体 积密度为1.75g/cm3。
实施例14
一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法，其技术方案是将30 35wt^的烧结镁钙 砂、20 30wt^的烧结镁砂、10 15wt^的镁橄榄石、15~20城％的一水合硅酸钠和七水合硅酸 钠的颗粒混合物、2 4wt^的二氧化硅细粉、3 4%的石灰石细粉和2 3%的磷酸一氢纳和磷 酸钠的颗粒混合物经搅拌混合后制得。
材料不经成型，在1300。C处理10分钟后，自然冷却后得到的材料的气孔率为46.7%，体 积密度为1.81g/cm3。
实施例15
一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法，其技术方案是将35 40wt^的烧结镁钙 砂、15 20wt^的烧结镁砂、5 10wt^的镁橄榄石、20 25wtX的三水合硅酸钠和八水合硅酸 钠的颗粒混合物、4 6wt^的二氧化硅细粉、2~3%的石灰石细粉和3 4%的三聚磷酸钠和六 偏磷酸钠的颗粒混合物经搅拌混合后制得。
材料不经成型，在130(TC处理10分钟后，自然冷却后得到的材料的气孔率为47.9%，体 积密度为1.82g/cm3。
实施例16
一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法，其技术方案是将40 50wt^的烧结镁钙 砂、10 15wt^的烧结镁砂、0.5 5wt^的镁橄榄石、25 30wt^的水合硅酸钠颗粒、6 8wt% 的二氧化硅细粉、0.5~2%的石灰石细粉和4 5%的六偏磷酸钠颗粒经搅拌混合后制得。
水合硅酸钠颗粒为一水合硅酸钠、六水合硅酸钠、九水合硅酸钠和四水合硅酸钠颗粒的 混合物。材料不经成型，在130(TC处理10分钟后，自然冷却后得到的材料的气孔率为45.8%， 体积密度为1.88g/cm3。
本实施例1~16在高温下水合硅酸钠释放出其中的结合水，提高了材料的流动性能和铺展 效果，故具有良好的流动性能、耐火性能和烧结性能。本发明烧结时间短，在正常情况下只 需要10 15分钟，大大低于传统修补材料的30 60分钟，因而具有使用方便的特点。所制 备的产品在受热烧结过程中释放出来的只有水蒸汽，满足环保要求，使用时无需加水或其它 液态结合剂，大大降低了工人的劳动强度。该材料在常温下为干式状态，便于运输和使用， 可作为快速修补冶金炉及容器内衬的材料，还可以作为其它金属熔体冶炼炉的快速修补材料。
权利要求
1、一种干式镁钙质自流耐火材料的制备方法，其特征在于将20～50wt％的电熔镁钙砂或烧结镁钙砂、10～40wt％的电熔镁砂或烧结镁砂、0.5～20wt％的镁橄榄石、10～30wt％的水合硅酸钠颗粒、1～8wt％的二氧化硅细粉、0.5～5％的石灰石细粉和1～5％的聚磷酸钠颗粒经搅拌混合后制得。
2、 根据权利要求1所述的干式镁钙质自流耐火材料的制备方法，其特征在所述的电熔镁 钙砂或烧结镁钙砂为其颗粒和细粉的混合物，电熔镁钙砂或烧结镁钙砂的颗粒级配是80 100wt^为粒径是0.5 12mm的颗粒，0 20wt^为粒径是3 95um的细粉。
3、 根据权利要求l所述的干式镁钙质自流耐火材料的制备方法，其特征在所述的电熔镁 砂或烧结镁砂为其颗粒和细粉的混合物，电熔镁砂或烧结镁砂的颗粒级配是80 100wt^为 粒径是0.5 12mm的颗粒，0 20wt^为粒径是3 95um的细粉。
4、 根据权利要求1所述的干式镁钙质自流耐火材料的制备方法，其特征在所述的水合硅 酸钠颗粒为一水合硅酸钠、二水合硅酸钠、三水合硅酸钠、四水合硅酸钠、五水合硅酸钠、 六水合硅酸钠、七水合硅酸钠、八水合硅酸钠、九水合硅酸钠中的一种以上颗粒的混合物， 水合硅酸钠颗粒粒径为0.5 6mm。
5、 根据权利要求l所述的干式镁钙质自流耐火材料的制备方法，其特征在所述的镁橄榄 石为其颗粒和细粉的混合物，颗粒和细粉的的颗粒级配为10 60wt^为粒径是1 5mm的 颗粒、40 90wt^为粒径是2 100um的细粉。
6、 根据权利要求l所述的干式镁钙质自流耐火材料的制备方法，其特征在所述的二氧化 硅细粉的粒径为O.OOl-lOOum。
7、 根据权利要求l所述的干式镁钙质自流耐火材料的制备方法，其特征在于所述的石灰 石细粉的粒径为2 100um。
8、 根据权利要求l所述的干式镁钙质自流耐火材料的制备方法，其特征在于所述的聚磷 酸钠颗粒为磷酸二氢纳、磷酸一氢纳、磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠的一种以上颗粒的 混合物，聚磷酸钠颗粒的粒径为为(Xl lmm。
9、 根据权利要求1 8项中任一项所述的用干式镁钙质自流耐火材料的制备方法所制备的 干式镁钙质自流耐火材料。
全文摘要
本发明涉及一种干式镁钙质自流耐火材料及其制备方法。所采用的技术方案是先将20～50wt％的电熔镁钙砂或烧结镁钙砂、10～40wt％的电熔镁砂或烧结镁砂、0.5～20wt％的镁橄榄石、10～30wt％的水合硅酸钠颗粒、1～8wt％的二氧化硅细粉、0.5～5％的石灰石细粉和1～5％的聚磷酸钠颗粒经搅拌混合后制得。本发明所制备的干式镁钙质自流耐火材料具有良好的流动性和耐火性能，现场施工和使用便利且不会对环境造成污染，可用于冶炼炉内衬材料的快速修补。
文档编号C04B35/66GK101462887SQ200910060458
公开日2009年6月24日 申请日期2009年1月8日 优先权日2009年1月8日
发明者成 何, 超 叶, 楠 李, 魏耀武 申请人:武汉科技大学