一种添加纳米氧化锆的铝硅系浇注料及其制备方法与流程

本发明涉及不定形耐火材料领域，具体为一种添加纳米氧化锆的铝硅系浇注料及其制备方法。

背景技术：

由于具有高熔点、高硬度、低导热性、良好的化学稳定性和韧性等优良特性，纳米氧化锆颗粒在结构和功能性材料制造中具有十分重要的作用。但传统的高水泥铝硅系浇注料，水泥含量大，基质孔隙分布不均，导热率可以进一步降低优化，加入该纳米氧化锆的铝硅系浇注料不仅干燥强度得到优化，基质内孔隙更加均匀，浇注料的导热率有进一步降低的趋势，提高保温性能。

此外纳米氧化锆自身良好的热稳定性、和力学稳定性和导热系数较低，使得在该铝硅系浇注料性能的其它方面有更好的利用，如高热震性能与化学稳定性等，高比表面积促进在基质内有较高的反应活性，与原料内的其它组分结合，提高浇注料的性能参数。本发明充分利用纳米材料自身的优良特性，进一步拓宽其工业化生产和应用范围。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种添加纳米氧化锆的铝硅系浇注料及其制备方法，降低了浇注料的导热率，优化了保温性能，提高了浇注料的高温使用性能，进一步改善了浇注料的干燥强度，有效解决技术背景中的问题，本发明提供如下技术方案：

一种添加纳米氧化锆的铝硅系浇注料，主要组分包括铝酸钙水泥24％～32％、漂珠5％～10％、沉珠3～9％、硅微粉1％～6％、纳米氧化锆0～8％、珍珠岩44％，目的在于提高该铝硅系浇注料的耐高温性能和干燥强度，同时降低铝酸钙水泥的用量，减少需水量，以上组分均为质量分数。

一种添加纳米氧化锆的铝硅系浇注料的制备方法，具体制备方法如下：

a)、将上述原料按配比进行干混混合均匀，加入搅拌机内，加水搅拌5min制成浆料；

b)、依次将上述浆料倒入三联模内，并将三联模置于振动台进行振动，在此过程中同时将浆料进行捣平，振动8min成型；

c)、成型后将浇注料室温下自然养护24h脱模，经110℃24h烘干；

d)、所经过热处理后的材料取出待冷却至室温下，先进行体积密度、线变化率和显气孔率的测量，再将试样进行耐压强度测试。

步骤b中所述三联模的尺寸为40×40×160mm。

步骤c中采用热风循环箱进行烘干处理。

步骤d中为了减小实验误差，取实验结果的平均值作为最后结果。

与现有技术相比，本发明提供了一种添加纳米氧化锆的铝硅系浇注料及其制备方法，具备以下有益效果：

1、纳米氧化锆通过细小的粒径很好的填充浇注料骨料之间的空隙，在进行低温热处理或高温烧结时，促进原料颗粒的流动，降低烧结温度，节约能源，此外通过促进原料颗粒紧密堆积可以改善其它热力学性能和化学稳定性。

2、以轻质骨料制备的铝硅系浇注料，具有体积密度小，易于施工，且干燥强度有所提高，加入纳米氧化锆后高温性能有显著改善。

3、在降低水泥结合剂的同时，加入纳米材料的铝硅系浇注料促进颗粒烧结性加强，延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明一种添加纳米氧化锆的铝硅系浇注料的制备方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1(对照组)

a)、在室温下，按配方配置32％铝酸钙水泥、10％漂珠、8％沉珠、6％硅微粉、44％珍珠岩，并将上述原料进行干混混合均匀，加入搅拌机内，加水搅拌5min制成浆料；

b)、依次将上述浆料倒入三联模内，并将三联模置于振动台进行振动，在此过程中同时将浆料进行捣平，振动8min成型；

c)、成型后将浇注料室温下自然养护24h脱模，经110℃24h烘干；

d)、所经过热处理后的材料取出待冷却至室温下，先进行体积密度、线变化率和显气孔率的测量，再将试样进行耐压强度测试。

经过110℃热处理后的试样的常温耐压强度2.2mpa，线变化率0.01％，显气孔率12.20％，体积密度0.56g/cm³，室温热导率0.46w/(m·k)。

实施例2

a)、在室温下，按配方配置30％铝酸钙水泥、10％漂珠、8％沉珠、6％硅微粉、纳米氧化锆微粉2％、44％珍珠岩，并将上述原料进行干混混合均匀，加入搅拌机内，加水搅拌5min制成浆料；

b)、依次将上述浆料倒入三联模内，并将三联模置于振动台进行振动，在此过程中同时将浆料进行捣平，振动8min成型；

c)、成型后将浇注料室温下自然养护24h脱模，经110℃24h烘干；

d)、所经过热处理后的材料取出待冷却至室温下，先进行体积密度、线变化率和显气孔率的测量，再将试样进行耐压强度测试。

经过110℃热处理后的试样的常温耐压强度2.4mpa，线变化率-0.02％，显气孔率12.50％，体积密度0.55g/cm³，室温热导率0.44w/(m·k)。

实施例3

a)、在室温下，按配方配置28％铝酸钙水泥、10％漂珠、8％沉珠、6％硅微粉、纳米氧化锆微粉4％、44％珍珠岩，并将上述原料进行干混混合均匀，加入搅拌机内，加水搅拌5min制成浆料；

b)、依次将上述浆料倒入三联模内，并将三联模置于振动台进行振动，在此过程中同时将浆料进行捣平，振动8min成型；

c)、成型后将浇注料室温下自然养护24h脱模，经110℃24h烘干；

d)、所经过热处理后的材料取出待冷却至室温下，先进行体积密度、线变化率和显气孔率的测量，再将试样进行耐压强度测试。

经过110℃热处理后的试样的常温耐压强度2.4mpa，线变化率-0.02％，显气孔率12.40％，体积密度0.54g/cm³，室温热导率0.44w/(m·k)。

实施例4

a)、在室温下，按配方配置26％铝酸钙水泥、10％漂珠、8％沉珠、6％硅微粉、纳米氧化锆微粉6％、44％珍珠岩，并将上述原料进行干混混合均匀，加入搅拌机内，加水搅拌5min制成浆料；

b)、依次将上述浆料倒入三联模内，并将三联模置于振动台进行振动，在此过程中同时将浆料进行捣平，振动8min成型；

c)、成型后将浇注料室温下自然养护24h脱模，经110℃24h烘干；

d)、所经过热处理后的材料取出待冷却至室温下，先进行体积密度、线变化率和显气孔率的测量，再将试样进行耐压强度测试。

经过110℃热处理后的试样的常温耐压强度1.8mpa，线变化率-0.01％，显气孔率12.60％，体积密度0.54g/cm³，室温热导率0.45w/(m·k)。

实施例5

a)、在室温下，按配方配置24％铝酸钙水泥、10％漂珠、8％沉珠、6％硅微粉、纳米氧化锆微粉8％、44％珍珠岩，并将上述原料进行干混混合均匀，加入搅拌机内，加水搅拌5min制成浆料；

b)、依次将上述浆料倒入三联模内，并将三联模置于振动台进行振动，在此过程中同时将浆料进行捣平，振动8min成型；

c)、成型后将浇注料室温下自然养护24h脱模，经110℃24h烘干；

d)、所经过热处理后的材料取出待冷却至室温下，先进行体积密度、线变化率和显气孔率的测量，再将试样进行耐压强度测试。

经过110℃热处理后的试样的常温耐压强度1.5mpa，线变化率-0.02％，显气孔率12.60％，体积密度0.54g/cm³，室温热导率0.44w/(m·k)。

实验数据如表1中所示。

表1

为减小实验误差，取实验结果的平均值作为最后结果。

综上所述，由表1可知，本发明一种添加纳米氧化锆的铝硅系浇注料及其制备方法，通过加入了适量的纳米氧化锆微粉的浇注料，能够促进原料颗粒的流动，降低烧结温度，提高浇注料的耐高温性能和干燥强度，同时降低铝酸钙水泥的用量，减少需水量，节约能源，降低浇注料的导热率，优化保温性能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。