-MgO质耐火浇注料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种Al2O3-MgO质耐火浇注料及其制备方法，即本耐火浇注料包括55～75wt%的刚玉颗粒、10～25wt%的刚玉细粉、5～25wt%的轻烧尖晶石细粉、0.8～5wt%的镁砂细粉、3～6wt%的铝酸钙水泥、1～4wt%的α-Al2O3微粉、0.2～2wt%的氧化硅微粉，外加耐火浇注料4.5～6wt%的水和0.1～1wt%的减水剂。本制备方法为将耐火浇注料中各原料搅拌均匀，浇注振动成型，成型后的耐火浇注料坯体自然干燥24小时，再在110℃条件下干燥12～36小时，得到Al2O3-MgO质耐火浇注料。本耐火浇注料具有显微结构可控、尖晶石晶体结构参数可控的特点，有效提高了耐火浇注料的高温体积稳定性和抗渣性能，本制备方法工艺简单、节能环保、成本低廉。
【专利说明】AI2O3-MgO质耐火浇注料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及耐火材料，尤其涉及一种Al2O3-MgO质耐火浇注料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]Al2O3-MgO质耐火浇注料具有优良的性能和易于砌筑的特点，现已广泛应用于钢包的包壁和包底作为内衬材料。耐火材料一般由骨料和基质组成,基质部分对耐火材料性质有重要影响，特别是抗渣性能，向Al2O3-MgO质耐火浇注料基质中引入尖晶石是改善其性能的重要方法之一。
[0003]目前国内外在向Al2O3-MgO质耐火浇注料基质中引入尖晶石主要有三种方法。第一种是向Al2O3-MgO质耐火烧注料基质中引入MgO原料以原位形成尖晶石,如中国专利申请CN102718513A “一种铝镁质耐火浇注料及其制备方法”，其通过向基质中引入2?10%含镁材料原位形成尖晶石来提高Al2O3-MgO质耐火浇注料的热震稳定性；第二种是向Al2O3-MgO质耐火浇注料基质中直接引入预合成尖晶石，包括电熔尖晶石或烧结尖晶石等，如《硅酸盐通报》2009，28(1):90-93中“尖晶石对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响”介绍，向刚玉-尖晶石浇注料中直接引入烧结尖晶石，提高了浇注料的性能；第三种是同时向Al2O3-MgO质耐火浇注料基质中引入预合成尖晶石和原位尖晶石，如《耐火与石灰》2012，37 (1):26-30中“预合成和原位尖晶石对水泥结合高铝耐火浇注料物理性能的影响”介绍，利用原位尖晶石提高浇注料热震稳定性和抗熔渣侵蚀性，利用预合成尖晶石确保体积稳定性，提高了浇注料的性能。
[0004]但上述方法分别存在一定的缺陷:(1)采用第一种方法时，由于原位形成尖晶石时会产生较大的体积膨胀，使得浇注料内部产生微裂纹，导致抗渣性能降低；(2)采用第二种和第三种方法时，需要引入预合成尖晶石，但目前预合成尖晶石是经2000°C以上熔融形成的电熔尖晶石或经1700°C以上高温烧成的烧结尖晶石，在制备这些预合成尖晶石原料过程中，会浪费大量能源，且制作成本高；(3)通常电熔尖晶石或烧结尖晶石堆积密度较大，在耐火材料中难以分散均匀，将其细磨后虽能增加均匀分散的程度，但粒度过小会导致抗侵蚀性能下降，因而不能最大程度地改善Al2O3-MgO质耐火浇注料的抗渣性能。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种Al2O3-MgO质耐火浇注料及其制备方法，本耐火浇注料具有显微结构可控、尖晶石晶体结构参数可控的特点，有效提高了耐火浇注料的高温体积稳定性和抗洛性能，本制备方法工艺简单、节能环保、成本低廉。
[0006]为解决上述技术问题，本发明Al2O3-MgO质耐火浇注料包括55?75wt%的刚玉颗粒、10?25wt%的刚玉细粉、5?25wt%的轻烧尖晶石细粉、0.8?5wt%的镁砂细粉、3?6wt%的铝酸钙水泥、I?4wt%的a -Al2O3微粉、0.2?2wt%的氧化硅微粉，外加耐火浇注料4.5?6wt%的水和0.1?lwt%的减水剂。
[0007]进一步，上述轻烧尖晶石细粉以菱镁矿、Mg(OH)2或轻烧氧化镁中的一种原料或一种以上原料按任意配比混合为MgO原料，以Al (0H)3或工业氧化铝中的一种原料或两种原料按任意配比混合为A1203原料；按A1203原料中A1A的质量与MgO原料中MgO的质量比68:32?85:15进行配料并混合，得到MgO原料和A1203原料的混合料，外加混合料3?8wt%的水搅拌均匀后压制成型，将成型后的混合料坯体在110°C条件下干燥8?24小时，然后在1300?1550°C条件下保温2?8小时烧成，得到轻烧尖晶石；最后将轻烧尖晶石破碎、筛分，选取粒径小于0.088mm的细粉为轻烧尖晶石细粉。
[0008]进一步,上述刚玉颗粒的粒径为88Mm?8mm,其中A1203含量彡95wt% ;上述刚玉细粉的粒径为小于88Mm，其中A1203含量彡98wt%。
[0009]进一步，上述镁砂细粉的粒径为小于88Mm，其中MgO含量彡96wt%。
[0010]进一步，上述铝酸钙水泥的粒径为小于88Mm。
[0011]进一步，上述α -Α1203微粉的粒径为小于3Mm，其中A1203含量彡98wt%。
[0012]进一步，上述氧化娃微粉的粒径为小于3Mm,其中Si02含量彡95wt%。
[0013]进一步，上述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或聚羧酸系减水剂中的一种或一种以上。
[0014]制备Al203-Mg0质耐火浇注料的方法:将耐火浇注料中各原料搅拌均匀，浇注振动成型，成型后的耐火浇注料坯体自然干燥24小时，再在110°C条件下干燥12?36小时，得到Al203-Mg0质耐火浇注料。
由于本发明Al203-Mg0质耐火浇注料及其制备方法采用了上述技术方案，即本耐火浇注料包括55?75wt%的刚玉颗粒、10?25wt%的刚玉细粉、5?25wt%的轻烧尖晶石细粉、
0.8?5wt%的镁砂细粉、3?6wt%的铝酸钙水泥、1?4wt%的α -Α1203微粉、0.2?2wt%的氧化硅微粉，外加耐火浇注料4.5?6wt%的水和0.1?lwt%的减水剂。本制备方法为将耐火浇注料中各原料搅拌均匀，浇注振动成型，成型后的耐火浇注料坯体自然干燥24小时，再在110°C条件下干燥12?36小时，得到Al203-Mg0质耐火浇注料。本耐火浇注料具有显微结构可控、尖晶石晶体结构参数可控的特点，有效提高了耐火浇注料的高温体积稳定性和抗洛性能，本制备方法工艺简单、节能环保、成本低廉。
【具体实施方式】
[0015]本发明Al203_Mg0质耐火烧注料包括55?75wt%的刚玉颗粒、10?25wt%的刚玉细粉、5?25wt%的轻烧尖晶石细粉、0.8?5wt%的镁砂细粉、3?6wt%的铝酸钙水泥、1?4wt%的α -Α1203微粉、0.2?2wt%的氧化硅微粉，外加耐火浇注料4.5?6wt%的水和
0.1?lwt%的减水剂。
[0016]进一步，上述轻烧尖晶石细粉以菱镁矿、Mg(0H)2或轻烧氧化镁中的一种原料或一种以上原料按任意配比混合为MgO原料，以Al (0H)3或工业氧化铝中的一种原料或两种原料按任意配比混合为A1203原料；按A1203原料中A1A的质量与MgO原料中MgO的质量比68:32?85:15进行配料并混合，得到MgO原料和A1203原料的混合料，外加混合料3?8wt%的水搅拌均匀后压制成型，将成型后的混合料坯体在110°C条件下干燥8?24小时，然后在1300?1550°C条件下保温2?8小时烧成，得到轻烧尖晶石；最后将轻烧尖晶石破碎、筛分，选取粒径小于0.088mm的细粉为轻烧尖晶石细粉。
[0017]进一步，上述刚玉颗粒的粒径为88Mm?8mm,其中A1203含量彡95wt% ;上述刚玉细粉的粒径为小于88Mm，其中Al2O3含量彡98wt%。
[0018]进一步，上述镁砂细粉的粒径为小于88Mm，其中MgO含量彡96wt%。
[0019]进一步，上述铝酸钙水泥的粒径为小于88Mm。
[0020]进一步，上述a -Al2O3微粉的粒径为小于3Mm，其中Al2O3含量彡98wt%。
[0021]进一步,上述氧化娃微粉的粒径为小于3Mm,其中S12含量彡95wt%。
[0022]进一步，上述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或聚羧酸系减水剂中的一种或一种以上。
[0023]制备Al2O3-MgO质耐火浇注料的方法:将耐火浇注料中各原料搅拌均匀，浇注振动成型，成型后的耐火浇注料坯体自然干燥24小时，再在110°C条件下干燥12?36小时，得到Al2O3-MgO质耐火浇注料。
[0024]下列为各项具体实施例:
实施例1
将粒径为8?5mm的刚玉颗粒、粒径为5?3mm的刚玉颗粒、粒径为3?Imm的刚玉颗粒、粒径为I?0.088mm的刚玉颗粒、刚玉细粉、轻烧尖晶石细粉、镁砂细粉、铝酸钙水泥、a - Al2O3微粉和氧化硅微粉分别按7?10wt%、20?24wt%、20?24wt%、8?12wt%、20?25wt%、5?10wt%、2?4wt%、3?6wt%、I?3wt%和I?2wt%混和，外加上述混合料4.5?6wt%的水和0.1?0.3wt%的三聚磷酸钠混合均匀，浇注振动成型；成型后的混合料坯体在空气中自然干燥24小时，再在11 (TC条件下干燥12?24小时即可。
[0025]其中，轻烧尖晶石中Al2O3与MgO的质量比为75:25?80:20，轻烧尖晶石晶格畸变为 0.10 ?0.18%。
[0026]制得的耐火浇注料具有良好高温体积稳定性和优良抗渣性能。
[0027]实施例2
将粒径为5?3mm的刚玉颗粒、粒径为3?Imm的刚玉颗粒、粒径为I?0.088mm的刚玉颗粒、刚玉细粉、轻烧尖晶石细粉、镁砂细粉、铝酸钙水泥、a - Al2O3微粉和氧化硅微粉分别按 25 ?30wt%、25 ?30wt%、10 ?15wt%、15 ?20wt%、10 ?15wt%、2 ?4wt%、3 ?6wt%、2?4wt%和0.2?1.5wt%混和，外加上述混合料4.5?6wt%的水和0.2?0.4wt%的六偏磷酸钠混合均匀，浇注振动成型；成型后的混合料坯体在空气中自然干燥24小时，再在11 (TC条件下干燥24?36小时即可。
[0028]其中，轻烧尖晶石中Al2O3与MgO的质量比为72:28?78:22，轻烧尖晶石晶格畸变为 0.19 ?0.24%ο
[0029]制得的耐火浇注料具有良好高温体积稳定性和优良抗渣性能。
[0030]实施例3
将粒径为3?Imm的刚玉颗粒、粒径为I?0.088mm的刚玉颗粒、刚玉细粉、轻烧尖晶石细粉、镁砂细粉、铝酸钙水泥、a - Al2O3微粉和氧化硅微粉分别按35?45wt%、20?30wt%、20?25wt%、5?10wt%、2?4wt%、3?6wt%、l?3wt%和I?2wt%混和，外加上述混合料4.5?6wt%的水和0.2?0.4wt%的聚羧酸系减水剂混合均匀，浇注振动成型；成型后的混合料坯体在空气中自然干燥24小时，再在110°C条件下干燥18?30小时即可。
[0031]其中，轻烧尖晶石中Al2O3与MgO的质量比为78:22?82:18，轻烧尖晶石晶格畸变为 0.15 ?0.22%。
[0032]制得的耐火浇注料具有良好高温体积稳定性和优良抗渣性能。
[0033]实施例4
将粒径为5?3mm的刚玉颗粒、粒径为3?1mm的刚玉颗粒、粒径为1?0.088mm的刚玉颗粒、刚玉细粉、轻烧尖晶石细粉、镁砂细粉、铝酸钙水泥、α - Α1203微粉和氧化硅微粉分别按 25 ?30wt%、25 ?30wt%、10 ?15wt%、10 ?15wt%、15 ?20wt%、3 ?5wt%、3 ?6wt%、2?4wt%和0.2?1.5wt%混和，外加上述混合料4.5?6wt%的水、0.1?0.3wt%的三聚磷酸钠和0.1?0.3wt%的六偏磷酸钠混合均匀，浇注振动成型；成型后的混合料坯体在空气中自然干燥24小时，再在110°C条件下干燥24?36小时即可。
[0034]其中，轻烧尖晶石中A1A与MgO的质量比为82:18?85:15，轻烧尖晶石晶格畸变为 0.12 ?0.20%。
[0035]制得的耐火浇注料具有良好高温体积稳定性和优良抗渣性能。
[0036]实施例5
将粒径为5?3mm的刚玉颗粒、粒径为3?1mm的刚玉颗粒、粒径为1?0.088mm的刚玉颗粒、刚玉细粉、轻烧尖晶石细粉、镁砂细粉、铝酸钙水泥、α - Α1203微粉和氧化硅微粉分别按 25 ?30wt%、25 ?30wt%、10 ?15wt%、12 ?20wt%、12 ?20wt%、3 ?5wt%、3 ?6wt%、1?3wt%和1?2wt%混和，外加上述混合料4.5?6wt%的水、0.1?0.3wt%的三聚憐酸钠和0.2?0.4wt%的聚羧酸系减水剂混合均匀，浇注振动成型；成型后的混合料坯体在空气中自然干燥24小时，再在110°C条件下干燥24?36小时即可。
[0037]其中，轻烧尖晶石中A1A与MgO的质量比为70:30?75:25，轻烧尖晶石晶格畸变为 0.15 ?0.23%。
[0038]制得的耐火浇注料具有良好高温体积稳定性和优良抗渣性能。
[0039]实施例6
将粒径为8?5mm的刚玉颗粒、粒径为5?3mm的刚玉颗粒、粒径为3?1mm的刚玉颗粒、粒径为1?0.088mm的刚玉颗粒、刚玉细粉、轻烧尖晶石细粉、镁砂细粉、铝酸钙水泥、α - Α1203微粉和氧化硅微粉分别按7?10wt%、20?24wt%、20?24wt%、8?12wt%、10?15wt%、20?25wt%、0.8?2wt%、3?6wt%、2?4wt%和(λ 2?L 5wt%混和，外加上述混合料4.5?6wt%的水、0.1?0.3wt%的六偏磷酸钠和0.2?0.4wt%的聚羧酸系减水剂混合均匀，浇注振动成型；成型后的混合料坯体在空气中自然干燥24小时，再在110°C条件下干燥12?24小时即可。
[0040]其中，轻烧尖晶石中A1A与MgO的质量比为68:32?72:28，轻烧尖晶石晶格畸变为 0.11 ?0.17%。
[0041]制得的耐火浇注料具有良好高温体积稳定性和优良抗渣性能。
[0042]实施例7
将粒径为5?3mm的刚玉颗粒、粒径为3?1mm的刚玉颗粒、粒径为1?0.088mm的刚玉颗粒、刚玉细粉、轻烧尖晶石细粉、镁砂细粉、铝酸钙水泥、α - Α1203微粉和氧化硅微粉分别按 25 ?30wt%、25 ?30wt%、10 ?15wt%、10 ?15wt%、15 ?20wt%、3 ?5wt%、3 ?6wt%、2?4wt%和0.2?1.5wt%混和，外加上述混合料4.5?5.5wt%的水、0.1?0.3wt%的三聚磷酸钠、0.1?0.3wt%的六偏磷酸钠和0.2?0.4wt%的聚羧酸系减水剂混合均匀，烧注振动成型；成型后的混合料坯体在空气中自然干燥24小时，再在110°C条件下干燥24?36小时即可。
[0043]其中，轻烧尖晶石中Al2O3与MgO的质量比为80:20?85:15，轻烧尖晶石晶格畸变为 0.14 ?0.22%。
[0044]制得的耐火浇注料具有良好高温体积稳定性和优良抗渣性能。
[0045]本耐火浇注料通过控制工艺条件制备具有特定化学组成及晶体结构参数的轻烧尖晶石，再通过向耐火材料基质中同时引入轻烧尖晶石和原位尖晶石,制得了 Al2O3-MgO质耐火浇注料。同时利用轻烧尖晶石更小的堆积密度和较高的晶格畸变及原位尖晶石生成时的微膨胀，提高了耐火浇注料的高温体积稳定性和抗渣性能。同时，以轻烧尖晶石替代传统预合成尖晶石，降低了原料制备过程中的能量消耗和CO2排放，具有节能环保、成本低廉的优点。本制备方法克服了预合成尖晶石经高温熔融和电熔尖晶石经高温烧结的缺陷，有效降低了原料制备的能耗，本制备方法工艺简单、节能环保、成本低廉；制备的Al2O3-MgO质耐火浇注料不仅具有显微结构可控、尖晶石晶体结构参数可控的特点，更具有更高的高温体积稳定性和更好的抗渣性能的优点。
【权利要求】
1.一种Al203-Mg0质耐火浇注料，其特征在于:本耐火浇注料包括55?75wt%的刚玉颗粒、10?25wt%的刚玉细粉、5?25wt%的轻烧尖晶石细粉、0.8?5wt%的镁砂细粉、3?6wt%的铝酸钙水泥、1?4wt%的α -Α1203微粉、0.2?2wt%的氧化硅微粉，外加耐火浇注料4.5?6wt%的水和0.1?lwt%的减水剂。
2.根据权利要求1所述的Al203-Mg0质耐火浇注料，其特征在于:所述轻烧尖晶石细粉以菱镁矿、Mg(OH)2或轻烧氧化镁中的一种原料或一种以上原料按任意配比混合为MgO原料，以Al (0H)3或工业氧化铝中的一种原料或两种原料按任意配比混合为A1203原料；按A1A原料中A1203的质量与MgO原料中MgO的质量比68:32?85:15进行配料并混合，得到MgO原料和A1203原料的混合料，外加混合料3?8wt%的水搅拌均勻后压制成型,将成型后的混合料坯体在110°C条件下干燥8?24小时，然后在1300?1550°C条件下保温2?8小时烧成，得到轻烧尖晶石；最后将轻烧尖晶石破碎、筛分，选取粒径小于0.088mm的细粉为轻烧尖晶石细粉。
3.根据权利要求1所述的Al203-Mg0质耐火浇注料，其特征在于:所述刚玉颗粒的粒径为88Mm?8mm，其中A1203含量彡95wt% ;所述刚玉细粉的粒径为小于88Mm，其中A1203含量 > 98wt%0
4.根据权利要求1所述的Al203-Mg0质耐火浇注料，其特征在于:所述镁砂细粉的粒径为小于88Mm，其中MgO含量彡96wt%。
5.根据权利要求1所述的Al203-Mg0质耐火浇注料，其特征在于:所述铝酸钙水泥的粒径为小于88Mm。
6.根据权利要求1所述的Al203-Mg0质耐火浇注料，其特征在于:所述α_Α1203微粉的粒径为小于3Mm，其中A1203含量彡98wt%。
7.根据权利要求1所述的Al203-Mg0质耐火浇注料，其特征在于:所述氧化硅微粉的粒径为小于3Mm，其中Si02含量彡95wt%。
8.根据权利要求1所述的Al203-Mg0质耐火浇注料，其特征在于:所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或聚羧酸系减水剂中的一种或一种以上。
9.一种制备权利要求1至8任一项所述的Al203-Mg0质耐火烧注料的方法，其特征在于:将耐火浇注料中各原料搅拌均匀，浇注振动成型，成型后的耐火浇注料坯体自然干燥24小时，再在110°C条件下干燥12?36小时，得到Al203_Mg0质耐火浇注料。
【文档编号】C04B35/66GK104250099SQ201310254691
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月25日 优先权日:2013年6月25日
【发明者】邱文冬, 李楠, 欧阳军华, 韩兵强, 何晓俊, 鄢文, 齐晓青, 何平显 申请人:上海宝钢工业技术服务有限公司, 武汉科技大学