本发明属于轻质喷补料技术领域。具体涉及一种硅酸铝轻质喷补料及其制备方法。
背景技术：
喷补料是由一定颗粒级配的耐火原料、结合剂和缓凝剂等组分所形成的一类不定形耐火材料，广泛应用于高炉、转炉、电炉和水泥回转窑等高温工业窑炉的施工与修补。
目前，硅酸铝质喷补料主要以焦宝石、蓝晶石或矾土熟料等为原料，以氧化铝微粉等为促烧剂，通过高铝水泥结合，经混合后制得（王习东，等.“硅酸铝质喷补料烧后线变化及其影响因素”，《耐火材料》，1996，30(6)：pp337~339）。该技术虽然施工方便，结合强度较高，但主要缺点在于：一是焦宝石、蓝晶石或矾土熟料等矿物原料成本较高；二是以高铝水泥结合，喷补料的硬化速度较快，一旦遇水或吸收空气中水分易变质，不利于喷补料的存放；三是高铝水泥中的cao易与硅酸铝形成低熔相，降低了喷补料的高温性能。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种成本低廉、工艺简单的硅酸铝轻质喷补料的制备方法，用该方法制备的硅酸铝轻质喷补料的体积密度小、冷态耐压强度高和存放周期长。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：
第一步、按煤矸石︰苏州土︰广西白泥的质量比为1︰(0.5~1)︰(0.3~0.6)，将煤矸石、苏州土和广西白泥混合5~8分钟，即得混合料。
第二步、按所述混合料︰氯化铝︰水的质量比为1︰(0.018~0.023)︰(0.05~0.07)，向所述混合料中依次加入氯化铝和水，混合3~5分钟，注浆成型，然后在30~35℃条件下养护6~8小时，即得成型后的坯体。
第三步、将所述成型后的坯体置于马弗炉中，在1200~1240℃条件下保温1~2小时，随炉冷却，出炉，破碎，筛分，得到粒度为0.1~4mm的热处理物料。
第四步、按所述热处理物料︰粉煤灰︰硅微粉︰硅酸铝纤维︰水的质量比为1︰(0.2~0.25)︰(0.1~0.15)︰(0.3~0.35)︰(0.4~0.45)，将所述热处理物料、粉煤灰、硅微粉、硅酸铝纤维和水在搅拌机中混合5~8分钟，即得硅酸铝轻质喷补料。
所述煤矸石的主要化学成分是：al2o3为35~40wt%，sio2为40~45wt%，fe2o3≤0.5wt%；所述煤矸石的粒度为60~80μm。
所述苏州土的主要化学成分是：al2o3为35~40wt%，sio2为45~50wt%，fe2o3≤0.3wt%；所述苏州土的粒度为60~80μm。
所述广西白泥的主要化学成分是：al2o3为30~35wt%，sio2为45~50wt%，fe2o3≤2wt%；所述广西白泥的粒度为60~80μm。
所述氯化铝为工业纯。
所述粉煤灰的主要化学成分是：al2o3为30~35wt%，sio2为45~50wt%，fe2o3≤0.5wt%；所述粉煤灰的粒度为60~80μm。
所述硅微粉的sio2含量≥98wt%；硅微粉的粒度为60~80μm。
所述硅酸铝纤维的al2sio5含量≥85wt%；所述硅酸铝纤维的长度为3~15mm，直径为10~40μm。
由于采取上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本发明以煤矸石、粉煤灰等工业固体废弃物资源为主要原料，大幅降低了硅酸铝轻质喷补料的制备成本，且制备过程中无需特殊处理设备和复杂的处理技术，工艺简单。
2、本发明利用原料组分的原位分解形成孔隙，降低喷补料的体积密度。
3、本发明通过无机盐水解形成交联包覆结合，延长硅酸铝轻质喷补料的存放周期，增大喷补料的冷态耐压强度。
本发明制备的硅酸铝轻质喷补料经测定：常温存放时间为12~14个月，1200℃×1h烧后体积密度为1.65~1.70g/cm3；1200℃×1h烧后冷态耐压强度为4~6mpa。
因此，本发明具有成本低廉和工艺简单的特点；所制备的硅酸铝轻质喷补料体积密度小、冷态耐压强度高和存放周期长。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的物料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述煤矸石的主要化学成分是：al2o3为35~40wt%，sio2为40~45wt%，fe2o3≤0.5wt%；所述煤矸石的粒度为60~80μm。
所述苏州土的主要化学成分是：al2o3为35~40wt%，sio2为45~50wt%，fe2o3≤0.3wt%；所述苏州土的粒度为60~80μm。
所述广西白泥的主要化学成分是：al2o3为30~35wt%，sio2为45~50wt%，fe2o3≤2wt%；所述广西白泥的粒度为60~80μm。
所述氯化铝为工业纯。
所述粉煤灰的主要化学成分是：al2o3为30~35wt%，sio2为45~50wt%，fe2o3≤0.5wt%；所述粉煤灰的粒度为60~80μm。
所述硅微粉的sio2含量≥98wt%；硅微粉的粒度为60~80μm。
所述硅酸铝纤维的al2sio5含量≥85wt%；所述硅酸铝纤维的长度为3~15mm，直径为10~40μm。
实施例1
一种硅酸铝轻质喷补料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、按煤矸石︰苏州土︰广西白泥的质量比为1︰(0.5~0.7)︰(0.3~0.5)，将煤矸石、苏州土和广西白泥混合5~8分钟，即得混合料。
第二步、按所述混合料︰氯化铝︰水的质量比为1︰(0.018~0.020)︰(0.05~0.06)，向所述混合料中依次加入氯化铝和水，混合3~5分钟，注浆成型，然后在30~35℃条件下养护6~8小时，即得成型后的坯体。
第三步、将所述成型后的坯体置于马弗炉中，在1200~1240℃条件下保温1~2小时，随炉冷却，出炉，破碎，筛分，得到粒度为0.1~4mm的热处理物料。
第四步、按所述热处理物料︰粉煤灰︰硅微粉︰硅酸铝纤维︰水的质量比为1︰(0.2~0.22)︰(0.1~0.12)︰(0.3~0.32)︰(0.4~0.42)，将所述热处理物料、粉煤灰、硅微粉、硅酸铝纤维和水在搅拌机中混合5~8分钟，即得硅酸铝轻质喷补料。
本发明制备的硅酸铝轻质喷补料经测定：常温存放时间为12~13个月，1200℃×1h烧后体积密度为1.65~1.67g/cm3；1200℃×1h烧后冷态耐压强度为4~5mpa。
实施例2
一种硅酸铝轻质喷补料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、按煤矸石︰苏州土︰广西白泥的质量比为1︰(0.6~0.8)︰(0.3~0.5)，将煤矸石、苏州土和广西白泥混合5~8分钟，即得混合料。
第二步、按所述混合料︰氯化铝︰水的质量比为1︰(0.019~0.021)︰(0.05~0.06)，向所述混合料中依次加入氯化铝和水，混合3~5分钟，注浆成型，然后在30~35℃条件下养护6~8小时，即得成型后的坯体。
第三步、将所述成型后的坯体置于马弗炉中，在1200~1240℃条件下保温1~2小时，随炉冷却，出炉，破碎，筛分，得到粒度为0.1~4mm的热处理物料。
第四步、按所述热处理物料︰粉煤灰︰硅微粉︰硅酸铝纤维︰水的质量比为1︰(0.21~0.23)︰(0.11~0.13)︰(0.31~0.33)︰(0.41~0.43)，将所述热处理物料、粉煤灰、硅微粉、硅酸铝纤维和水在搅拌机中混合5~8分钟，即得硅酸铝轻质喷补料。
本发明制备的硅酸铝轻质喷补料经测定：常温存放时间为12~13个月，1200℃×1h烧后体积密度为1.66~1.68g/cm3；1200℃×1h烧后冷态耐压强度为4~5mpa。
实施例3
一种硅酸铝轻质喷补料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、按煤矸石︰苏州土︰广西白泥的质量比为1︰(0.7~0.9)︰(0.4~0.6)，将煤矸石、苏州土和广西白泥混合5~8分钟，即得混合料。
第二步、按所述混合料︰氯化铝︰水的质量比为1︰(0.020~0.022)︰(0.06~0.07)，向所述混合料中依次加入氯化铝和水，混合3~5分钟，注浆成型，然后在30~35℃条件下养护6~8小时，即得成型后的坯体。
第三步、将所述成型后的坯体置于马弗炉中，在1200~1240℃条件下保温1~2小时，随炉冷却，出炉，破碎，筛分，得到粒度为0.1~4mm的热处理物料。
第四步、按所述热处理物料︰粉煤灰︰硅微粉︰硅酸铝纤维︰水的质量比为1︰(0.22~0.24)︰(0.12~0.14)︰(0.32~0.34)︰(0.42~0.44)，将所述热处理物料、粉煤灰、硅微粉、硅酸铝纤维和水在搅拌机中混合5~8分钟，即得硅酸铝轻质喷补料。
本发明制备的硅酸铝轻质喷补料经测定：常温存放时间为13~14个月，1200℃×1h烧后体积密度为1.67~1.69g/cm3；1200℃×1h烧后冷态耐压强度为5~6mpa。
实施例4
一种硅酸铝轻质喷补料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、按煤矸石︰苏州土︰广西白泥的质量比为1︰(0.8~1)︰(0.4~0.6)，将煤矸石、苏州土和广西白泥混合5~8分钟，即得混合料。
第二步、按所述混合料︰氯化铝︰水的质量比为1︰(0.021~0.023)︰(0.06~0.07)，向所述混合料中依次加入氯化铝和水，混合3~5分钟，注浆成型，然后在30~35℃条件下养护6~8小时，即得成型后的坯体。
第三步、将所述成型后的坯体置于马弗炉中，在1200~1240℃条件下保温1~2小时，随炉冷却，出炉，破碎，筛分，得到粒度为0.1~4mm的热处理物料。
第四步、按所述热处理物料︰粉煤灰︰硅微粉︰硅酸铝纤维︰水的质量比为1︰(0.23~0.25)︰(0.13~0.15)︰(0.33~0.35)︰(0.43~0.45)，将所述热处理物料、粉煤灰、硅微粉、硅酸铝纤维和水在搅拌机中混合5~8分钟，即得硅酸铝轻质喷补料。
本发明制备的硅酸铝轻质喷补料经测定：常温存放时间为13~14个月，1200℃×1h烧后体积密度为1.68~1.70g/cm3；1200℃×1h烧后冷态耐压强度为5~6mpa。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本具体实施方式以煤矸石、粉煤灰等工业固体废弃物资源为主要原料，大幅降低了硅酸铝轻质喷补料的制备成本，且制备过程中无需特殊处理设备和复杂的处理技术，工艺简单。
2、本具体实施方式利用原料组分的原位分解形成孔隙，降低喷补料的体积密度。
3、本具体实施方式通过无机盐水解形成交联包覆结合，延长硅酸铝轻质喷补料的存放周期，增大喷补料的冷态耐压强度。
本具体实施方式制备的硅酸铝轻质喷补料经测定：常温存放时间为12~14个月，1200℃×1h烧后体积密度为1.65~1.70g/cm3；1200℃×1h烧后冷态耐压强度为4~6mpa。
因此，本具体实施方式具有成本低廉和工艺简单的特点；所制备的硅酸铝轻质喷补料体积密度小、冷态耐压强度高和存放周期长。