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一種環保無鉻耐磨搗打料

發布日期: 2019-11-22 09:47:18    閱讀量(151)    作者:張紅

技術領域

本發明屬于耐火材料領域,具體涉及一種環保無鉻耐磨搗打料。

背景技術

現有的耐火搗打料中,或多或少的含有鉻元素,主要起到提高耐火材料抗侵蝕的 能力,但是含有鉻的化合物都具有一定毒性,六價鉻離子Cr 6+的毒性最大,三價鉻離子Cr 3+ 次之,二價鉻離子Cr 2+毒性最小。據報道,Cr 6+的毒性比Cr 3+幾乎大100倍。鉻的化合物常以 溶液、粉塵或蒸汽的形式污染環境,危害人體健康,會造成長期性的危害,是一種毒性極強 的強烈致癌物質,也是嚴重的腐蝕介質和重污染環境的物質。在氧化鉻與堿、CaO、SiO2等氧 化物接觸時,Cr 3+轉變成Cr 6+的速度在空氣中加快,形成的Cr 6+對人體的健康有害。材料中 的高價鉻離子是高致癌物質,會污染環境。含鉻搗打料顯然已不符合環保要求,必須以無鉻 新搗打料取代含鉻搗打料。

發明內容

為了克服現有技術的不足,本發明的目的在于提供一種環保無鉻耐磨搗打料。

為達到上述目的,本發明是通過以下的技術方案來實現的:

一種環保無鉻耐磨搗打料,主要由以下重量份原料組成:骨料50~60份,粉料40~ 50份,結合劑4~16份,添加劑2~6份;

所述骨料由碳化硅15~20份、石墨10~20份、ZTA陶瓷40~60份組成;

其中:碳化硅骨料的純度95%以上,按下述粒度級配配制而成:1.18mm≥粒度> 1.00mm,20~40wt%,0.85mm≥粒度>0.72mm,25~35wt%,0.30mm≥粒度>0.19mm,20~ 30wt%,0.075mm≥粒度>0.062mm,10~20wt%;不同粒徑顆粒的碳化硅骨料加入量,對碳 化硅骨料的體積密度影響很大,從而影響制成的搗打料的密度,上述不同粒度的碳化硅骨 料重量百分比,使混合成的碳化硅骨料體積密度達到了2.56g·cm- 3,提高了制成搗打料的 性能。

石墨骨料的純度98%以上,按下述粒度級配配制成:粒度<0.19mm,20~30wt%; 1mm≥粒度≥0.19mm,40~45wt%;5mm≥粒度>1mm,10~20wt%;8mm≥粒度>5mm,10~ 15wt%;10mm≥粒度>8mm,5~10wt%;石墨骨料合理的粒度級配,不僅提高了制成搗打料 的導熱性能,導熱系數可以提高到12~20w/m·k,還對搗打料的其他性能有所提高。

ZTA陶瓷骨料的純度95%以上,按下述粒度級配配制成:0.30mm≥粒度≥0.20mm, 25~30wt%;1mm≥粒度>0.30mm,20~35wt%;8mm≥粒度>1mm,20~40wt%;粒度>8mm, 10~15wt%;引入ZTA陶瓷,從而使得材料的熱震性有所提高,同時優化ZTA陶瓷骨料的純度 和粒度級配,使制成搗打料在熱震性和密實性等方面的性能都有極大提高。

所述粉料由鎂砂40~60份、硅化鉬5~15份、硼化鈦1~5份、納米二氧化硅5~10份 組成;

其中:鎂砂粉料的純度97%以上,按下述粒度級配配制成:5mm≥粒度>2mm,14~ 15wt%;2mm≥粒度>1mm,45~50wt%;1mm≥粒度>0.05mm,24~25wt%;0.05mm≥粒度,12 ~15wt%;合理的鎂砂粉料粒度級配可以減小絕對膨脹,改善鎂砂粉料熱震性差的問題。

所述硅化鉬粉料的純度95%以上,按下述粒度級配配制成:0.05mm≥粒度≥ 0.03mm,60~80wt%;0.03mm>粒度,20~40wt%;

所述硼化鈦粉料的純度95%以上,按下述粒度級配配制成:0.15mm≥粒度≥ 0.075mm,15~25wt%;0.075mm>粒度≥0.04mm,45~60wt%;0.04mm>粒度≥0.028mm,20 ~30wt%;

上述粉料,在高溫下不產生低熔點物質,提高了材料的高溫性能。同時適當放寬物 料的粒度有利于顆粒之間的互相填充;也可以使物料得到最緊密堆積,提高材料的體積密 度,降低氣孔率。

所述納米二氧化硅的純度99.5%以上;

所述結合劑由硅油10~15份、熱固性樹脂15~25份組成;

所述硅油的純度99%以上,所述硅油為甲基苯基硅油、甲基乙烯基硅油、含氰硅油 中的一種;這幾種硅油具有良好的耐輻照性能及高的氧化穩定性、耐熱性、耐燃性、抗紫外 性和耐化學性,受高熱時發生氧化,黏度升高,與熱固性樹脂配合形成結合力極強的結合 劑。

所述熱固性樹脂的純度99.5%以上,所述熱固性樹脂為聚丁二烯樹脂、有機硅樹 脂、酚醛樹脂中的一種;這幾種材料潤濕速度特別快,并且在交聯后具有較高的機械強度, 耐熱性能和電性能,并且在1000℃以上的高溫下產生很高的殘碳,有利于維持樹脂結構穩 定性。

所述添加劑由分散劑2~4份、抗氧劑1~3份、防爆纖維1~3份組成;

所述分散劑的純度99%以上,所述分散劑為聚丙烯酸鈉、木質素磺酸鎂、萘磺酸縮 合物中的一種;這幾種材料分散效率高,穩定性高,與纖維類物質有很好的配伍性。

所述抗氧劑為硅粉、鋁粉、碳化硼按任意比組合的混合物,這些材料安全價廉,與 樹脂的相容性良好,少量添加即可延緩或者抑制氧化過程,從而延長材料的使用壽命。

使用ZTA陶瓷、鎂砂為基本耐火原料,輔以碳化硅、石墨增強耐磨導熱性能,改善了 搗打料的抗沖刷性能,使用硅油和熱固性樹脂作為結合劑,避免受熱成型時水蒸氣的產生, 從而保證搗打料不產生氣孔,可在施工完成后無需烘烤直接投入使用,節約工期,提高生產 效率,所用鎂質原料略多于鋁質材料,提高了搗打料的耐受溫度。

進一步地,所述碳化硅骨料以酸洗的方式進行了凈化處理,主要是為了除去磨料 中的產生的鐵屑,氧化鐵,也可以除去一部分的鈣。

進一步完善上述技術方案,所述熱固性樹脂的添加量與1mm≥粒度≥0.19mm的石 墨骨料添加量成正比例關系。

作為優選,所述抗氧劑中硅粉、鋁粉和碳化硼按照50~60:30~40:10~20的重量 比混合而成,混合后的抗氧劑的平均粒度≤0.08mm。

進一步地,所述納米二氧化硅的粒度為50~60nm。

進一步地,所述防爆纖維為碳纖維或聚四氟乙烯纖維中的一種。

有益效果:與現有技術相比,本發明的優點在于:

(1)提高了搗打料的抗震性、耐受溫度、導熱率、密實度等各項性能,使用壽命得到 提升;

(2)免除了烘烤工序,節約工期,提高生產效率;

(3)使用了無鉻配方,避免污染環境,損害健康。

具體實施方式

下面結合實例對本發明作進一步的詳細說明。

實施例1:

本發明環保無鉻耐磨搗打料,主要由以下重量份原料組成:骨料50份,粉料40份, 結合劑16份,添加劑2份;

骨料由碳化硅20份、石墨10份、ZTA陶瓷40份組成;

其中:碳化硅骨料的純度95%以上,并以酸洗的方式進行了凈化處理,按下述粒度 級配配制而成:1.18mm≥粒度>1.00mm,30wt%,0.85mm≥粒度>0.72mm,35wt%,0.30mm≥ 粒度>0.19mm,20wt%,0.075mm≥粒度>0.062mm,15wt%;石墨骨料的純度98%以上,按下 述粒度級配配制成:粒度<0.19mm,25wt%;1mm≥粒度≥0.19mm,45wt%;5mm≥粒度>1mm, 10wt%;8mm≥粒度>5mm,10wt%;10mm≥粒度>8mm,10wt%;ZTA陶瓷骨料的純度95%以 上,按下述粒度級配配制成:0.30mm≥粒度≥0.20mm,30wt%;1mm≥粒度>0.30mm,20wt%; 8mm≥粒度>1mm,40wt%;粒度>8mm,10wt%;

粉料由鎂砂60份、硅化鉬5份、硼化鈦5份、納米二氧化硅5份組成;

其中:鎂砂粉料的純度97%以上,按下述粒度級配配制成:5mm≥粒度>2mm, 14wt%;2mm≥粒度>1mm,50wt%;1mm≥粒度>0.05mm,24wt%;0.05mm≥粒度,12wt%;硅 化鉬粉料的純度95%以上,按下述粒度級配配制成:0.05mm≥粒度≥0.03mm,60wt%; 0.03mm>粒度,40wt%;硼化鈦粉料的純度95%以上,按下述粒度級配配制成:0.15mm≥粒 度≥0.075mm,15wt%;0.075mm>粒度≥0.04mm,60wt%;0.04mm>粒度≥0.028mm,25wt%;

納米二氧化硅的純度99.5%以上,粒度為50nm;

結合劑由純度為99%以上的甲基苯基硅油10份、純度為99.5%以上的聚丁二烯樹 脂25份組成;

添加劑由純度為99%以上的聚丙烯酸鈉2份作為分散劑,硅粉、鋁粉、碳化硼按重 量比50:40:10的混合物3份作為抗氧劑,混合后的抗氧劑的平均粒度≤0.08mm,碳纖維1份 作為防爆纖維。

實施例2:

本發明環保無鉻耐磨搗打料,主要由以下重量份原料組成:骨料60份,粉料50份, 結合劑4份,添加劑6份;

骨料由碳化硅15份、石墨20份、ZTA陶瓷60份組成;

其中:碳化硅骨料的純度95%以上,并以酸洗的方式進行了凈化處理,按下述粒度 級配配制而成:1.18mm≥粒度>1.00mm,40wt%,0.85mm≥粒度>0.72mm,25wt%,0.30mm≥ 粒度>0.19mm,25wt%,0.075mm≥粒度>0.062mm,10wt%;石墨骨料的純度98%以上,按下 述粒度級配配制成:粒度<0.19mm,20wt%;1mm≥粒度≥0.19mm,40wt%;5mm≥粒度>1mm, 20wt%;8mm≥粒度>5mm,15wt%;10mm≥粒度>8mm,5wt%;ZTA陶瓷骨料的純度95%以上, 按下述粒度級配配制成:0.30mm≥粒度≥0.20mm,25wt%;1mm≥粒度>0.30mm,35wt%;8mm ≥粒度>1mm,25wt%;粒度>8mm,15wt%;

所述粉料由鎂砂40份、硅化鉬15份、硼化鈦1份、納米二氧化硅10份組成;

其中:鎂砂粉料的純度97%以上,按下述粒度級配配制成:5mm≥粒度>2mm, 15wt%;2mm≥粒度>1mm,48wt%;1mm≥粒度>0.05mm,25wt%;0.05mm≥粒度,12wt%;硅 化鉬粉料的純度95%以上,按下述粒度級配配制成:0.05mm≥粒度≥0.03mm,80wt%; 0.03mm>粒度,20wt%;硼化鈦粉料的純度95%以上,按下述粒度級配配制成:0.15mm≥粒 度≥0.075mm,25wt%;0.075mm>粒度≥0.04mm,45wt%;0.04mm>粒度≥0.028mm,30wt%;

納米二氧化硅的純度99.5%以上,粒度為60nm;

結合劑由純度為99%以上的甲基乙烯基硅油15份、純度為99.5%以上的有機硅樹 脂20份組成;

添加劑由純度為99%以上的木質素磺酸鎂4份作為分散劑,硅粉、鋁粉、碳化硼按 重量比60:30:20的混合物1份作為抗氧劑,混合后的抗氧劑的平均粒度≤0.08mm,聚四氟乙 烯纖維3份作為防爆纖維組成。

實施例3:

本發明環保無鉻耐磨搗打料,主要由以下重量份原料組成:骨料55份,粉料45份, 結合劑10份,添加劑4份;

骨料由碳化硅18份、石墨15份、ZTA陶瓷50份組成;

其中:碳化硅骨料的純度95%以上,并以酸洗的方式進行了凈化處理,按下述粒度 級配配制而成:1.18mm≥粒度>1.00mm,20wt%,0.85mm≥粒度>0.72mm,30wt%,0.30mm≥ 粒度>0.19mm,30wt%,0.075mm≥粒度>0.062mm,20wt%;石墨骨料的純度98%以上,按下 述粒度級配配制成:粒度<0.19mm,30wt%;1mm≥粒度≥0.19mm,42wt%;5mm≥粒度>1mm, 10wt%;8mm≥粒度>5mm,10wt%;10mm≥粒度>8mm,8wt%;ZTA陶瓷骨料的純度95%以上, 按下述粒度級配配制成:0.30mm≥粒度≥0.20mm,30wt%;1mm≥粒度>0.30mm,35wt%;8mm ≥粒度>1mm,20wt%;粒度>8mm,15wt%;

粉料由鎂砂50份、硅化鉬10份、硼化鈦3份、納米二氧化硅8份組成;

其中:鎂砂粉料的純度97%以上,按下述粒度級配配制成:5mm≥粒度>2mm, 15wt%;2mm≥粒度>1mm,45wt%;1mm≥粒度>0.05mm,25wt%;0.05mm≥粒度,15wt%;硅 化鉬粉料的純度95%以上,按下述粒度級配配制成:0.05mm≥粒度≥0.03mm,70wt%; 0.03mm>粒度,30wt%;硼化鈦粉料的純度95%以上,按下述粒度級配配制成:0.15mm≥粒 度≥0.075mm,20wt%;0.075mm>粒度≥0.04mm,55wt%;0.04mm>粒度≥0.028mm,25wt%;

納米二氧化硅的純度99.5%以上,粒度為55nm;

結合劑由純度為99%以上的含氰硅油12份、純度為99.5%以上的酚醛樹脂23份組 成;

添加劑由純度為99%以上的萘磺酸縮合物3份作為分散劑,硅粉、鋁粉、碳化硼按 重量比55:35:15的混合物2份作為抗氧劑,混合后的抗氧劑的平均粒度≤0.08mm,聚四氟乙 烯纖維2份作為防爆纖維組成。

實施例4:

本發明環保無鉻耐磨搗打料,主要由以下重量份原料組成:骨料50份,粉料50份, 結合劑15份,添加劑4份;

骨料由碳化硅20份、石墨10份、ZTA陶瓷50份組成;

其中:碳化硅骨料的純度95%以上,并以酸洗的方式進行了凈化處理,按下述粒度 級配配制而成:1.18mm≥粒度>1.00mm,20wt%,0.85mm≥粒度>0.72mm,35wt%,0.30mm≥ 粒度>0.19mm,25wt%,0.075mm≥粒度>0.062mm,20wt%;石墨骨料的純度98%以上,按下 述粒度級配配制成:粒度<0.19mm,25wt%;1mm≥粒度≥0.19mm,40wt%;5mm≥粒度>1mm, 15wt%;8mm≥粒度>5mm,12wt%;10mm≥粒度>8mm,8wt%;ZTA陶瓷骨料的純度95%以上, 按下述粒度級配配制成:0.30mm≥粒度≥0.20mm,30wt%;1mm≥粒度>0.30mm,30wt%;8mm ≥粒度>1mm,30wt%;粒度>8mm,10wt%;

粉料由鎂砂40份、硅化鉬15份、硼化鈦5份、納米二氧化硅5份組成;

其中:鎂砂粉料的純度97%以上,按下述粒度級配配制成:5mm≥粒度>2mm, 15wt%;2mm≥粒度>1mm,45wt%;1mm≥粒度>0.05mm,25wt%;0.05mm≥粒度,15wt%;硅 化鉬粉料的純度95%以上,按下述粒度級配配制成:0.05mm≥粒度≥0.03mm,70wt%; 0.03mm>粒度,30wt%;硼化鈦粉料的純度95%以上,按下述粒度級配配制成:0.15mm≥粒 度≥0.075mm,20wt%;0.075mm>粒度≥0.04mm,50wt%;0.04mm>粒度≥0.028mm,30wt%;

納米二氧化硅的純度99.5%以上,粒度為50nm;

結合劑由純度為99%以上的甲基苯基硅油15份、純度為99.5%以上的酚醛樹脂20 份組成;

添加劑由純度為99%以上的萘磺酸縮合物4份作為分散劑,硅粉、鋁粉、碳化硼按 重量比50:30:20的混合物3份作為抗氧劑,混合后的抗氧劑的平均粒度≤0.08mm,聚四氟乙 烯纖維3份作為防爆纖維組成。

實施例5:

本發明環保無鉻耐磨搗打料,主要由以下重量份原料組成:骨料55份,粉料45份, 結合劑15份,添加劑5份;

骨料由碳化硅15份、石墨20份、ZTA陶瓷55份組成;

其中:碳化硅骨料的純度95%以上,并以酸洗的方式進行了凈化處理,按下述粒度 級配配制而成:1.18mm≥粒度>1.00mm,20wt%,0.85mm≥粒度>0.72mm,30wt%,0.30mm≥ 粒度>0.19mm,30wt%,0.075mm≥粒度>0.062mm,20wt%;石墨骨料的純度98%以上,按下 述粒度級配配制成:粒度<0.19mm,30wt%;1mm≥粒度≥0.19mm,42wt%;5mm≥粒度>1mm, 10wt%;8mm≥粒度>5mm,10wt%;10mm≥粒度>8mm,10wt%;ZTA陶瓷骨料的純度95%以 上,按下述粒度級配配制成:0.30mm≥粒度≥0.20mm,30wt%;1mm≥粒度>0.30mm,35wt%; 8mm≥粒度>1mm,20wt%;粒度>8mm,15wt%;

粉料由鎂砂55份、硅化鉬15份、硼化鈦5份、納米二氧化硅10份組成;

其中:鎂砂粉料的純度97%以上,按下述粒度級配配制成:5mm≥粒度>2mm, 15wt%;2mm≥粒度>1mm,45wt%;1mm≥粒度>0.05mm,25wt%;0.05mm≥粒度,15wt%;硅 化鉬粉料的純度95%以上,按下述粒度級配配制成:0.05mm≥粒度≥0.03mm,65wt%; 0.03mm>粒度,35wt%;硼化鈦粉料的純度95%以上,按下述粒度級配配制成:0.15mm≥粒 度≥0.075mm,25wt%;0.075mm>粒度≥0.04mm,55wt%;0.04mm>粒度≥0.028mm,20wt%;

納米二氧化硅的純度99.5%以上,粒度為60nm;

結合劑由純度為99%以上的含氰硅油15份、純度為99.5%以上的有機硅樹脂22份 組成;

添加劑由純度為99%以上的木質素磺酸鎂2份作為分散劑,硅粉、鋁粉、碳化硼按 重量比55:35:15的混合物2份作為抗氧劑,混合后的抗氧劑的平均粒度≤0.08mm,碳纖維2 份作為防爆纖維組成。

按照實施例1~5中的配方將各組分加入攪拌機攪拌,得到各實施例的搗打料。在 施工時將無鉻搗打料切成小塊,小心裝填到所需襯里表面的適當的部位,每次加料厚度不 超過20mm,用橡皮錘搗打,錘頭與錘頭重疊2/3,往復搗打2~4遍,反復搗打密實,無空隙。特 別注意在管件四周將搗打料充分填滿。施工完畢,即可投入使用,無需陰干、烘爐。

另外,將各實施例制成的搗打料各取6塊與進口SiC 85P搗打料進行檢測,檢測結果 如表1所示:

表1本發明各實施例的無鉻搗打料的性能測試結果

從以上實施例與表1的結果可以看出本發明的無鉻搗打料在體積密度、線變化率、 抗折強度、耐壓強度、耐磨性方面都與進口的SiC 85P搗打料性能相當,甚至有些性能超過了 進口SiC 85P搗打料;根據GB/T 50474-2008隔熱耐磨襯里技術規范中規定,高耐磨A級搗打料 耐磨量≤6cm 3,耐磨量越小,耐磨性越好;因此,本發明的無鉻耐磨搗打料配方環保,耐磨性 能達到高耐磨A級,使用壽命得到提升。

本發明按照上述實施例進行了說明,應當理解,上述實施例不以任何形式限定本 發明,凡采用等同替換或等效變換方式所獲得的技術方案,均落在本發明的保護范圍之內。

發明人:翟劍 翟娟 當前權利人:江蘇寶石耐熱科技發展有限公司

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