《锅炉、窑炉内衬高强高铝浇注料制造工艺配方精选汇编》

   锅炉、窑炉专用高铝浇注料制造、工艺配方，耐火材料科研院校、著名公司技术工艺配方汇编

【资料内容】 锅炉、窑炉内衬高强高铝注料配方精选汇编

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          高铝高强浇注料：是低水泥浇注料的一种，水泥含量低于8%。与普通耐火浇注料不同的是，基质中大部分的铝酸钙水泥被（埃肯）超微粉取代，同时配合加入适量的添加剂，达到并超过普通水泥浇注料的浇注料的搅拌用水量只有普通浇注料的二分之一左右，因而提高了浇注料的密实度，气孔率减小。成型养护后，生成的水泥水化物少，在加热烘烤时，不存在大量的水分外泄，降低中温强度的情况，而是随着温度升高，材料逐渐烧结，强度不断提高性能的一种产品。它的主要特点如下：、浇注料中的水泥含量低，也就是氧化钙含量低，减少了材料中低熔物的产生，从而提高了产品的耐火度，高温强度以及耐渣性。主要应用在冶金、机械制造、石油化工、建材等行业的工业窑炉上，效果较好。
       

        随着我国经济的飞速发展,各行业对铝材的需求急剧增加,全国各地新建及改扩建熔铝炉的数目大幅度上升,反射炉是目前铝加工行业最主要的熔炼炉,因其具有容量 大热效率较高操作较易等特点而被广泛应用，随着反射炉的不断大型化和强化冶炼，对作为内衬的耐火材料的提出了更为苛刻的需求。耐火材料的质量和性能成为直 接影响炼铝工业产品质量、生产成本的较为关键的因素。目前国内耐火材料的制造及配方工艺、已经达到国际先进水平。为了让生产企业及时掌握国内外耐火材料新技术 发展、制造、工艺配方资料情报，做好新技术产品优化和开发新产品工作，北京恒志信科技发展公司组织有关专家收集整理的本篇新技术汇编专集。

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《锅炉、窑炉内衬高强高铝浇注料制造工艺配方精选汇编》

掌握优秀工艺配方 生产出高品质耐火产品 必备资料

        《锅炉、窑炉内衬等高强高铝浇注料配方制备技术汇编》资料收录了国内科研院校、研究单位、生产企业的优秀新技术工艺配方

      例如：

  ★ 武汉科技大学研制轻量刚玉耐火骨料配方及其制备方法。所制备的轻量刚玉耐火骨料具有体积密度小、闭口气孔率高和抗熔渣侵蚀能力

      强的特点。

  ★ 中国科学院过程工程研究所研制一种以高铝粉煤灰为单一铝源，烧结合成高铝质耐火砖用莫来石骨料配方制备技术，以固体废弃物高铝

      粉煤灰为原料配方制备技术无需添加额外的铝源，具有原料来源广泛、生产成本低、环境效益显著的优点，烧结得到的莫来石骨料满足

      高铝质耐火砖用原料的国家标准，具备一定的市场优势。

  ★ 北京科技大学研制用于精炼钢包工作衬的含碳浇注料配方制备技术该浇注料中引入石墨后，则材料内部在高温使用条件下气氛变为还原

      性气氛，不但提升了该浇注料的高温性能，同时也抑制了精炼渣向浇注料内部的渗透，大大改进了该浇注料的高温使用性能。

  ★ 辽宁科技大学研制高强度铁沟摆动溜嘴浇注料配方及其制备方法，在1400℃高温条件下，能够承受铁水的冲击。采用硅灰替代耐火水

      泥，避免了在高温状态下具有低熔特性的钙黄长石生成，提高了浇注料的高温强度；利用红柱石细颗粒，在高温下转化为莫来石，也增

      加了浇注料的高温强度；采用复合结合剂，解决了常温强度低、凝固慢、脱模时间长等难题。

  ★ 中南大学研制铁水包用耐火浇注料配方制备技术，一种使用寿命长、抗渣性强、具有一定的脱硫效果、生产成本低的铁水包用耐火浇注

      料配方制备技术不仅适用于渣偏碱性的铁水包，还是用于粘度较大的酸性渣的铁水包，使其发生侵蚀，减少粘渣。另外，碱性材料具有

      脱硫效果。

  ★ 西安建筑科技大学研制强碱环境用耐火浇注料结合剂的制备方法，采用同一原料配方制备技术该粘结剂制作的耐碱浇注料配方制备技术

      110℃烘干后抗折粘结强度比水玻璃作结合剂高出60％以上，浇注料耐火度高出水玻璃浇注料350℃以上。其施工和高温性能明显优于水

      玻璃浇注料配方技术工艺。

  ★ 日本旭硝子陶瓷株式会社研制轻型且导热系数低、也还能充分地确保强度的适合用作耐火物的原料的轻型耐火骨料。轻型耐火骨料是将   

      Al₂O₃成分和ZrO₂成分作为必须成分的氧化铝-氧化锆质的耐火骨料配方制备技术其由空心颗粒构成，Al₂O₃成分和ZrO₂成分的总量为

      96质量％以上。

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解决技术难题 提高产品质量 必备资料

                     《锅炉、窑炉内衬等高强高铝浇注料配方制备技术汇编》中每项新技术工艺配方，是针对现有技术的改进和提高，解决方案和办法。

              例如：

           ★ 如何解决了传统氧化物骨料污染铝合金熔液的技术问题？

           ★ 如何解决不加入硅灰，也能保证在低加水量的条件下，浇注料流动性不致变差，达到自动摊平；试样烧后收缩较大及过烧的问题？ 

           ★ 如何解决解决长期困扰氧化球团工艺提升的回转窑窑衬剥落的技术难题？

           ★ 如何解决延长窑衬的使用寿命，降低了窑衬维修次数和球团生产成本问题？

           ★ 如何解决是现有钢包包底工作层浇注料的使用寿命较短，不能很好地适应各种作业环境，且成本高问题？ 

           ★ 如何解决了现有Al₂O₃-SiC-C质浇注料的抗氧化性能差、抗铁水侵蚀和抗渣侵蚀差的问题？

           ★ 如何解决了常温强度低、凝固慢、脱模时间长等难题？ 

           ★ 如何解决了目前高铝质和刚玉质浇注料高温强度低，高温下易剥落、开裂，耐磨耐碱、氯、硫侵蚀性能差的问题？ 

           ★ 如何解决了透气砖、流钢通道、座砖与包底耐火材料结合难、易渗钢等问题？ 

           ★ 如何利用预先高温处理的原料，解决非高温应用的烧结问题？ 

           ★ 如何解决了目前高铝质和刚玉质浇注料中温强度低，耐磨耐碱、氯、硫侵蚀性能差的问题？

           ★ 如何解决传统耐火浇注料的中温强度降低和高温强度不高的问题？

           ★ 如何解决在高纯铝精炼、熔解、保温过程中炉衬材料对高纯铝熔液的污染问题？

           ★ 如何克服现有不粘铝材料虽然对于通常的铝合金具有一定的抗铝侵蚀效果，但是对于铝液成分的影响和污染达不到高纯铝的高纯净要求的问题？

           ★ 如何克服了现有技术热震稳定性差，成本高的问题？

           ★ 怎样克服现有技术高温下会与铝合金液粘结，并会将耐火材料中的硅、铁等杂质释放到铝合金液中的问题？

           ★ 如何提高产品的体积密度，增加耐压强度，使用寿命大大的提高的技术问题？

    《锅炉、窑炉内衬高强高铝浇注料制造工艺配方精选汇编》

                耐火材料生产与研制企业可以通过这些技术资料，了解竞争对手的技术水平、跟踪最新技术发展动向、提高研发起点、加快产品升级和防范知

          识产权风险，为自主创 新、技术改造、产业或行业标准制定和实施“走出去”战略发挥重要作用。也是新产品引进、投资决策的重要依据。

    高强度、抗热震性能优良

     不被铝液润湿的高铝浇注料的技术

   【主要技术存在的问题】

   铝熔炼炉是铝深加工熔化铝水并进行铝合金化处理的一个重要的高温设备，其耐火炉衬的质量直接关系到铝合金成分的控制和炉体运行的安全。铝熔炼炉内铝液和铝合金化的温度虽然只有700-900℃，但金属铝及铝合金中的读与锋等活性很高，很容易与耐火材料中的一些组分相反应而受到耐火材料污染;铝熔液在750℃时的粘度仅为0.104Pa•s，与20℃时水的粘度(0.1Pa•s)相当接近，很容易润湿耐火材料并向其内部渗透，破坏耐火材料结构。

   随着我国电解铝工业和铝深加工工业的快速发展，有色行业生产大型铝合金板链，以及进一步深加工铝板带、铝箔等产品对铝合金成分的控制精度要求高，作为铝合金深加工项目关键设备的大型铝熔炼炉耐火内衬材料对铝合金成分的控制起着重要作用，因此，对其所用的耐火炉衬材料提出了更为苛刻的要求，不能被铝液润湿和反应以及污染铝液。

   浇注料由于具有制作工艺简单、生产效率高、生产过程中没有高耗能和排放、施工效率高、整体性好、寿命长及安全性高等优点，逐渐取代烧成砖制品广泛应用于越来越多的高温领域。高铝浇注料由于适用性强是各高温工业设备最广泛采用的浇注料。然而，传统的耐火材料，不论是烧成砖制品还是浇注料等，均易被铝液润湿，渗透和侵蚀，污染铝液，这些材料不适合用于铝熔炼炉上。

   根据我们的研究，浇注料中的A1₂0₃含量越高，越不易和铝液反应，抗铝液的渗透和侵蚀性就越强，因此用于铝工业炉中和铝液接 触浇注料的

A1₂0₃含量均要求在75%以上，但这些材料还是被铝液泪湿，耐火衬体开裂后容易渗铝漏铝。因此要根本解决此问题，就要使得浇注料不被铝液润 湿，不润湿也就不存在铝液对耐火材料的渗透和侵蚀。

   在国内外有一些文献报道，在传统的浇注料中添加不被铝液润湿剂，如SiC，Si₃N₄，Cr₂0₃，BaS0₄，CaS0₄，CaF₂等，这些少量添加物添加后由于在浇注料基体中均化不够不能完全根本有效的解决铝液对浇注料润湿问题，而且选用是A1₂0₃含量较高，Si0₂含量较低的浇注料作为研究对象。是将不润湿剂在浇注料基体中充分均化，这样生产出的A1₂0₃含量从40%到90%浇注料在850℃均完全不被铝液润湿，抗铝液渗透和侵蚀非常优异。
 
  【最新技术研制进展】
   据恒志信网消息：国内新研制一种不被铝液润湿的高铝浇注料的制备方法。采用该制备方法生产的A1₂0₃含量从40%到90%的耐火浇注料对铝液的不润湿性均得到显著增强，抗铝液侵蚀性得到显著改善，可满足混合铝液、熔铝和铝合金化处理的熔铝炉的洁净和长寿的要求。

  【采用新技术新配方具有如下特点】
   技术选用BaS0₄和Na₃AIF₆复合型抗铝液润湿剂有以下创新点， 
   (1)BaS0₄可以捕获浇注料的游离的Si0₂，提高浇注料的不被铝液润湿和侵蚀性，但单独加入时效果并不好，通过选择复合的抗铝液润湿剂，BaS0₄为抗铝液润湿剂，Na₃AIF₆熔点只有1025℃，通常用作助熔剂，利用Na₃AIF₆熔点低的特点，在高铝浇注料中可和BaS0₄、Si0₂和CaO等可形成低熔点液相，促进浇注料中游离的Si0₂捕获，显著提高浇注料的不被铝液润湿性;

   (2)形成的少量低熔点液相可促进浇注料在低温下如700~900℃烧结，赌塞并降低浇注料的气孔，有效地阻止铝液进入浇注料内部。采用抗铝液润湿剂和浇注料的高铝细粉进行共磨，然后再和浇注料的其他成分混合均匀，实验表明不经过均化处理，浇注料基体抗液润湿性不能得到根本改善。不被铝液润湿剂，小于1%不能防铝液润湿的目的，大于6%将会严重影响浇注料的施工和高温性目色。

   采用抗铝液润湿剂和浇注料的高铝细粉进行共磨:抗铝液润湿剂对于这类浇注料至关重要，但由于加入量少、表面活性也不高、传统浇注料的生产方法仅采用强制搅拌 和分散剂不足以使抗铝液润湿剂有效均匀地分散浇注料的基体中;采用将抗铝液润湿剂和高铝细粉先进行共磨，然后再和浇注料其他组分混合，使得少量的抗铝液润湿剂在浇注料基质中充分均化，达到整个浇注料基体不被铝液润湿的目的。

   实验表明不经过均化处理，浇注料基体抗液润湿性不能得到根本改善。抗铝液润湿剂加入量小于1% 不能起到防铝液润湿的目的，大于6%将会严重影响浇注料的施工和高温性能。浇注料与传统浇注料相比，不论是40%A1₂0₃含量的浇注料还是90%A1₂0₃含量的浇注料，完全不被铝液润湿，抗铝液渗透和侵蚀性能均大幅度提高。

   浇注料己在大型铝熔炼炉(最大容量100吨)的池底、池壁上得到了应用，具有足够的强度、抗热震性能优良、体积稳定性好、化学稳定性好，关键是抗铝液润湿，不影响铝液成分，使用寿命长(目前使用寿命近5年，预计寿命可达8年以上)。

  【配方制备方法】部分摘要
   一种不被铝液润湿的高铝浇注料的制备方法
   制备A1₂0₃含量40~55%的耐火浇注料。浇注料的组成为
   焦宝石颗粒63wt% ，
   焦宝石细粉16wt%，
   氧化硅微粉5wt%，
   抗铝液润湿剂6wt% (BaS0₄ 4.8wt%, Na₃AIF₆ 1.2wt%)，
   纯铝酸钙水泥10wt%，
   外加三聚磷酸钠0.15%，
   外加六偏磷酸钠O.05wt%       
   先将焦宝石细粉、BaS0₄和Na₃AIF₆按16wt%:4.8wt%:1.2wt%进行共磨均化25分钟，再将共磨均化料按焦宝石细粉、BaS0₄和Na₃A1F₆在浇注料中共占的比例和浇注料中的其它组分用强制搅拌机混合均匀，即制备出不被铝液润湿的高铝浇注料。

   浇注料外加8.7wt%水温练均匀，经振动浇注成型。在室温条件下养护24小时脱模，

   (1)制备的浇注料经性能检测:A1₂0₃含量40.89%, 110℃X24h后，
       抗折强度10.2MPa，
       耐压强度58.3MPa，
   

   (2)体积密度，2.27g/cm3;800℃X3h后，
       抗折强度9.8MPa，
       耐压强度62.8MPa，

   (3)线变化率，-0.6%;1100℃X3h后，
       抗折强度12.3MPa，
       耐压强度68.4MPa，

   (4)线变化率，-0.12%;850℃X72h完全不被铝液涧湿，抗铝液侵蚀性能优异，具有优异的抗铝液侵蚀性能。

   【资料描述】

                                   抗蠕变性、强度高

             硅复合超低蠕变高铝浇注料

      【技术背景】
    不定形耐火材料是指由合理级配的粒状和粉料状与结合剂共同组成的不经成型和烧成而直接供使用的耐火材料。不定形耐火材料由于具有生产设备投资少、生产率高、无烧成过程的高燃耗和排放问题、可机械化施工、使用灵活、无砖缝、安全性高等优点，因而在世界各国得到了快速的发展，产量逐年增加，新品种和新的施工方法也不断涌现。

    目前，不定形耐火材料的产量在整个耐火材料中所占的比例，己成为衡量耐火材料行业技术发展水平高低的重要标志。

    而不定形耐火材料中用量最大、应用广泛的一类就是浇注料，按照材质划分，浇注料中又以高铝质浇注料应用最广、产量最大。高铝质浇注料是指三氧化二铝的含量不小于48%的一类耐火浇注料，该浇注料以原料来源丰富、性能优良，被广泛应用于各种高温工业窑炉，其使用寿命一般为5~7年，其损坏形式主要是剥落，剥落的原因是高铝浇注料长期在高温以及自身荷重的情况下体积变形大，产生裂纹，从而导致掉落，即材料的抗蠕变性大。

    但是对于高炉、热风炉等大型窑炉均使用低蠕变砖，寿命可延长至15~20年，而对于浇注料的抗蠕变性则涉及很少，对如何降低高铝浇注料的蠕变率更是很少有文献报道。

    因此，对如何提高高铝浇注料在各种工业窑炉的使用寿命，研究低蠕变高铝浇注料是很有必要的。

    截止目前，传统降低蠕变的方法是通过添加三石(蓝晶石、硅线石、红柱石)或石英，利用这些物相自身或与A1₂0₃源反应生成莫来石的膨胀反应，来补偿耐火材料长时间在高温及载荷作用下的体积收缩。

    采用添加石英降低蠕变性能的方法，其优点在于比较便宜，与三石类添加剂相比，所提供的Si0₂的活性较小，能够适当延长Si0₂与A1₂0₃源之间的莫来石化反应。其缺点在于对体系中的Si0₂源属于一次性提供，当温度达到莫来石化温度时，反应较为剧烈，使得膨胀反应难以控制，材料内部存在较大应力，甚至会导致结构破坏。一旦Si0₂源消耗尽，材料就会收缩，对稳定材料体积不具有长效性。

    采用添加三石类矿物降低蠕变性能的方法，其优点在于原料来源丰富，膨胀量大小可以调整，并且可以利用二次莫来石化进一步提高抵抗收缩的能力。在定形制品中，蓝晶石、红柱石、硅线石均有应用。由于运形制品常采用机压成型，高温收缩通常较小，因此主要以硅线石和红柱石为添加物。

    对于浇注料而言，采用浇注成型，必须加入满足成型所需流动性的水，因此高温收缩大，宜选用膨胀量大的蓝晶石和硅线石。而蓝晶石的转变温度为1300℃-1350℃,伴随有16-18%的体积膨胀，反应剧烈且不具有长效性，困此难以控制，不能达到改善浇注料抗蠕变性的目的。

    硅线石的膨胀量较小，为7~8%，与蓝晶石相比更易控制。但其缺点在于反应温度较高，约为1450℃以上，对改善低于此工作温度的高铝浇注料的蠕变性效果不理想，因此也难以奏效。

    有研究表明，硅线石的粒度越细，其莫来石化开始温度会有所提前，但效果有限，且成本将大幅度提高，可实践性较低。此外，三石类矿物通常含有较多的K₂0、Na₂0、Fe₂0₃、Ti0₂等杂质，引入过多杂质对材料的

高温性能非常不利。因而，为了耐火材料行业的快速发展，迫切需要研究开发一种成本合理、可实践性的具有低蠕变性能的高铝浇注料。

      【国内最新技术研制进展】      

    国内某大型科技企业最近研制出一种硅复合超低隔变高铝浇注料配方制备技术，新产品硅复合超低蠕变高铝浇注料具有良好的体积稳定性、抗蠕变性、强度高等优点，浇注料用于各种工业窑炉，其使用寿命在原来的基础上可延长1~3年，即使用寿命可达到6~10年。生产方法与普通浇注料的生产方法相同。

       【技术效果或优点】
  1、采用添加Si粉的方法来达到降低高铝浇注料的蠕变性能，

         该方法具有以下几点优点:
        (1)、在添加Si的体系中，Si0₂的来源属于间接提供，膨胀反应将由Si氧化和莫来石化两个反应进行控制，因此可控制性更强。可在长时间内达到保证耐火材料微膨胀的要求，从而保证了耐火材料在更长的服役期内均具有优良的抗蠕变性。

        (2)、Si在高温下氧化时首先反应生成SiO气体，SiO气体将沿气孔向外扩散，当扩散至材料表面氧分压较高的区域，SiO被氧化成Si0₂并沉积在材料表面，氧化生成的Si0₂又与基质中的A1₂0₃发生反应，形成莫来石，伴随一定的体积膨胀，从而在材料表面形成一层致密层，对提高材料的高温性能较为有利。

        (3)、Si在800℃左右即开始氧化，生成的Si0₂具有高活性，可与A1₂0₃在中温就开始反应生成莫来石，产生微膨胀，可保证浇注料在整个中高温范围内均具有良好的体积稳定性。

  2、所用Si粉更适宜选用较粗粒度的产品，对于成本控制比较有利。

  3 、产品硅复合超低蠕变高铝浇注料具有良好的体积稳定性、抗蠕变
性、强度高等优点，

  4 、产品硅复合超低蠕变高铝浇注料具有较低的蠕变率，其蠕变指标
为1350℃x50h，<0.2%。将浇注料用于各种工业窑炉，其使用寿命在原
来的基础上可延长1-3年，即使用寿命可达到6-10年。

      【耐火砖配方和制备方法 】部分摘要

     采用的原料

                      二级矾土中A1₂0₃含量≥65%,
           Si0₂含量≥10%,
                      Fe₂0₃含量≤2%；
           原料特级矾土中A1₂0₃含量≥85%,
           Si0₂含量为7.48%,
                      Fe₂0₃含量≤2%；
           原料Si0₂微粉中Si0₂含量≥92%,
                      Fe₂0₃含量≤0.2%；
           原料水合氧化铝中A1₂0₃含量≥85%,
                      Fe₂0₃含量≤0.2%；
           原料Si粉中Si含量≥95%,

         产品的理化指标如下：

       【资料描述】

    资料中详细一种硅复合超低隔变高铝浇注料，生产技术工艺及应用、配方制备方法、性能测试数据，解决现有技术所存在的问题等等。