YC系列高温耐火胶泥的研制与应用.doc

YC系列高温耐火胶泥的研制与应用 马俊茹 1 李学军1（1.山东铝业股份有限公司；1.中国铝业股份有限公司山东分公司 淄博255052） 摘要：为了适应工业窑炉耐火（砖）内衬砌筑的需要，以使砌体整齐和负荷均衡，同时增加砌体的高温整体强度，进而延长耐火砖的使用寿命，提高工业窑炉的运转率。我们研制了一系列施工性能好，且从常温到高温均有良好性能的耐火泥浆，并已取得工业试验的成功。此泥浆可广泛使用于工业窑炉、热工窑炉和专业窑炉耐火砖及其定型耐火材料的砌筑施工。关键词：高温耐火胶泥 窑炉 耐火内衬 砌筑1. 前言：耐火泥浆是由粉状物料和结合剂组成的供调制泥浆用的不定型耐火材料，主要用作砌筑耐火砖砌体和接缝及涂层材料。当作为接缝隙材料进行各种定型耐火制品的砌筑时，其质量优劣对砌体的质量有相当大的影响，它可以调整砖尺寸的误差和不规则的外形，以使砌体整齐和负荷均衡，它的高温性能的好坏，直接决定高温内衬砌体的整体性能.同时，性能优良的耐火泥浆能抵抗外力的破坏和防止气体、熔融液体的侵入。当作为涂料时，其质量的好坏对保护层是否能使底层充分发挥其应有的效果和延长使用寿命有极密切的关系。作为砌筑用耐火泥浆大多是用耐火混合粉料和水（或水溶液）调制而成，它应具有以下性能：1.1应具备良好的流动性和可塑性，以便于施工；1.2在施工后和使用时的各温度阶段应有必要的粘结性，以保证与砌体或底层结为整体，使之具有抵抗外力和耐气、渣侵蚀的作用；1.3应具有与砌体或底层材料相同或相当的化学组成，以避免耐火泥处先损毁和避免因不同材质而造成危害的化学反应；1.4应具有与砌体或底层材料相近的热膨胀性或收缩性，以免互相脱离和引起泥层破裂；1.5体积要稳定，以保证砌体和保护层的整体性和严密性。2. 现状分析：山东铝业公司现有氧化铝回转窑（包括回转式冷却机）15条，水泥窑3条，石灰竖窑7条，氧化铝沸腾焙烧炉2台，炭素煅烧炉3台，另外其它工业锅炉、电炉、淬火炉20余台。这些工业窑炉耐炎内衬砌砖用的耐火泥浆种类繁多，使用温度和气氛各异，造成了施工的不便，而且过去沿用的一些泥浆并不能完全满足施工和砌体及设备内衬高温性能的需要，影响了设备的运转周期，也影响了产品的产量和质量，所以研制一种各温度阶段均适用而且施工性能良好的耐火泥浆是非常必要的。3. 研制过程：3.1粉状物料的研制：回转窑砌体球形顶及一些炉体的顶部不仅要求所砌筑耐火泥浆具有较高的高温强度，较小的高温膨胀，而且要求要有较高初凝强度及低温强度，以满足施工的需要及各窑炉部位的需要。过去使用的一些泥浆存在高温性能较高，低温性能差、施工性能差的缺陷，影响了砌体的整体强度。为解决这一问题，我们采用调节颗粒级配。通过调整较大颗粒、中颗粒、细粉等耐火粉状料比例，并通过多次试验，找到了各粒度粉料的最佳加入量。我们选用的是山西阳泉特级矾土熟料，Al2O3含量高，烧结完全，结构致密，体积密度高。指标如下： 含量 粒度Al2O3（%）Fe2O3（%）TiO2（%）CaO+ MgO（%）K2O+Na2O（%）体积密度（g/cm3）吸水率（%）180目881.64.00.50.43.1480目802.14.10.50.62.95540目70802.00.60.52.86经数次试验，我们找到较为合理的颗料级配，各颗粒尺寸的特级矾土熟料加入量为（占粉料的重量比）：180目加入75%，80目加入12%，40目加入5%。加入5%的40目较大粉料后，对改善回转窑砌体的施工性能有很好的效果。在山东铝业公司几条回转窑内衬的施工中，使用新胶泥效果良好。为增加耐火泥浆的高温烧结性能，在粉料中我们加入了325目超微粉。经多次试验，其最佳加入量为粉料量的35%；同时为抵消泥浆高温收缩，我们加入了适量的膨胀剂，加入量为35%。3.2结合剂的研制：粉料制备以后，须要求耐火泥浆在各温度下，均具有较快的硬化速度和较高的强度，我们采用液态改性泡花碱为主要成分的混合液，做泥浆的化学结合剂。泡花碱低温、中温性能较好，但高温性能差。为此，我们加入一些化学试剂对其进行改性，使其高温性能有了很大提高。并经数次试验，当混合液的浓度大于1.18g/cm3时，泥浆性能最好。3.3其它加入物：因为泥浆中电位的存在，造成泥浆中颗粒表面吸附力较强，泥浆流动性较差，粘度较大，不易施工。所以在泥浆中必须加入分散剂来提高泥浆的流动性。但分散剂的加入量是有限的，因为分散剂加入量过大时，过剩的分散剂分子填充于颗粒间，空间位阻增大，使粒子中的正负电荷失去平衡，泥浆的粘度反而增大。经过多次试验，我们加入分散剂的量为0.2%(外加)。4. 新研制泥浆的化学性能：（见下表）YC1型耐火泥浆YC2型耐火泥浆备注粉状组成Al2O3%，不小于7580SiO2%， 不大于1512混合溶液比重（g/3）1.221.30抗折强度(Mpa)常温干燥48h7.548.2111024h9.519.628003h9.6710.1410003h11.3011.6砖断14003h11.8612.53砖断线膨胀与收缩率(%)0.210.17注：国标规定的耐火泥浆的抗折强度在1.01.3Mpa之间。 5. 工业使用：山东铝业公司万成公司与装备部共同研制成功的YC系列泥浆最先应用于山东铝业公司4500mm的6#熟料窑65m耐火砖的砌筑，施工性能良好,2003年12月1日施工完毕，点窑至今运转120天，其间，因机械停窑观察，砌体整体性能良好，与过去用其它类型泥浆做同时间磨损度比较，用新研制泥浆后耐火砖的磨损率减少了1020%，有效地保护了砌体，延长了运转周期，经有关部门同意我们已逐步在山东铝业公司所有窑炉内衬砌筑中使用。参考文献:1. 祝洪喜，不定型耐火材料；2. 耐火材料实用手册，冶金工业出版社。通讯地址：山东省淄博市五公里路1号，山东铝业股份有限公司装备能源部 作者简介： 马俊茹（1964），