一種硅溶膠結合剛玉-碳化硅質濕式噴射料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于不定形耐火材料技術領域。具體涉及一種硅溶膠結合剛玉-碳化硅質 濕式噴射料，用于高爐爐缸、爐腹、爐腰內襯快速修復。
【背景技術】
[0002] 高爐冶煉過程中，爐缸、爐腹、爐腰耐火爐襯的破壞貫穿于一代爐役的始終。開爐 初期，在冷卻效果尚未很好發揮、未形成穩定的渣皮前，襯體承受爐料的機械沖刷，損壞較 快。在冶煉過程中，隨著鐵水及熔渣沿爐腹、爐缸周壁環流向鐵口、渣口，鐵水和熔渣對襯體 的沖刷愈加嚴重。同時鐵水的靜壓力及堿金屬鉀、鈉等在高溫環境下經氣化與襯體發生的 化學反應，導致襯體結構疏松，強化了其對襯體的滲透。上述沖刷、侵蝕和滲透最終導致襯 體的整體結構強度降低，最終被破壞。除此之外，鐵水的溫度高達1350°c~1450°C，爐殼的 溫度則不超過250°C，由此產生的溫度梯度必將在襯體內部產生巨大的熱應力，導致環形磚 襯產生橫向裂紋。
[0003] 高爐生產過程中，襯體不斷受到沖刷、侵蝕、滲透，易出現局部或大面積不均勻磨 損、剝落，導致冷卻壁燒壞、爐殼燒穿，嚴重影響高爐的正常運行。傳統的高爐爐襯中修、大 修工藝是將爐襯全部拆除并重新砌筑，恢復高爐正常生產的幾何尺寸爐型。該工藝費用高、 工期長，尤其中修尤為突出。與砌筑工藝相比，澆注施工相對簡單、工期縮短。但由于爐缸、 爐腹、爐腰部位形狀特殊，模具支設和振動施工困難，澆注施工也難以滿足該部位的工程需 求。干法和半干法噴涂造襯工藝則通過局部或全面噴涂修復被損壞的襯體，將爐型快速恢 復到合理結構（熱面幾何形狀）。該工藝可實現無模化施工、工期短，機械化程度高、勞動強 度低。但受限于材料性能和噴涂工藝自身，未能廣泛應用。
[0004] 現有技術中，耐火噴射料多為鋁酸鈣水泥結合的鋁硅系耐火材料。專利CN 101747070 B《耐火噴射澆注料》介紹了一種組份質量配比為：礬土顆粒25 %~45 %、礬土細 粉5%~20%、莫來石顆粒5%~30%、莫來石細粉5%~20%、剛玉細粉5%~25%、鋁酸 鈣水泥1 %~15%、硅微粉2%~8%、a -Al2O3微粉2%~10% Xr2O3微粉1 %~10%、SiC 粉2%~10%和復合外加劑0. 1 %~2. 5%的耐火噴射澆注料。該專利通過在Al2-SiO2-SiC 系耐火材料中加入結合劑鋁酸鈣水泥以及氧化鉻，形成粘附性好、回彈率低、無模具連續施 工厚度大、熱震穩定性好、抗侵蝕性能好的耐火噴射澆注料。該噴射澆注料為了提高附著性 能、單次噴射層厚度和強度，采用鋁酸鈣水泥結合劑；并添加氧化鉻以提高材料的抗酸、堿 侵蝕能力。但仍存在以下問題：1)鋁酸鈣水泥結合的噴射料初凝時間短、泵送施工保證性 差，易堵塞管道。緩凝劑雖可以延長初凝時間，但會顯著影響其高溫性能。2)鋁酸鈣水泥中 的CaO WAl2O3會與材料中的SiO 2反應生成低熔點礦物相鈣黃長石鈣（2Ca0 *A1 203 *2Si02) 和鈣長石（CaO ^Al2O3USiO2)等，導致高溫熱震穩定性、抗侵蝕性及熱態強度降低。3) 結晶水排出后會產生巨大的蒸汽壓力，為防止爐襯開裂，要求烘爐升溫速度慢、時間長，不 利于節能減排。4)Cr 2O3易與堿金屬氧化物反應生成六價絡化合物R2CrO4，進一步可形成 R 2 (Cr ? S) O4固溶體。R 2Cr04、R2 (Cr ? S) O4均為有毒水溶性物質，若殘留在廢棄的爐襯中，六 價鉻離子經雨水溶于地表水或地下水，將對水土資源環境造成永久的嚴重危害。
[0005]目前，尚無成功解決上述技術難題的可用技術方案和適用于上述條件的粘附性 好、能快速烘烤，強度高且熱震穩定性好、抗侵蝕性能好、施工性能佳的噴射料。

【發明內容】

[0006] 針對現有技術的上述不足，本發明的目的在于提供一種適用于高爐爐缸、爐腹、爐 腰內襯快速修復的硅溶膠結合剛玉_碳化硅質濕式噴射料。該噴射料具有粘附性好、回彈 率低、無模具連續施工厚度大、能快速烘烤，且熱震穩定性好、抗侵蝕性能好、施工性能佳、 環境友好的優點，可以有效解決現有技術中噴射料存在的不足。
[0007]為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：一種硅溶膠結合剛玉-碳化硅質 濕式噴射料，其特征在于由主原料和外加組份組成；
[0008]主原料及質量百分數為：
[0009]
[0010] 剛玉顆粒料、碳化硅顆粒料不同時為〇(最佳，當其中一個取〇時，另一個取最大 值）上述各主原料的質量百分數之和為100% ;
[0011] 外加組份及其所占上述主原料總質量的質量百分數為：
[0012] 抗氧劑（抗氧化劑）1. 0%~2. 5% (即抗氧劑的加入量為剛玉顆粒料、剛玉細粉、 碳化硅顆粒料、碳化硅細粉和氧化鋁微粉總質量的1. 0%~2. 5% )，
[0013]
[0014]本發明的原料均為現有技術的耐火材料原料產品。
[0015]按上述技術方案，所述的剛玉顆粒料符合以下要求：顆粒粒度分別由8mm~ 5mm (不含 5mm)、5mm ~3mm (不含 3mm)、3mm ~Imm (不含 1mm)、Imm ~0? 074mm (不含 0. 074mm)四種顆粒級配組成，四種顆粒級配在剛玉顆粒料中的質量百分數依次為10%~ 20%、20%~40%、20%~40%、20%~45%。
[0016]按上述技術方案，所述的碳化娃顆粒料符合以下要求：顆粒粒度分別由8mm~ 5mm (不含 5mm)、5mm ~3mm (不含 3mm)、3mm ~Imm (不含 1mm)、Imm ~0? 088mm (不含 0. 088mm)四種顆粒級配組成，四種顆粒級配在碳化娃顆粒中的質量百分數依次為10%~ 20%、20%~40%、20%~40%、20%~45%。
[0017] 按上述技術方案，所述的剛玉細粉的粒度< 0. 074mm。
[0018] 按上述技術方案，所述的碳化娃細粉的粒度彡0. 088mm。
[0019] 按上述技術方案，所述的氧化鋁微粉的粒度<2 ym和<5 ym的混合物，混合物的 比例為任意配比。
[0020] 按上述技術方案，所述的抗氧化劑為金屬硅、碳化硼中的一種或兩種混合，兩種混 合時為任意配比。
[0021] 按上述技術方案，所述的緩凝劑為糊精、羧甲基纖維素中的一種或兩種混合，兩種 混合時為任意配比。
[0022] 按上述技術方案，所述的分散劑為聚乙二醇型縮聚物、六偏磷酸鈉中的一種或兩 種混合，兩種混合時為任意配比。
[0023] 按上述技術方案，所述的促凝劑為氯化鋁飽和溶液、磷酸鋁飽和溶液中的一種或 兩種混合，兩種混合時為任意配比。
[0024] 按上述技術方案，所述的硅溶膠符合以下要求：SiO2S 30% (質量），R20彡0.3% (質量）；硅溶膠的pH值為8. 5~10 ;硅溶膠的平均粒徑為IOnm~20nm〇
[0025] 按上述技術方案，所述的娃溶膠結合剛玉-碳化娃質濕式噴射料中：Al2O3 19%~ 90% (質量），SiC 7%~77% (質量），體積密度彡2.40g/cm3，1450°C條件下經過3h燒后 常溫抗折強度多8MPa，耐壓強度多60MPa。
[0026] 上述一種娃溶膠結合剛玉-碳化娃質濕式噴射料的制備方法，包括如下步驟：
[0027] 1)按上述配比選取主原料及外加組份；
[0028] 2)所述的硅溶膠結合剛玉-碳化硅質濕式噴射料中的硅溶膠、促凝劑單獨包裝， 其余組份按配比稱量后，經機械攪拌混合成干狀均勻混合料。
[0029] 施工方法是在施工現場將混合料與硅溶膠按配比混合并攪拌均勻，采用噴射機械 將噴射料泵送至噴嘴，在噴嘴與促凝劑混合后噴射到施工面上。
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