硅溶胶结合的不定型耐火材料.pdf

本发明涉及的是一种用硅溶胶作结合剂的不定形耐火材料;主要用作电炉炉顶、热处理炉炉顶和高温熔融金属容器等。
    不定形耐火材料由耐火基料，结合剂、添加剂几部分组成，具有现场施工简单、使用方便，不需高温烧结等优点。目前使用的不定形耐火材料大都采用铝酸钙水泥，磷酸或磷酸盐，硫酸铝，水玻璃等作结合剂。由这些结合剂制成的不定形耐火材料，存在如下缺点：

    1.由结合剂带入的低熔点氧化物Na2O、K2O、CaO等使不定形耐火材料在高温下产生大量液相，造成体积收缩、裂纹、降低了使用性能;

    2.使用中分解挥发出有害气体（p2O5、SO2）。

    本发明的目的在于制备一种由硅溶胶作结合剂的不定形耐火材料，这种不定形耐火材料不会因结合剂带入不纯物而降低其使用性能，以及由此带来的其它缺点;另外配料中加入硅石粉，使这种不定形耐火材料在高温下体积不收缩，而略有膨胀，提高了材料的高温体积稳定性和抗剥落的性能。

    本发明的不定形耐火材料以硅溶胶作结合剂，这种硅溶胶不一定是由硅酸乙酯水解制得的，而可以是一种更廉价的，用水玻璃经阳离子交换树脂交换出Na+离子制得。硅溶胶是大小在1μ～100μ之间的SiO2粒子分散悬浮于水中形成的胶体、实际上SiO2胶体粒子在溶液中是以弱电介质H2SiO3的形式存在，胶体粒子的最外层被电介产生的H+离子包裸着，而阴离子则集聚在胶体粒子中心。由于胶体粒子外围同电性相斥的作用使胶体不会聚集而凝结，胶体保持稳定。用硅溶胶作不定形耐火材料地结合剂，当制品成型后，应使胶体凝结，赋于制品强度。硅溶胶凝结的条件是：1.在硅溶胶中加入强电介质;2.加入与硅溶胶胶体粒子电性相反的溶胶;3.加热使硅溶胶脱水。用硅溶胶作不定形耐火材料的结合剂，必须有效的调节其凝结时间、凝结时间太长或太短，均影响材料的施工性能和成型性能。另外，用硅溶胶作不定形耐火材料结合剂时，其凝结时间还要受到耐火基料的种类、吸水率、吸附性能及作业环境等方面的影响。如何在这诸多因素中，调节好以硅溶胶为结合剂的不定形耐火材料的凝结时间是选择配料构成的准则之一。

    本发明的不定形耐火材料，其构成包含有SiO2-Al2O3系耐火基料，结合剂硅溶胶和调节凝结时间的微量添加剂。SiO2-Al2O3系耐火基料是指高铝矾土熟料颗粒，粒度7～0mm，自然粒度级配，加入量0～70%（重量）;高铝矾土熟料细粉，粒度＜0.088mm，加入量0～50%（重量）;粘土熟料颗粒，粒度7～0mm，自然粒度级配，加入量0～70%（重量）;生粘土细粉，粒度＜0.1mm，加入量，0～5%（重量）;硅石粉（SiO2重量含量＞97%），粒度＜0.088mm，加入量0～15%（重量）。加入硅石粉的目的是在细粉料中调整Al2O3/SiO2的比值，利用高温下生成的针柱状次生莫来石形成网络结构，使材料具有较好的高温体积稳定性（不收缩或略有膨胀）和抗热震性能。

    硅溶胶要求SiO225～30%，Na2O＜0.5%（重量百分比）;比重1.2～1.3，粘度4.5～6厘泊，pH值9～10;加入量为6～15%（重量），以施工合宜为准。三聚磷酸钠，粒度＜0.2mm，加入量0～0.2%（重量），调节材料具有合宜的凝结时间。配料经干混后加入硅溶胶混合，用振动，捣打和涂抹等方式成型，静置24小时脱模。

    本发明的硅溶胶结合不定形耐火材料，具有脱模强度高，高温强度高，高温体积稳定，抗高温热震性能好等优点。

    实施例：

    实施例中使用的原料成份如下：

    配料比

    （重量%）

    Na5P3O10三聚磷酸钠