一种不粘铝免烧陶粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及新材料技术领域，具体公开了一种不粘铝免烧陶粒，所述不粘铝免烧陶粒由以下重量份的原料制备而成：钢渣粉65～75份、高铝水泥3～8份、玻璃粉20～30份、抗粘铝剂1.5～3份、水15～25份。其制备方法为：（1）将钢渣、高铝水泥、玻璃粉、抗粘铝剂、水混合均匀后造粒，得到颗粒料；（2）将步骤（1）制备的颗粒料依次进行预养护、碳矿化养护，得到不粘铝免烧陶粒；碳矿化养护的操作为：将预养护后的颗粒料在CO2体积浓度≥30%的气体氛围中养护。本发明专利技术制备的不粘铝免烧陶粒具有质轻、高强、吸水率低的优点，能够作为耐火浇注料的替代骨料。能够作为耐火浇注料的替代骨料。

【技术实现步骤摘要】
一种不粘铝免烧陶粒及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及新材料
，具体涉及一种不粘铝免烧陶粒及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]我国是铝合金生产大国，随着我国大飞机、高铁、航天等工业的发展，对于高端铝合金的需求逐年上升。铝合金的生产工艺中，熔铸是铝材生产的首道工序，即将铝锭在冶炼炉中进行高温熔化后，直接浇铸成铝棒；而且，铝合金熔液在熔铸过程中需要通过流槽、分流盘等进行输送和分流，冶炼炉、流槽和分流盘等主要用耐火浇注料制造，这类浇注料主要是基于钢铁冶炼用相关产品发展而来，具有体积密度大，导热系数高，抗粘铝性能不足的缺点。
[0003]节能环保、高效、绿色、降低生产成本是熔铸技术发展的一个趋势。经济的快速发展是一把双刃剑。随着我国铝工业的快速发展，一方面经济发展的效率有了很大提高，另一方面也给环境保护、安全和节能带来了一定压力。随着绿色经济的不断发展，政府在环保、节能、绿色等方面提出了更高的要求。熔铸车间是铝加工中最突出的部分，冶炼炉中所使用的耐火浇注料应提高保温效果，提高热效率，充分利用余热，降低综合能耗，并且降低生产成本。
[0004]事实上，用于铝熔铸的耐火浇注料不需要具备很高的耐高温性能，铝合金熔液的温度一般不超过700℃，因此，例如方解石这种分解温度大于800℃的物质足以抵御铝合金熔液的高温；另外铝合金的密度也远小于钢，因此，铝合金熔铸所用浇注料也不需要非常高的强度，完全可选用一些轻质保温的原材料。因此，亟需研究一种适用于铝熔铸过程使用的轻质、保温、不粘铝材料。
专利
技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的旨在提供一种不粘铝免烧陶粒及其制备方法和应用。
[0006]为实现专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术第一方面提供了一种不粘铝免烧陶粒，所述不粘铝免烧陶粒由以下重量份的原料制备而成：钢渣粉65～75份、高铝水泥3～8份、玻璃粉20～30份、抗粘铝剂1.5～3份、水15～25份。
[0008]根据上述的不粘铝免烧陶粒，优选地，所述抗粘铝剂由氟化镁、氟化钙、碳酸钡和硫酸钡组成。
[0009]根据上述的不粘铝免烧陶粒，优选地，抗粘铝剂中氟化镁、氟化钙、碳酸钡和硫酸钡的质量比为(5～10)：(5～10)：(3～6)：(2～4)；更加优选地，氟化镁、氟化钙、碳酸钡和硫酸钡的质量比为6:6:5:3。
[0010]根据上述的不粘铝免烧陶粒，优选地，所述玻璃粉为钠钙硅酸盐玻璃粉，所述钢渣
粉中CaO的含量≥40％。
[0011]根据上述的不粘铝免烧陶粒，优选地，所述玻璃粉的粒径≤150μm，所述钢渣粉的粒径≤75μm，所述抗粘铝剂的粒径≤75μm；所述不粘铝免烧陶粒的粒径为1～10mm。
[0012]根据上述的不粘铝免烧陶粒，优选地，由以下重量份的原料制备而成：钢渣粉70份、高铝水泥5份、玻璃粉25份、抗粘铝剂2.5份、水20份。
[0013]本专利技术第二方面提供了一种上述第一方面所述不粘铝免烧陶粒的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)将钢渣、高铝水泥、玻璃粉、抗粘铝剂、水混合均匀后造粒，得到颗粒料；
[0015](2)将步骤(1)制备的颗粒料依次进行预养护、碳矿化养护，得到不粘铝免烧陶粒；所述碳矿化养护的操作为：将预养护后的颗粒料在CO2体积浓度≥30％的气体氛围中养护。
[0016]根据上述的制备方法，优选地，步骤(2)中所述碳矿化养护的温度为10～40℃，碳矿化养护的时间为24～48h。
[0017]根据上述的制备方法，优选地，步骤(2)中所述气体为窑炉尾气。
[0018]根据上述的制备方法，优选地，步骤(2)中所述预养护的操作为：将颗粒料在温度为25～40℃、相对湿度为40％～60％的环境中放置12～48h。
[0019]本专利技术第三方面提供了上述第一方面所述不粘铝免烧陶粒在耐火浇注料中的应用。
[0020]根据上述应用，优选地，所述耐火浇注料为铝熔铸用耐火浇注料。
[0021]根据上述应用，优选地，所述不粘铝免烧陶粒作为耐火浇注料的骨料使用。
[0022]本专利技术第四方面提供了一种不粘铝耐火浇注料，所述不粘铝耐火浇注料中含有上述第一方面所述不粘铝免烧陶粒。
[0023]根据上述不粘铝耐火浇注料，优选地，所述不粘铝耐火浇注料为铝熔铸用耐火浇注料.
[0024]根据上述应用，优选地，所述不粘铝免烧陶粒作为不粘铝耐火浇注料的骨料使用。
[0025]与现有技术相比，本专利技术取得的积极有益效果如下：
[0026](1)本专利技术以钢渣粉、高铝水泥、玻璃粉、抗粘铝剂和水为原料来制备不粘铝免烧陶粒，铝酸盐水泥能够为陶粒坯体提供基本强度；钢渣粉在碳矿化养护的过程中能够发生碳矿化反应生成碳酸钙和无定形二氧化硅凝胶，进一步为陶粒提供更高的强度；钠钙硅酸盐玻璃粉升温到超过玻璃转变温度时，粘性流动就会开始，发生致密化行为，可以增强不粘铝免烧陶粒抵抗铝熔液浸润的能力，而且，钠钙硅酸盐玻璃粉与抗粘铝剂组合后可以起到协同作用，进一步增强抗粘铝性能，用此陶粒制备的铝熔铸用耐火浇注料抵抗铝熔液浸润性能强。
[0027](2)本专利技术将氟化镁、氟化钙、碳酸钡和硫酸钡按质量比(5～10)：(5～10)：(3～6)：(2～4)进行复配作为抗粘铝剂，氟化镁、氟化钙、碳酸钡和硫酸钡的复配，能够使其优先于其他成分与渗透入耐火材料气孔中的铝水发生化反应，根据比例的不同，会生成不同形式的稳定的铝氟化合物，形成一层致密的阻隔层，从而有效地阻挡了铝水的进一步侵蚀，起到抗渗透的作用。
[0028](3)本专利技术在制备不粘铝免烧陶粒时，将造粒得到的颗粒料在温度为25～40℃、相对湿度为40％～60％的环境中进行预养护，预养护能够使得高铝水泥进行充分水化生成水
化产物，加速水泥的硬化，为陶粒提供碳矿化前的初始强度。
[0029](4)本专利技术对预养护后的颗粒料在CO2体积浓度≥30％的窑炉尾气中进行养护，不仅实现了窑炉尾气的有效利用，同时碳矿化养护能够使陶粒快速硬化，获得强度。传统烧结陶粒是一个相对复杂的过程，其需要经历选料、制粒、预热、焙烧以及冷却等步骤。相比之下碳矿化养护在获得相同性能的基础上操作简捷，降低能耗；而且，在碳矿化养护的过程中，颗粒料能够吸收尾气中的硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳气体，具有良好的低碳减排效益。
[0030](5)本专利技术制备的不粘铝免烧陶粒的堆积密度750～900kg/m3，表观密度为1100～1400kg/m3，筒压强度为10～16MPa，2h吸水率为6～8％。由此说明，本专利技术制备的不粘铝免烧陶粒质轻、高强、吸水率低的优点，能够作为耐火浇注料的替代骨料。
[0031](6)利用本专利技术不粘铝免烧陶粒作为耐火浇注料的骨料时，可有效降低浇注料的密度，减轻浇注料25％左右的重量；同时还能有效降低浇注料的生产成本(降低浇注料10％以上的原料成本)；而且，还能提高耐火浇筑料的隔热性能，增强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不粘铝免烧陶粒，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：钢渣粉65～75份、高铝水泥3～8份、玻璃粉20～30份、抗粘铝剂1.5～3份、水15～25份。2.根据权利要求1所述的不粘铝免烧陶粒，其特征在于，所述抗粘铝剂由氟化镁、氟化钙、碳酸钡和硫酸钡组成。3.根据权利要求2所述的不粘铝免烧陶粒，其特征在于，抗粘铝剂中氟化镁、氟化钙、碳酸钡和硫酸钡的质量比为（5～10）：（5～10）：（3～6）：（2～4）。4.根据权利要求1～3任一所述的不粘铝免烧陶粒，其特征在于，所述玻璃粉为钠钙硅酸盐玻璃粉，所述钢渣粉中CaO的含量≥40%；所述玻璃粉的粒径≤150μm，所述钢渣粉的粒径≤75μm，所述抗粘铝剂的粒径≤75μm。5.一种权利要求1～4任一所述不粘铝免烧陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将钢渣、高铝水泥、玻璃粉、抗粘铝剂、水混合均匀后造粒，得到颗粒料；（2）将步骤（1）制备的颗粒料依次进行预养护、碳矿化养护，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆元冬，叶凯伟，熊雪君，叶国田，于长军，曾金艳，
申请(专利权)人：河南艾文斯科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：