本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種礬土基均化剛玉質(zhì)環(huán)保鋼包座磚及制備方法。
背景技術(shù)：
進(jìn)入本世紀(jì)后中國(guó)的鋼鐵工業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)量連年猛增。鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展推動(dòng)了耐材工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。尤其是近幾年來(lái)，過(guò)剩的產(chǎn)能給環(huán)境帶來(lái)了極壞的影響，同時(shí)也使得鋼鐵冶金的利潤(rùn)率受到擠壓，鋼鐵企業(yè)為生存不得不重視環(huán)保，控制成本，包括對(duì)所使用的耐火材料在成本和環(huán)保方面也提出了新的要求。
鋼包座磚是安裝在鋼包包底固定透氣磚及水口的耐材制品，對(duì)透氣磚和水口的使用乃至鋼包的壽命起到關(guān)鍵性的作用。為達(dá)到和鋼包壽命同步鋼包座磚大都采用板狀剛玉、電熔白剛玉、電熔灰剛玉、電熔棕剛玉作為主要材質(zhì)，同時(shí)輔以氧化鉻、氧化鋁粉、結(jié)合劑等，如CN102173826A、CN101157562A。這些主材質(zhì)的生產(chǎn)或者采用高能耗的電熔法制備，或者原料采用價(jià)格昂貴的氧化鋁粉，其成本較高，因此，價(jià)格較為昂貴。輔材中含鉻原料用后的鉻化也在一定程度上帶來(lái)了不可逆的環(huán)境污染。隨著我國(guó)環(huán)保力度的加大，當(dāng)前高成本、高能耗、高污染制備的透氣磚市場(chǎng)將遭遇嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
礬土基均化剛玉是對(duì)現(xiàn)有礬土天然原料通過(guò)先進(jìn)的提存均化工藝和高溫煅燒制度生產(chǎn)所得，具有成分和結(jié)構(gòu)的一致性較好、質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn)，屬于市售的產(chǎn)品。與板狀剛玉相比，原料成本較低，與電熔棕剛玉、白剛玉、灰剛玉相比能耗較小，因此，成本得到降低，性價(jià)比高，市場(chǎng)前景廣闊。專利CN104761268A中報(bào)道了利用其制備均化剛玉-碳化硅-碳質(zhì)用于高爐主鐵溝用的澆注料，其他關(guān)于礬土基均化剛玉的應(yīng)用研究較少，更沒有采用礬土基均化剛玉研制鋼包座磚的相關(guān)報(bào)道。
因此，結(jié)合在鋼包座磚方面的理論實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和礬土基均化剛玉的優(yōu)勢(shì)，研制了本發(fā)明所述的新型礬土基均化剛玉質(zhì)環(huán)保鋼包座磚。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種礬土基均化剛玉質(zhì)環(huán)保鋼包座磚及制備方法，解決了原使用原料高成本、高能耗、高污染的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了鋼包座磚的抗侵蝕、耐沖刷和高熱震性能，降低了噸鋼耐材消耗成本，防治了其對(duì)環(huán)境的破壞。
一種礬土基均化剛玉質(zhì)環(huán)保鋼包座磚，按質(zhì)量百分比由以下原料組成：礬土基均化剛玉70～85％、氧化鋁粉3～8％、鎂砂粉1～7％、尖晶石粉5～12％、鋁酸鈣水泥3～6％、外加劑0.15～0.25％。其中：
礬土基均化剛玉按質(zhì)量百分比由以下粒度級(jí)配組成：
8mm≥粒度＞5mm：20～30％；5mm≥粒度＞3mm：18～28％；3mm≥粒度＞1mm：15～30％；1mm≥粒度＞0.088mm：12～22％；0.088mm≥粒度：5～20％。
礬土基均化剛玉為人工合成耐火原料，化學(xué)成分要求94.00wt％≤Al2O3＜96.00wt％，F(xiàn)e2O3≤0.50wt％；體積密度≥3.45g·cm-3，吸水率≤1％；主晶相為剛玉相。
礬土基均化剛玉粒度≤0.088mm的也可使用等比例的粒度≤0.088mm板狀剛玉或電熔白剛玉代替。
氧化鋁粉為α-Al2O3微粉，粒度≤5μ，化學(xué)組成要求Al2O3≥99.50wt％。
鎂砂粉為燒結(jié)鎂砂，粒度≤0.088mm，化學(xué)組成要求Al2O3≥95.00wt％。
尖晶石粉為氧化鋁級(jí)電熔尖晶石，粒度≤0.088mm，化學(xué)組成要求Al2O3≥70.00wt％，CaO≤0.55wt％，SiO2≤0.35wt％；
鋁酸鈣水泥為純鋁酸鈣水泥或高鋁酸鈣水泥，化學(xué)組成要求Al2O3≥70.00wt％。
外加劑為防爆纖維、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉或FS20復(fù)合外加劑中的一種或幾種。
一種礬土基均化剛玉質(zhì)環(huán)保鋼包座磚的制備方法，具體步驟及參數(shù)為：
1、將質(zhì)量百分比為3～8％的氧化鋁粉、質(zhì)量百分比為1～7％的鎂砂粉、質(zhì)量百分比為5～12％的尖晶石粉、質(zhì)量百分比為3～6％的鋁酸鈣水泥、質(zhì)量百分比為0.15～0.25％的外加劑依次加入雙螺旋錐形混合機(jī)中，混合15～20分鐘，混合均勻，得到細(xì)粉混合料；
2、將礬土基均化剛玉按照粒度由大到小依次加入攪拌機(jī)中，再加入步驟1細(xì)粉混合料，攪拌3～5分鐘后，再在3～5分鐘攪拌過(guò)程中緩慢加入物料總量4～6％的清潔水后，然后再攪拌3～5分鐘，混合均勻，得到澆注砂漿料；
3、將步驟2所得的砂漿料澆注至模具中，采用振動(dòng)臺(tái)或振動(dòng)棒震動(dòng)至表面泛漿。
4、8～24小時(shí)后脫去模具，于30～80℃烘干24～36小時(shí)后，再在100～200℃烘烤12～24小時(shí)，然后升溫至350～550℃烘烤12～24小時(shí)得到所述鋼包座磚。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：所發(fā)明的鋼包座磚科學(xué)利用組成和結(jié)構(gòu)均一、性能穩(wěn)定的礬土基均化剛玉，淘汰了代替高成本、高能耗的板狀剛玉、電熔棕剛玉、白剛玉或灰剛玉及高污染的氧化鉻原料，抗侵蝕、耐沖刷、抗熱震性能好，體密低、用料省、性價(jià)比更高，更加安全環(huán)保，適應(yīng)需求，市場(chǎng)前景廣闊。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
將質(zhì)量百分比6％的α-Al2O3粉、4％的95燒結(jié)鎂砂粉、9％的電熔尖晶石粉、4％的純鋁酸鈣水泥、0.1％的防爆纖維和0.15％的三聚磷酸鈉依次加入雙螺旋錐形混合機(jī)中，混合15分鐘，得到細(xì)粉混合料1；
將質(zhì)量百分比8mm≥粒度＞5mm：21％；5mm≥粒度＞3mm：15％；3mm≥粒度＞1mm：12％；1mm≥粒度＞0.088mm：16％；0.088mm≥粒度：13％的礬土基均化剛玉依次加入攪拌機(jī)中，然后加入細(xì)粉混合料1，均勻攪拌4分鐘，然后接著攪拌3分鐘此間加入5％的清水，后攪拌4分鐘，得到砂漿料1；
將砂漿料1澆注至模具中，在振動(dòng)臺(tái)上震動(dòng)3分鐘至表面泛漿，自然養(yǎng)護(hù)12小時(shí)后脫去模具。后對(duì)脫模后的座磚坯進(jìn)行烘烤：首先經(jīng)過(guò)6小時(shí)將溫度從室溫升至80℃，然后保溫30小時(shí)；然后將溫度升至200℃，保溫24小時(shí)；最后升溫至500℃，保溫24小時(shí)。得到礬土基均化剛玉質(zhì)環(huán)保剛玉磚1，其性能指標(biāo)為體積密度3.16g·cm-3，氣孔率19％，耐壓強(qiáng)度78MPa。
實(shí)施例2
將質(zhì)量百分比4.5％的α-Al2O3粉、2.5％的95燒結(jié)鎂砂粉、5％的電熔尖晶石粉、4％的純鋁酸鈣水泥、0.08％的防爆纖維和0.15％的FS20復(fù)合外加劑依次加入雙螺旋錐形混合機(jī)中，混合15分鐘，得到細(xì)粉混合料2；
將質(zhì)量百分比8mm≥粒度＞5mm：19％；5mm≥粒度＞3mm：22％；3mm≥粒度＞1mm：23％；1mm≥粒度＞0.088mm：11％；0.088mm≥粒度：9％的礬土基均化剛玉依次加入攪拌機(jī)中，然后加入細(xì)粉混合料2，均勻攪拌3分鐘，然后接著攪拌3分鐘此間加入4.8％的清水，后攪拌4分鐘，得到砂漿料2；
將砂漿料2澆注至模具中，在振動(dòng)臺(tái)上震動(dòng)3分鐘至表面泛漿，自然養(yǎng)護(hù)12小時(shí)后脫去模具。后對(duì)脫模后的座磚坯進(jìn)行烘烤：首先經(jīng)過(guò)6小時(shí)將溫度從室溫升至80℃，然后保溫18小時(shí)；然后將溫度升至200℃，保溫24小時(shí)；最后升溫至550℃，保溫18小時(shí)。得到礬土基均化剛玉質(zhì)環(huán)保剛玉磚3，其性能指標(biāo)為體積密度3.18g·cm-3，氣孔率17％，耐壓強(qiáng)度85MPa。
實(shí)施例3
將質(zhì)量百分比5％的α-Al2O3粉、3％的95燒結(jié)鎂砂粉、8％的電熔尖晶石粉、5％的純鋁酸鈣水泥和0.15％的FS20復(fù)合外加劑依次加入雙螺旋錐形混合機(jī)中，混合15分鐘，得到細(xì)粉混合料3；
將質(zhì)量百分比8mm≥粒度＞5mm：20％；5mm≥粒度＞3mm：18％；3mm≥粒度＞1mm：17％；1mm≥粒度＞0.088mm：17％；0.088mm≥粒度：7％的礬土基均化剛玉依次加入攪拌機(jī)中，然后加入細(xì)粉混合料3，均勻攪拌5分鐘，然后接著攪拌3分鐘此間加入4.5％的清水，后攪拌5分鐘，得到砂漿料3；
將砂漿料3澆注至模具中，采用振動(dòng)棒震動(dòng)至表面泛漿平整，自然養(yǎng)護(hù)8小時(shí)后脫去模具。后對(duì)脫模后的座磚坯進(jìn)行烘烤：首先經(jīng)過(guò)3小時(shí)將溫度從室溫升至70℃，然后保溫21小時(shí)；然后將溫度升至180℃，保溫24小時(shí)；最后升溫至500℃，保溫24小時(shí)。得到礬土基均化剛玉質(zhì)環(huán)保剛玉磚2，其性能指標(biāo)為體積密度3.20g·cm-3，氣孔率18％，耐壓強(qiáng)度98MPa。
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用，對(duì)比其他鋼包座磚，本發(fā)明所研制的新型鋼包座磚，不僅實(shí)現(xiàn)了無(wú)鉻化、用料省，同樣使用方便，抗沖刷、耐磨損、抗侵蝕滲透性能好，達(dá)到了與鋼包耐材壽命的同步，降低了噸鋼耐材成本，具有廣闊的市場(chǎng)前景。