1.本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种水泥窑窑口专用浇注料。


背景技术：

2.水泥回转窑的出料口简称窑口，其使用条件恶劣，除承受高达1400℃高温外，还承受水泥窑熟料连续出料压力、回转窑回转机械应力、氯碱侵蚀对其带来的影响，因此，窑口耐火材料受到更为苛刻的高温、热震、冲刷和磨损作用，因而水泥窑窑口使用的浇注料必须具有良好的抗热震性、耐磨性和耐碱性。然而，现有的浇注料仍存在抗碱侵蚀性能差、热震稳定性能差等缺点，导致水泥窑窑口的使用寿命在3到8个月不等，不能满足客户的需求。


技术实现要素：

3.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种水泥窑窑口专用浇注料，其抗热震性好，强度高，耐碱侵蚀性能优异，浇注窑口的使用寿命长。
4.本发明提出的一种水泥窑窑口专用浇注料，其原料按重量份包括：莫来石43-58份、碳化硅6-14份、钛铝酸钙5-13份、刚玉8-15份、水泥1.8-3.7份、氧化铝微粉2-5份、硅微粉2-5份、氮化硅粉5-12份、钛酸锶粉1-5份、硅线石粉+碳酸锆粉13-21份、外加纤维0.01-0.05份、石墨烯改性减水剂0.05-0.18份；
5.其中，所述莫来石为5-3mm莫来石、3-1mm莫来石、1-0.088mm莫来石、＜0.088mm莫来石按重量比为15-30：5-12：2-7：5-12的混合物；
6.所述碳化硅为1-0.088mm碳化硅和＜0.088mm碳化硅按重量比为1-3：2-4的混合物；
7.所述钛铝酸钙为3-1mm钛铝酸钙、＜1mm钛铝酸钙按重量比为5-8：16-23的混合物；
8.所述刚玉为3-1mm刚玉、1-0.5mm刚玉、＜0.5mm刚玉按重量比为7-13：3-8：1-3的混合物。
9.优选地，所述刚玉为电熔刚玉；所述水泥为铝酸盐水泥。
10.优选地，所述氧化铝微粉的粒度为3-8μm；所述硅微粉的粒度≤2μm。
11.优选地，所述氮化硅粉为粒径＜0.088mm的氮化硅粉。
12.优选地，所述钛酸锶粉、硅线石粉、碳酸锆粉的粒度均为300-350目。
13.优选地，所述硅线石粉、碳酸锆粉的重量比为3-10：2-7。
14.优选地，所述外加纤维为聚乳酸纤维、氧化锆纤维、不锈钢纤维、聚丙烯纤维中的一种或者多种的混合物。
15.优选地，所述石墨烯改性减水剂的制备工艺包括以下步骤：将壳聚糖与乙酸水溶液混合，在室温下搅拌3-5h，调节ph为2.5-3，加入烯丙基缩水甘油醚，在48-55℃下搅拌反应15-22h，加入无水乙醇沉淀，过滤、洗涤、干燥得到物料a；将羧基化氧化石墨烯和物料a超声分散在mes缓冲溶液中，然后加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和n-羟基丁二酰亚胺，振荡反应3-5h后离心、水洗、得到物料b；将物料b、对氨基苯磺酸钠、异丙醇、蒸馏水
混合均匀，球磨20-30h后离心、洗涤、干燥得到物料c；将物料c与去离子水混合，超声分散，加入异丁烯醇聚氧乙烯醚水溶液，再加入过硫酸铵与双氧水搅拌均匀，加热至65-75℃，在氮气的保护下滴加2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯溶液、甲基丙烯酸水溶液以及l-抗坏血酸和巯基乙酸的混合水溶液，滴加结束后搅拌至室温，调节ph为6-7得到所述石墨烯改性减水剂。
16.优选地，在石墨烯改性减水剂的制备过程中，所述壳聚糖、乙酸、烯丙基缩水甘油醚的重量比为1：1：0.3-0.5；羧基化氧化石墨烯、物料a的重量比为1-5：6-10；物料b、对氨基苯磺酸钠的重量比为1：2-5；物料c、异丁烯醇聚氧乙烯醚、过硫酸铵、双氧水、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯、甲基丙烯酸、l-抗坏血酸、巯基乙酸的重量比为3-6：80-95：0.5-1.2：1-1.2：3-5：5-11：0.5-0.9：0.2-0.6。
17.本发明中所述的mes缓冲溶液为2-(n-吗啡啉)乙磺酸缓冲溶液。
18.莫来石具有良好的耐高温、抗热震性能，但其不具有微膨胀性能，耐磨性和抗碱性能欠佳；碳化硅具有良好的抗热震、耐磨损性能，但其容易氧化，导热系数高；钛铝酸钙具有较低的膨胀系数和导热系数，且耐磨性好；刚玉具有良好的耐高温、耐磨损性能，但其抗热震性和耐碱蚀性能不佳；本发明所述水泥窑窑口专用浇注料，其具体以莫来石、碳化硅、钛铝酸钙、刚玉四种物质复合作为复合骨料，同时配合了水泥、氧化铝微粉、硅微粉、氮化硅粉、钛酸锶粉、硅线石粉、碳酸锆粉、外加纤维、石墨烯改性减水剂为原料，通过控制莫来石、碳化硅、钛铝酸钙、刚玉的粒径，得到合适的颗粒级配，使所得浇注料抗热震性好，强度高，耐碱侵蚀性能优异，浇注窑口的使用寿命延长至一年以上，与窑内衬相匹配，提高水泥窑的运转率；加入的氮化硅表面会发生氧化形成高活性二氧化硅，并与基体中的氧化铝、si等反应，提高浇注料的强度，并改善抗侵蚀性能；碳酸锆分解能形成具有良好性能的高活性氧化锆，并在分解过程中形成微孔，与具有微膨胀性的硅线石以及钛酸锶配合，提高了浇注料的抗热震性，保证其高温体积稳定性，避免浇注料发生开裂、掉落等现象；在石墨烯改性减水剂的制备过程中，首先以烯丙基缩水甘油醚为改性剂对壳聚糖进行改性，使烯丙基缩水甘油醚与壳聚糖中的羟基进行了反应，将双键引入到了壳聚糖中，得到了物料a，之后与羧基化氧化石墨烯混合，控制反应的条件，使羧基化氧化石墨烯与物料a中的氨基进行了反应，从而得到了含有双键的石墨烯-壳聚糖，即物料b；之后以对氨基苯磺酸钠为改性剂对物料b进行了改性，将磺酸基引入到了物料b中得到了物料c；之后以物料c为改性剂，并配合加入了含磷单体2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯得到了所述石墨烯改性减水剂，其分子中同时含磷、磺酸基、壳聚糖、石墨烯等结构，加入体系中，在体系中分散均匀，能促进水化进程，减水效果显著，且使所得材料微观结构更加密实，提高材料的耐压强度、抗折强度等性能。
具体实施方式
19.下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
20.实施例1
21.本发明提出的一种水泥窑窑口专用浇注料，其原料按重量份包括：莫来石58份、碳化硅6份、钛铝酸钙13份、电熔刚玉8份、铝酸盐水泥3份、氧化铝微粉3份、硅微粉2份、氮化硅粉12份、钛酸锶粉1份、硅线石粉6.3份、碳酸锆粉14.7份、聚乳酸纤维0.01份、石墨烯改性减水剂0.18份；
22.其中，所述莫来石为5-3mm莫来石、3-1mm莫来石、1-0.088mm莫来石、＜0.088mm莫来石按重量比为30：5：7：5的混合物；
23.所述碳化硅为1-0.088mm碳化硅和＜0.088mm碳化硅按重量比为1：3的混合物；
24.所述钛铝酸钙为3-1mm钛铝酸钙、＜1mm钛铝酸钙按重量比为5：23的混合物；
25.所述刚玉为3-1mm刚玉、1-0.5mm刚玉、＜0.5mm刚玉按重量比为7：8：1的混合物；
26.所述氧化铝微粉的粒度为3-8μm；所述硅微粉的粒度≤2μm；
27.所述氮化硅粉为粒径＜0.088mm的氮化硅粉；
28.所述钛酸锶粉、硅线石粉、碳酸锆粉的粒度均为300目；
29.所述石墨烯改性减水剂的制备工艺包括以下步骤：将壳聚糖与乙酸水溶液混合，在室温下搅拌5h，调节ph为2.5，加入烯丙基缩水甘油醚，在55℃下搅拌反应15h，加入无水乙醇沉淀，过滤、洗涤、干燥得到物料a；将羧基化氧化石墨烯和物料a超声分散在mes缓冲溶液中，然后加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和n-羟基丁二酰亚胺，振荡反应5h后离心、水洗、得到物料b；将物料b、对氨基苯磺酸钠、异丙醇、蒸馏水混合均匀，球磨20h后离心、洗涤、干燥得到物料c；将物料c与去离子水混合，超声分散，加入异丁烯醇聚氧乙烯醚水溶液，再加入过硫酸铵与双氧水搅拌均匀，加热至70℃，在氮气的保护下滴加2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯溶液、甲基丙烯酸水溶液以及l-抗坏血酸和巯基乙酸的混合水溶液，滴加结束后搅拌至室温，调节ph为6得到所述石墨烯改性减水剂；
30.在石墨烯改性减水剂的制备过程中，所述壳聚糖、乙酸、烯丙基缩水甘油醚的重量比为1：1：0.3；羧基化氧化石墨烯、物料a的重量比为5：6；物料b、对氨基苯磺酸钠的重量比为1：2；物料c、异丁烯醇聚氧乙烯醚、过硫酸铵、双氧水、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯、甲基丙烯酸、l-抗坏血酸、巯基乙酸的重量比为5：80：1：1.2：3：11：0.5：0.6。
31.实施例2
32.本发明提出的一种水泥窑窑口专用浇注料，其原料按重量份包括：莫来石43份、碳化硅14份、钛铝酸钙5份、电熔刚玉15份、铝酸盐水泥1.8份、氧化铝微粉5份、硅微粉3份、氮化硅粉5份、钛酸锶粉5份、硅线石粉11份、碳酸锆粉2.2份、不锈钢纤维0.01份、聚丙烯纤维0.04份、石墨烯改性减水剂0.05份；
33.其中，所述莫来石为5-3mm莫来石、3-1mm莫来石、1-0.088mm莫来石、＜0.088mm莫来石按重量比为15：12：2：12的混合物；
34.所述碳化硅为1-0.088mm碳化硅和＜0.088mm碳化硅按重量比为3：2的混合物；
35.所述钛铝酸钙为3-1mm钛铝酸钙、＜1mm钛铝酸钙按重量比为8：16的混合物；
36.所述刚玉为3-1mm刚玉、1-0.5mm刚玉、＜0.5mm刚玉按重量比为13：3：3的混合物；
37.所述氧化铝微粉的粒度为3-8μm；所述硅微粉的粒度≤2μm；
38.所述氮化硅粉为粒径＜0.088mm的氮化硅粉；
39.所述钛酸锶粉、硅线石粉、碳酸锆粉的粒度均为350目；
40.所述石墨烯改性减水剂的制备工艺包括以下步骤：将壳聚糖与乙酸水溶液混合，在室温下搅拌3h，调节ph为3，加入烯丙基缩水甘油醚，在48℃下搅拌反应22h，加入无水乙醇沉淀，过滤、洗涤、干燥得到物料a；将羧基化氧化石墨烯和物料a超声分散在mes缓冲溶液中，然后加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和n-羟基丁二酰亚胺，振荡反应3h后离心、水洗、得到物料b；将物料b、对氨基苯磺酸钠、异丙醇、蒸馏水混合均匀，球磨25h后离
心、洗涤、干燥得到物料c；将物料c与去离子水混合，超声分散，加入异丁烯醇聚氧乙烯醚水溶液，再加入过硫酸铵与双氧水搅拌均匀，加热至75℃，在氮气的保护下滴加2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯溶液、甲基丙烯酸水溶液以及l-抗坏血酸和巯基乙酸的混合水溶液，滴加结束后搅拌至室温，调节ph为7得到所述石墨烯改性减水剂；
41.在石墨烯改性减水剂的制备过程中，所述壳聚糖、乙酸、烯丙基缩水甘油醚的重量比为1：1：0.5；羧基化氧化石墨烯、物料a的重量比为1：10；物料b、对氨基苯磺酸钠的重量比为1：3；物料c、异丁烯醇聚氧乙烯醚、过硫酸铵、双氧水、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯、甲基丙烯酸、l-抗坏血酸、巯基乙酸的重量比为6：95：0.5：1.1：5：5：0.9：0.2。
42.实施例3
43.本发明提出的一种水泥窑窑口专用浇注料，其原料按重量份包括：莫来石56份、碳化硅9份、钛铝酸钙7份、电熔刚玉11份、铝酸盐水泥3.7份、氧化铝微粉2份、硅微粉5份、氮化硅粉8份、钛酸锶粉3份、硅线石粉9份、碳酸锆粉6份、不锈钢纤维0.03份、石墨烯改性减水剂0.11份；
44.其中，所述莫来石为5-3mm莫来石、3-1mm莫来石、1-0.088mm莫来石、＜0.088mm莫来石按重量比为21：7：5：8的混合物；
45.所述碳化硅为1-0.088mm碳化硅和＜0.088mm碳化硅按重量比为1：4的混合物；
46.所述钛铝酸钙为3-1mm钛铝酸钙、＜1mm钛铝酸钙按重量比为6：17的混合物；
47.所述刚玉为3-1mm刚玉、1-0.5mm刚玉、＜0.5mm刚玉按重量比为9：5：2的混合物；
48.所述氧化铝微粉的粒度为3-8μm；所述硅微粉的粒度≤2μm；
49.所述氮化硅粉为粒径＜0.088mm的氮化硅粉；
50.所述钛酸锶粉、硅线石粉、碳酸锆粉的粒度均为300目；
51.所述石墨烯改性减水剂的制备工艺包括以下步骤：将壳聚糖与乙酸水溶液混合，在室温下搅拌3h，调节ph为3，加入烯丙基缩水甘油醚，在52℃下搅拌反应18h，加入无水乙醇沉淀，过滤、洗涤、干燥得到物料a；将羧基化氧化石墨烯和物料a超声分散在mes缓冲溶液中，然后加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和n-羟基丁二酰亚胺，振荡反应3.5h后离心、水洗、得到物料b；将物料b、对氨基苯磺酸钠、异丙醇、蒸馏水混合均匀，球磨30h后离心、洗涤、干燥得到物料c；将物料c与去离子水混合，超声分散，加入异丁烯醇聚氧乙烯醚水溶液，再加入过硫酸铵与双氧水搅拌均匀，加热至65℃，在氮气的保护下滴加2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯溶液、甲基丙烯酸水溶液以及l-抗坏血酸和巯基乙酸的混合水溶液，滴加结束后搅拌至室温，调节ph为6得到所述石墨烯改性减水剂；
52.在石墨烯改性减水剂的制备过程中，所述壳聚糖、乙酸、烯丙基缩水甘油醚的重量比为1：1：0.35；羧基化氧化石墨烯、物料a的重量比为3：7；物料b、对氨基苯磺酸钠的重量比为1：5；物料c、异丁烯醇聚氧乙烯醚、过硫酸铵、双氧水、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯、甲基丙烯酸、l-抗坏血酸、巯基乙酸的重量比为3：91：1.2：1：3：7：0.6：0.5。
53.实施例4
54.本发明提出的一种水泥窑窑口专用浇注料，其原料按重量份包括：莫来石55份、碳化硅12份、钛铝酸钙11份、电熔刚玉9份、铝酸盐水泥3份、氧化铝微粉4份、硅微粉3份、氮化硅粉7份、钛酸锶粉3份、硅线石粉9.6份、碳酸锆粉8.4份、不锈钢纤维0.03份、石墨烯改性减水剂0.12份；
55.其中，所述莫来石为5-3mm莫来石、3-1mm莫来石、1-0.088mm莫来石、＜0.088mm莫来石按重量比为19：7：6：9的混合物；
56.所述碳化硅为1-0.088mm碳化硅和＜0.088mm碳化硅按重量比为1：3的混合物；
57.所述钛铝酸钙为3-1mm钛铝酸钙、＜1mm钛铝酸钙按重量比为5：19的混合物；
58.所述刚玉为3-1mm刚玉、1-0.5mm刚玉、＜0.5mm刚玉按重量比为9：7：1的混合物；
59.所述氧化铝微粉的粒度为3-8μm；所述硅微粉的粒度≤2μm；
60.所述氮化硅粉为粒径＜0.088mm的氮化硅粉；
61.所述钛酸锶粉、硅线石粉、碳酸锆粉的粒度均为350目；
62.所述石墨烯改性减水剂的制备工艺包括以下步骤：将壳聚糖与乙酸水溶液混合，在室温下搅拌3h，调节ph为3，加入烯丙基缩水甘油醚，在50℃下搅拌反应21h，加入无水乙醇沉淀，过滤、洗涤、干燥得到物料a；将羧基化氧化石墨烯和物料a超声分散在mes缓冲溶液中，然后加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和n-羟基丁二酰亚胺，振荡反应3h后离心、水洗、得到物料b；将物料b、对氨基苯磺酸钠、异丙醇、蒸馏水混合均匀，球磨25h后离心、洗涤、干燥得到物料c；将物料c与去离子水混合，超声分散，加入异丁烯醇聚氧乙烯醚水溶液，再加入过硫酸铵与双氧水搅拌均匀，加热至70℃，在氮气的保护下滴加2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯溶液、甲基丙烯酸水溶液以及l-抗坏血酸和巯基乙酸的混合水溶液，滴加结束后搅拌至室温，调节ph为7得到所述石墨烯改性减水剂；
63.在石墨烯改性减水剂的制备过程中，所述壳聚糖、乙酸、烯丙基缩水甘油醚的重量比为1：1：0.38；羧基化氧化石墨烯、物料a的重量比为3：7；物料b、对氨基苯磺酸钠的重量比为1：3；物料c、异丁烯醇聚氧乙烯醚、过硫酸铵、双氧水、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯、甲基丙烯酸、l-抗坏血酸、巯基乙酸的重量比为4：87：0.9：1：4：7：0.6：0.5。
64.对比例1
65.与实施例4的唯一不同仅在于，其原料中不含有莫来石。
66.对比例2
67.与实施例4的唯一不同仅在于，其原料中不含有碳化硅、钛铝酸钙和电熔刚玉。
68.对比例3
69.与实施例4的唯一不同仅在于，其原料中不含有硅线石粉。
70.对比例4
71.与实施例4的唯一不同仅在于，其原料中不含有碳酸锆粉。
72.对比例5
73.与实施例4的唯一不同仅在于，所述石墨烯改性减水剂的制备工艺中，不包括将物料b进行对氨基苯磺酸钠改性制备物料c的过程，即将物料b代替物料c直接与去离子水混合后进行后续反应。
74.对比例6
75.与实施例4的唯一不同仅在于，所述石墨烯改性减水剂的制备工艺中，未加入2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯。
76.对本发明实施例1-4以及对比例1-6的浇注料进行性能检测：
77.体积密度参照gb/t2997-2000检测；
78.常温抗折强度参照gb/t3001-2007检测；
79.常温耐压强度参照gb/t5072-2008检测；
80.热震稳定性按照以下方法测试：将试样分别经1200℃
×
3h烧成和1500℃
×
3h埋炭烧成后放入1100℃的实验炉内，保温二十分钟后，在流水中浸没一分钟，然后取出在空气中放置5分钟，如此循环三次，待试样烘干后检测热震实验后试样的常温抗折强度，计算试样的抗折强度保持率；
81.抗碱性能参照gb/t10696-1989检测；
82.实施例1-4浇注料的体积密度：110℃
×
24h≥3.1g/cm3；常温耐压强度：110℃
×
24h≥107mpa，1200℃
×
3h≥139mpa，1500℃
×
3h≥147mpa；常温抗折强度：110℃
×
24h≥16mpa，1200℃
×
3h≥24mpa，1500℃
×
3h≥21mpa；加热永久线变化：1100℃
×
3h：
±
0.05％，1400℃
×
3h：
±
0.15％；热震后抗折强度保持率≥89％；抗碱性为一级。
83.而实施例4浇注料的体积密度：110℃
×
24h＝3.35g/cm3；常温耐压强度：110℃
×
24h为109mpa，1200℃
×
3h为139mpa，1500℃
×
3h为148mpa；常温抗折强度：110℃
×
24h为18.5mpa，1200℃
×
3h为25.3mpa，1500℃
×
3h为22.6mpa；加热永久线变化：1100℃
×
3h：0.05％，1400℃
×
3h：0.15％；热震后抗折强度保持率为91％；抗碱性为一级。
84.对比例1-6浇注料的体积密度：110℃
×
24h为2.73-3.2g/cm3；常温耐压强度：110℃
×
24h为88-101mpa，1200℃
×
3h为107-125mpa，1500℃
×
3h为115-142mpa；常温抗折强度：110℃
×
24h为9-15.1mpa，1200℃
×
3h为10-19mpa，1500℃
×
3h为14-19.7mpa；加热永久线变化：1100℃
×
3h：
±
0.2％，1400℃
×
3h：
±
0.45％；热震后抗折强度保持率为75-87％；抗碱性为一级至三级。
85.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。