本技术涉及耐火材料，尤其涉及一种隔热节能耐火浇注料及其制备方法。
背景技术：
1、耐火浇注料是目前生产与使用最广泛的一种不定形耐火材料，主要用于构筑各种加热炉内衬等整体构筑物。是一种由耐火物质制成的粒状和粉状材料，并加入一定量结合剂和水分共同组成。它具有较高的流动性，适宜用浇注方法施工，并无需加热即可硬化的不定形耐火材料。由耐火骨料、粉料、结合剂、外加剂、水或其他液体材料组成。一般在使用现场以浇注、震动或捣固的方法浇筑成型，也可以制成预制件使用。
2、耐火浇注料是由耐火骨料、粉料和结合剂组成的混合料，在加入水或者其他液体后浇注成需要的形态以供使用。耐火浇注材料所应用的场景较为特殊，如钢铁行业的加热炉、均热炉、机械工业的热处理炉、石油、化工、有色、建材等热工设备及隔热衬和烟囱衬里，因此，要求该耐火结构层具有良好的隔热耐火性、较高的机械强度。现有的隔热耐火浇注料由于原料选择不当、颗粒搭配不合理等原因存在稳定性差、强度低、隔热效果差、易开裂等问题。
3、因此，研究一种综合性能优异的隔热节能耐火浇注料成为了本领域技术人员急需解决的技术难题。
技术实现思路
1、本技术目的在于针对当前技术的不足，提供一种隔热节能耐火浇注料及其制备方法，本技术的隔热节能耐火浇注料的制备方法具有制作简单、成本低、节能环保等优点，同时获得的隔热节能耐火浇注料具有容重轻、抗折强度高、耐压强度高的同时，还具备优良的隔热性能与抗热震稳定性。
2、第一方面，本技术提供一种隔热节能耐火浇注料，采用如下技术方案：
3、一种隔热节能耐火浇注料，按质量份数计，包括以下制备原料：多孔氧化铝骨料35-40份、改性短切含锆耐火纤维3-5份、焦宝石细粉8-10份、蓝晶石粉3-5份、氧化铝微粉5-6份、锂辉石粉2-3份、结合剂1-3份、减水剂0.2-0.3份、分散剂0.2-0.3份。
4、通过采用上述技术方案，多孔氧化铝骨料：作为主要原料，其高孔隙率和低导热系数为浇注料提供了良好的隔热性能。同时，其耐压强度高，确保了材料的结构稳定性。改性短切含锆耐火纤维：通过改性提高了与水的润湿性和在浇注料中的分散性，利用其拉拔作用增强材料，提高了浇注料的整体强度和韧性。焦宝石细粉：因其优良的热震稳定性能和高温性能，提升了浇注料的综合使用性能，尤其是在温度变化较大的环境中。锂辉石粉：作为烧结促进剂，改善了浇注料在使用条件下的烧结状态，促进了高温陶瓷结合相的形成，增强了材料的抗破损能力。蓝晶石粉：作为膨胀剂，其在高温下不可逆分解产生的体积膨胀抵消了浇注料在高温下的体积收缩，从而防止了开裂。减水剂：通过脂肪族高效减水剂和聚羧酸系高性能减水剂的组合，优化了浇注料的施工流动性，降低了加水量，实现了高减水率且不离析的效果。分散剂：具有超支化结构的聚硅氧烷分散剂，不仅改进了浇注料的减水性、防泌水性、易排气性等性能，还通过其端基将浇注料中的各个组分均匀结合，成为一个整体，减少了水的添加量，避免了对浇注料力学性能的影响。同时，在烧结过程中形成的二氧化硅结构和含硼陶瓷结构进一步提升了材料的抗热震稳定性。综上所述，本技术中的隔热节能耐火浇注料通过各组分的精确配比和相互作用，实现了轻质、高强度、优良的隔热性能和抗热震稳定性，满足了现代工业对耐火材料的要求。
5、优选的，所述多孔氧化铝骨料的制备方法，包括以下步骤：
6、s21、按照质量份数，将平均粒径为10μm的三水铝石、硼酸、碳酸钠、质量浓度为40%的水玻璃和和平均粒径为10μm的碳粉混合均匀后，再加入水进行搅拌混合1-2h，得到混合物；
7、s22、混合物被转移到钢模具中再使用单轴压机在100mpa下压实，得到的直径50mm、高度50mm的圆柱形压实体，然后在1700℃的氢气还原气氛中加热2h，加热速率为120℃/h，随后，圆柱形压实体在1700℃的空气中加热1h，以便燃烧掉残留的碳，得到多孔氧化铝体；
8、s23、将多孔氧化铝体碾压成粗颗粒，过筛，得到粒径为1-2mm的多孔氧化铝骨料。
9、通过采用上述技术方案，制备的多孔氧化铝骨料在隔热节能耐火浇注料中的作用及协同作用如下：1. 轻质高强：通过特定的制备过程，得到的多孔氧化铝具有高的孔隙率和低导热系数，同时保持了较高的耐压强度。这种结构使得最终的耐火浇注料在保持轻质的同时，还具备了高强度的特性。2. 改善隔热性能：多孔氧化铝的高孔隙率和低导热系数显著提升了浇注料的隔热效果，使其在高温环境下能够更有效地减少热量传递，保护内部结构不受高温损害。3. 增强材料整体性能：多孔氧化铝骨料与其他成分（如改性短切含锆耐火纤维、焦宝石细粉等）共同作用，通过各自的独特性能协同提升浇注料的整体性能。例如，改性短切含锆耐火纤维增强了材料的韧性和抗折强度，而焦宝石细粉则提供了优良的热震稳定性能。4. 促进烧结：在加热过程中形成的 na2o-b2o3-sio2液相促进了氧化铝板的生长，使用高温蒸发和1700℃加热产生的多孔氧化铝具有由高度各向异性并结晶的氧化铝板颗粒制成的“卡片屋”结构。这种材料显示出高孔隙率，足够抵抗浇注料混合的机械强度，有助于提高浇注料的抗破损能力和整体稳定性。5. 协同效应：多孔氧化铝骨料与其他添加剂（如锂辉石粉、蓝晶石粉等）的结合使用，进一步优化了浇注料的性能。锂辉石粉作为烧结促进剂改善了浇注料的烧结状况，而蓝晶石粉作为膨胀剂抵消了高温下的体积收缩，防止了开裂。综上所述，多孔氧化铝骨料在隔热节能耐火浇注料中不仅提供了轻质高强的基本特性，还通过与其他成分的协同作用，全面提升了浇注料的隔热性能、机械强度、热震稳定性能和施工质量，使其成为一种高性能的耐火材料。
10、优选的，所述平均粒径为10μm的三水铝石、硼酸、碳酸钠、质量浓度为40%的水玻璃和和平均粒径为10μm的碳粉的质量份数比为100:1:0.4:1:10。
11、优选的，所述改性短切含锆耐火纤维的改性方法，包括以下步骤：
12、s41、按照质量份数，将10份纳米蒙脱土加入20份质量浓度25%的盐酸溶液中，在120℃处理1.5h，过滤收集沉淀，洗涤后干燥，得到改性蒙脱土；
13、s42、按照质量份数，将改性蒙脱土、长度为5-10mm的短切含锆耐火纤维、氯化镁和硫酸铝加入至质量浓度为6%的氢氧化钠水溶液中，超声分散1h后，在氮气保护氛围下加热至125℃反应20-24h，干燥后，得到改性短切含锆耐火纤维。
14、通过采用上述技术方案，改性后的改性短切含锆耐火纤维含有氢氧根可以和水形成氢键，提高材料和水的润湿性，并且通过改性，提高短切含锆耐火纤维在浇注料的分散性，利用其在基体中的拉拔作用所产生的增强 、增韧效应，进而更好的提高浇注料的强度。同时，这种改性方法还有助于提高浇注料的抗热震稳定性和高温性能，从而改善浇注料的综合使用性能。
15、优选的，所述改性蒙脱土、长度为5-10mm的短切含锆耐火纤维、氯化镁、硫酸铝和质量浓度为6%的氢氧化钠水溶液的质量份数比为1:4:11:12:150。
16、优选的，所述焦宝石细粉平均粒径为0.5mm，所述蓝晶石粉平均粒径为180目，所述氧化铝微粉的平均粒径为5μm，所述锂辉石粉的平均粒径为180目。
17、优选的，所述结合剂为铝酸钙水泥，所述铝酸钙水泥中氧化铝重量百分比含量为75％。
18、优选的，所述减水剂由脂肪族高效减水剂和聚羧酸系高性能减水剂以质量份数比3:5混合制得。
19、通过采用上述技术方案，减水剂由脂肪族高效减水剂和聚羧酸系高性能减水剂以质量份数比3:5混合制得，在本技术中的作用是提高浇注料的施工流动性，降低浇注料的加水量，达到既具有高减水率又不离析的效果。聚羧酸系高性能减水剂具有优异的减水率、流动性和渗透性。脂肪族高效减水剂：能降低水泥颗粒间的作用力，提高浇注料的流动性和强度，同时减少气泡数量，提高浇注料的耐久性。它们之间协同作用，既可以降低水泥浆体的粘度，提高其流动性，又可以防止水分的流失，保持浆体的稠度和流动性。这种优化组合避免了单一减水剂的性能短板，提高了浇注料的施工流动性，降低了浇注料的加水量，达到了既具有高减水率又不离析的效果。
20、优选的，所述分散剂的制备方法，包括以下步骤：
21、s91、按照质量份数，将2.08份四乙氧基硅烷与3.76份二甲基氯硅烷溶于60份甲苯中，然后在0.02份氯化铁的催化下65℃反应6h，反应结束后，蒸除溶剂，得到四（二甲基硅基）硅氧烷；
22、s92、按照质量份数，将3.28份四（二甲基硅基）硅氧烷与36.6份三甲氧基硅烷溶于120份甲苯中，加入0.01份三（五氟苯）硼烷，38℃下搅拌下反应3h后，蒸除溶剂，得到烷氧基的超支化有机硅树脂；
23、s93、按照质量份数，将10份烷氧基的超支化有机硅树脂与1份硼酸三甲酯加入到由55份乙醇和40g水的组成的混合溶液中，68℃搅拌水解12h后，得到分散剂。
24、通过采用上述技术方案，制备的分散剂是一种有机聚合材料，能够对浇注料在减水性、易排气性、调节基质中微气孔分布等方面的性能起到改进作用，满足了自流浇注料的泵送施工工艺，提高了浇注料的施工流动性，降低了浇注料的加水量，改善了浇注料施工质量与综合性能。分散剂具体为具有超支化结构的聚硅氧烷分散剂，其各个端基能够用于将浇注料中的各个组分进行均匀结合，成为一个整体的作用，使得在浇注料制备过程中无需过多添加水，防止多余的水分的添加对浇注料的力学性能造成的影响。同时在烧结过程中，主链中的硅氧链段则会形成二氧化硅结构，其能够与氧化铝等原料烧结形成莫来石结构。同时，其中的硼酸酯基团中的硼原子在烧结过程中会形成含硼陶瓷结构，使得其抗热震稳定性进一步提升。
25、第二方面，本技术提供一种隔热节能耐火浇注料的制备方法，采用如下的技术方案：
26、本技术还提供上述一种隔热节能耐火浇注料的制备方法，包括以下步骤：按照质量份数，将多孔氧化铝骨料、改性短切含锆耐火纤维、焦宝石细粉、蓝晶石粉、氧化铝微粉、锂辉石粉、结合剂、减水剂和分散剂混合搅拌均匀，得到隔热节能耐火浇注料。
27、综上所述，本技术的有益技术效果：
28、1. 隔热性能的提升：通过多孔氧化铝骨料的使用，该浇注料具有更高的孔隙率和低导热系数，显著提升了隔热效果。多孔结构能有效降低热传导，使浇注料在高温环境下表现出良好的隔热性能。
29、2. 强度与稳定性的增强：改性短切含锆耐火纤维的加入，提高了材料的整体强度和韧性。这种纤维在基体中均匀分散，通过拉拔作用增强了浇注料的抗折强度和耐压强度，同时改善了材料的抗热震稳定性。
30、3. 烧结性能的改善：锂辉石粉的加入促进了高温下的烧结过程，改善了浇注料在使用条件下的烧结状态，提高了抗破损能力。锂辉石粉作为烧结促进剂，有助于形成高温陶瓷结合相，增强浇注料的耐用性。
31、4. 防止体积收缩与开裂：蓝晶石粉作为膨胀剂，在高温下不可逆分解产生体积膨胀，抵消了浇注料在高温下可能出现的体积收缩，从而防止了开裂现象，保证了浇注料的完整性和使用性能。
32、5. 施工性能的优化：分散剂的使用不仅提高了浇注料的减水性、防泌水性和易排气性，还改善了微气孔分布，降低了加水量，提高了施工流动性，使得浇注料更易于泵送和施工，同时改善了施工质量和综合性能。
33、6. 环保与成本效益：所述隔热节能耐火浇注料的制备方法简单、成本低，且具有节能环保的特点，符合当前工业可持续发展的要求。
34、7. 综合性能的提升：通过上述原料的合理配比和先进的制备工艺，得到的浇注料不仅在容重轻、隔热性能好，而且在抗折强度、耐压强度以及抗热震稳定性等方面表现出色，满足了高温工业环境的复杂要求。
1.一种隔热节能耐火浇注料，其特征在于，按质量份数计，包括以下制备原料：多孔氧化铝骨料35-40份、改性短切含锆耐火纤维3-5份、焦宝石细粉8-10份、蓝晶石粉3-5份、氧化铝微粉5-6份、锂辉石粉2-3份、结合剂1-3份、减水剂0.2-0.3份、分散剂0.2-0.3份；
2.根据权利要求1所述一种隔热节能耐火浇注料，其特征在于，所述平均粒径为10μm的三水铝石、硼酸、碳酸钠、质量浓度为40%的水玻璃和和平均粒径为10μm的碳粉的质量份数比为100:1:0.4:1:10。
3.根据权利要求1所述一种隔热节能耐火浇注料，其特征在于，所述改性短切含锆耐火纤维的改性方法，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述一种隔热节能耐火浇注料，其特征在于，所述改性蒙脱土、长度为5-10mm的短切含锆耐火纤维、氯化镁、硫酸铝和质量浓度为6%的氢氧化钠水溶液的质量份数比为1:4:11:12:150。
5.根据权利要求1所述一种隔热节能耐火浇注料，其特征在于，所述焦宝石细粉平均粒径为0.5mm，所述蓝晶石粉粒径为180目，所述氧化铝微粉的平均粒径为5μm，所述锂辉石粉的粒径为180目。
6.根据权利要求1所述一种隔热节能耐火浇注料，其特征在于，所述结合剂为铝酸钙水泥，所述铝酸钙水泥中氧化铝重量百分比含量为75％。
7.根据权利要求1所述一种隔热节能耐火浇注料，其特征在于，所述减水剂由脂肪族高效减水剂和聚羧酸系高性能减水剂以质量份数比3:5混合制得。
8.根据权利要求1所述一种隔热节能耐火浇注料，其特征在于，所述分散剂的制备方法，包括以下步骤：
9.一种权利要求1-8任一所述一种隔热节能耐火浇注料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
