CN106277795B - 焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的制备及使用方法 - Google Patents

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Abstract

焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的制备及使用方法，属于耐火材料技术领域。制备方法的特征在于：先按配方配料混料后在950℃~1050℃高温融化，然后水淬得到复合硼酸盐饱和溶剂；再将复合硼酸盐饱和溶剂30~40份、高岭土20~30份、石英粉20~30份、锆英粉10~20份、方解石1~6份、滑石粉1~6份、三聚磷酸钠0.5~1.5份加水研磨2h~4h即得。使用方法的特征在于：采用喷涂的方法，喷涂釉面厚度为0.4mm~1.5mm，控制温度在950℃~1150℃，保温即得。本釉料配合本使用方法不但能够在较低的温度下在砖体工作面形成陶瓷釉层，还能深入的渗入到砖体内部，与砖体结合为一体，釉层形成后永不脱落。

Description

焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的制备及使用方法
技术领域
焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的制备及使用方法，属于耐火材料技术领域。
背景技术
焦炉，一种通常由耐火砖和耐火砌块砌成的炉子，用煤炼制焦炭的窑炉。是炼焦的主要热工设备。加煤口是焦炉的重要组成部分，各种规格的煤炭通过加煤口进入焦炉炭化室，以此来生产炼铁用焦炭。现在焦炉加煤口普遍采用硅铝质耐火材料，在正常工作状态下，产生焦油、碳颗粒等对砖侵蚀严重，焦油等粘附在砖表面，难以清除，造成加煤口密封不严，加煤不通畅，人工清理难度较大，影响正常操作。
现有技术中，可以在焦炉建设时使用具有釉面的加煤口炉门砖来解决上述问题。但是对于一些前期为使用具有釉面的加煤口炉门砖的焦炉，如果需要改进的话，需要将加煤口倒捣塌，重新进行建设，不但费时费力，而且新建的加煤口，容易在使用过程中与原炉体间出现裂纹。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种使用方便、能够形成结构致密的釉层的焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的制备及使用方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的制备方法，其特征在于，制备步骤为：
1）复合硼酸盐饱和溶剂原料按重量份配比：硼砂22~48份、氧化锌12~32份、石英粉10~30份、钾石3~11份、熟滑石1~8份；按配方配料混料后在950℃~1050℃高温融化，然后水淬得到复合硼酸盐饱和溶剂；
2）釉料原料按重量份配比：步骤1）制备的复合硼酸盐饱和溶剂30~40份、高岭土20~30份、石英粉20~30份、锆英粉10~20份、方解石1~6份、滑石粉1~6份、三聚磷酸钠0.5~1.5份；按配比配料混合均匀后，加釉料原料总质量的40%~60%的水，研磨2h~4h即得釉料。
本发明提供一种焦炉加煤口专用的热喷涂陶瓷密封釉料，先将硼酸和组分高温共融，然后利用水将形成的特定组分的复合硼酸盐淬取出来制得复合硼酸盐饱和溶剂，利用该溶剂与釉料成份共同研磨得到本发明的热喷涂陶瓷密封釉料，该釉料可以在相对于普通釉料更低的温度下烧制成釉层，温度适合于焦炉加煤口所能达到的温度。而且该釉料在焦炉加煤口砖的渗透能力强，能够在热喷涂后更深入的渗入到砖体的内部，与砖体本身结合更牢固。
步骤1）所述的重量份配比为：硼砂37~42份、氧化锌18~22份、石英粉17~21份、钾石7~8份、熟滑石4~5份。
步骤2）所述的釉料原料的重量份配比为：步骤1）制备的硼酸盐复合溶剂34~35份、高岭土24~27份、石英粉24~27份、锆英粉14~16份、方解石3~4份、滑石粉3~4份、三聚磷酸钠1~1.2份。选用上述优选的配方，可以使本釉料在更低的温度下形成厚度均匀的釉层，同时对焦炉加煤口砖的渗透能力也达到最佳。
步骤2） 研磨所得釉料中粒度小于10μm 的釉料所占的质量百分比在80%以上，粒度大于50μm的釉料所占的质量百分比在2%以下。本釉料在研磨至该粒度后会表现出最佳的热喷涂效果形成的釉面的釉质最为均匀，渗透效果也更理想。
一种上述制备方法制备的焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的使用方法，其特征在于：采用喷涂机压力喷涂的方法，喷涂釉面厚度为0.4mm~1.5mm，控制喷涂时焦炉加煤口温度在950℃~1150℃，保温2 h ~4h形成密封釉层。
本发明的使用方法通过热喷使砖体工作面在高温下形成陶瓷釉层，隔绝气孔，彻底避免砖体工作面结焦积碳的问题。形成的密封釉层具有微晶玻璃质结构，结构致密，表面光滑，气孔率趋于零，可以避免碳颗粒及焦油的吸附渗透作用。且密封釉层具有较高的抗化学侵蚀的性能，能避免热解气体对砖的作用。最主要的本发明的釉料可以在较低温度下（950℃）熔融成釉，但可保证在达1300℃的温度下使用。本釉料可以应用于旧炉的直接改造，直接热喷涂，施工方便，当然也可以在新炉的建设时使用。本釉料配合本使用方法不但能够在砖体工作面形成陶瓷釉层，还能深入的渗入到砖体内部，与砖体结合为一体，釉层形成后永不脱落。成功解决了由于传统釉料不能在较低温度下（950℃）烧制成釉，不能深入的渗入砖体，带来的无法在焦炉加煤口直接热喷涂，炉口砖的釉面易脱落的问题。
所述的喷涂机的压力控制在0.3 MPa ~0.5MPa，喷涂面成扇形放射状，流量控制在50 ml/min ~100ml/min。该条件下形成的喷涂速率使用釉料的结晶速率，形成的密封釉层的气密性更好，更加光滑。
本釉料配合本使用方法形成的密封釉层额微晶玻璃质结构具有独特的化学组成：所述的密封釉层的化学质量百分比组成为：SiO243%~64.5%、 Al2O38%~15% 、CaO1%~6% 、ZnO3%~12% 、MgO1%~4% 、K2O0.5%~2% 、Na2O0.5%~1% 、ZrO26%~15%，其他成分1%~4%。
所述的喷涂釉面厚度为0.4mm~1.0 mm。优选，0.4 mm ~0.5 mm。本发明低温下形成的釉层结构致密，能够以更小的厚度彻底解决砖体工作面结焦积碳的问题，当然常规厚度当然也能达到密封效果。
釉料的组成在上述优选配方时，能够在最低的温度下形成结构致密的密封釉层，此时优选的，所述的焦炉加煤口温度在950℃~970℃。
与现有技术相比，本发明的焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的制备及使用方法所具有的有益效果是：本发明提供一种焦炉加煤口专用的热喷涂陶瓷密封釉料，先制得本发明特制的复合硼酸盐饱和溶剂，利用该溶剂与釉料成份共同研磨得到通过热喷使砖体工作面在较低温度下（950℃）形成可保证在达1300℃的温度下使用的陶瓷釉层，隔绝气孔，彻底避免砖体工作面结焦积碳的问题。形成的密封釉层具有微晶玻璃质结构，结构致密，表面光滑，气孔率趋于零，可以避免碳颗粒及焦油的吸附渗透作用。且密封釉层具有较高的抗化学侵蚀的性能，能避免热解气体对砖的作用。本釉料可以应用于旧炉的直接改造，直接热喷涂，施工方便。本釉料配合本使用方法不但能够在砖体工作面形成陶瓷釉层，还能深入的渗入到砖体内部，与砖体结合为一体，釉层形成后永不脱落。
具体实施方式
下面对本发明的焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的制备及使用方法做进一步说明，其中实施例1为最佳实施例。
实施例1
1）制备硼酸盐复合溶剂：配方范围：硼砂39份、氧化锌20份、石英粉19份、钾石8份、熟滑石4.5份；按配方配料混料混合16min后在1000℃高温融化，然后水淬得到复合硼酸盐饱和溶剂；
2）制备热喷涂釉料：配方范围：步骤1）制备的复合硼酸盐饱和溶剂35份、高岭土25份、石英粉25份、锆英粉15份、方解石3.5份、滑石粉3.5份、三聚磷酸钠1.1份；按配比配料混均匀后，加釉料原料总质量的45%的水，研磨2h使粒度控制在＜10μm 80%以上，大于50μm2%以下即得釉料；
3）采用喷涂机压力喷涂的方法，压力控制在0.4MPa，喷涂机用特制不锈钢喷头，使喷涂面成扇形放射状，流量控制在60ml/min；温度控制在950℃、时间在30min形成釉层，保温2h优化结晶；
4）喷涂后形成0.4mm的密封釉层。
密封釉层化学分析：SiO260%、 Al2O310% 、CaO4.3% 、ZnO8.4% 、MgO2.3% 、K2O1.3%、Na2O0.7% 、ZrO212%，其他成分1%，测量釉料在砖体的平均渗入厚度为3.7mm，密封釉层表面光滑，气孔率为0，避免了碳颗粒及焦油的吸附渗透作用，在1350℃下使用正常。
实施例2
1）制备硼酸盐复合溶剂：配方范围：硼砂37份、氧化锌22份、石英粉17份、钾石8份、熟滑石4份；按配方配料混料混合18min后在1020℃高温融化，然后水淬得到复合硼酸盐饱和溶剂；
2）制备热喷涂釉料：配方范围：步骤1）制备的复合硼酸盐饱和溶剂34份、高岭土27份、石英粉24份、锆英粉16份、方解石3份、滑石粉4份、三聚磷酸钠1份；按配比配料混均匀后，加釉料原料总质量的55%的水，研磨3.5h使粒度控制在＜10μm 80%以上，大于50μm2%以下即得釉料；
3）采用喷涂机压力喷涂的方法，压力控制在0.45MPa，喷涂机用特制不锈钢喷头，使喷涂面成扇形放射状，流量控制在75ml/min；温度控制在960℃、时间在30min形成釉层，保温2.5h优化结晶；
4）喷涂后形成0.5mm的密封釉层。
密封釉层化学分析：SiO249.7%、 Al2O315% 、CaO6% 、ZnO10.3% 、MgO2.7% 、K2O1.4% 、Na2O0.6% 、ZrO213%，其他成分1.3%，测量釉料在砖体的平均渗入厚度为3.6mm，密封釉层表面光滑，气孔率为0，避免了碳颗粒及焦油的吸附渗透作用，在1350℃下使用正常。
实施例3
1）制备硼酸盐复合溶剂：配方范围硼砂42份、氧化锌18份、石英粉21份、钾石7份、熟滑石5份；按配方配料混料混合17min后在970℃高温融化，然后水淬得到复合硼酸盐饱和溶剂；
2）制备热喷涂釉料：配方范围：步骤1）制备的复合硼酸盐饱和溶剂35份、高岭土24份、石英粉27份、锆英粉14份、方解石4份、滑石粉3份、三聚磷酸钠1.2份；按配比配料混均匀后，加釉料原料总质量的45%的水，研磨2.5h使粒度控制在＜10μm 80%以上，大于50μm2%以下即得釉料；
3）采用喷涂机压力喷涂的方法，压力控制在0.35MPa，喷涂机用特制不锈钢喷头，使喷涂面成扇形放射状，流量控制在64ml/min；温度控制在970℃、时间在40min形成釉层，保温3h优化结晶；
4）喷涂后形成0.7mm的密封釉层。
密封釉层化学分析：SiO255%、 Al2O38% 、CaO1% 、ZnO12% 、MgO4% 、K2O2% 、Na2O0.6% 、ZrO215%，其他成分2.4%，测量釉料在砖体的平均渗入厚度为3.8mm，密封釉层表面光滑，气孔率为0，避免了碳颗粒及焦油的吸附渗透作用，在1350℃下使用正常。
实施例4
1）制备硼酸盐复合溶剂：配方范围：硼砂48份、氧化锌12份、石英粉30份、钾石3份、熟滑石8份；按配方配料混料混合20min后在950℃高温融化，然后水淬得到复合硼酸盐饱和溶剂；
2）制备热喷涂釉料：配方范围：步骤1）制备的复合硼酸盐饱和溶剂30份、高岭土30份、石英粉20份、锆英粉20份、方解石1份、滑石粉6份、三聚磷酸钠0.5份；按配比配料混均匀后，加釉料原料总质量的60%的水，研磨4h使粒度控制在＜10μm 76%以上，大于50μm2.5%以下即得釉料；
3）采用喷涂机压力喷涂的方法，压力控制在0.3MPa，喷涂机用特制不锈钢喷头，使喷涂面成扇形放射状，流量控制在50ml/min；温度控制在1050℃、时间在60min形成釉层，保温4h优化结晶；
4）喷涂后形成1.0mm的密封釉层。
密封釉层化学分析：SiO243%、 Al2O315% 、CaO6% 、ZnO12% 、MgO4% 、K2O2% 、Na2O0.5% 、ZrO215%，其他成分2.5%，测量釉料在砖体的平均渗入厚度为3.3mm，密封釉层表面光滑，气孔率为0.1，避免了碳颗粒及焦油的吸附渗透作用，在1350℃下使用正常。
实施例5
1）制备硼酸盐复合溶剂：配方范围：硼砂22份、氧化锌32份、石英粉10份、钾石11份、熟滑石1份；按配方配料混料后混合15min在1050℃高温融化，然后水淬得到复合硼酸盐饱和溶剂；
2）制备热喷涂釉料：配方范围：步骤1）制备的复合硼酸盐饱和溶剂40份、高岭土20份、石英粉30份、锆英粉10份、方解石6份、滑石粉1份、三聚磷酸钠1.5份；按配比配料混均匀后，加釉料原料总质量的40%的水，研磨2h即得釉料；
3）采用喷涂机压力喷涂的方法，压力控制在0.5MPa，喷涂机用特制不锈钢喷头，使喷涂面成扇形放射状，流量控制在100ml/min；温度控制在1150℃、时间在50min形成釉层，保温4h优化结晶；
4）喷涂后形成1.5mm的密封釉层。
密封釉层化学分析：SiO264.5%、 Al2O314.7% 、CaO5.3% 、ZnO3%、MgO1% 、K2O0.5%、Na2O1% 、ZrO26%，其他成分4%，测量釉料在砖体的平均渗入厚度为3.1mm，密封釉层表面光滑，气孔率为0.3，避免了碳颗粒及焦油的吸附渗透作用，在1350℃下使用正常。
对比例1
物料配比和制备步骤同实施例1，不同的是釉料中未添加步骤1）制备的复合硼酸盐饱和溶剂。在热喷涂过程中未形成釉层。
对比例2
物料配比和制备步骤同实施例1，不同的是步骤2）釉料中除复合硼酸盐饱和溶剂外，其它组分的配方为传统釉料配方（长石45份、石英15 份、钟乳石 18份、生大同10份、苏州土4份、氧化铝 4份、锆英粉 11份、碳酸钡3份）。在热喷涂过程中未形成釉层。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的制备方法，其特征在于，制备步骤为：
1）复合硼酸盐饱和溶剂原料按重量份配比：硼砂22~48份、氧化锌12~32份、石英粉10~30份、钾石3~11份、熟滑石1~8份；按配方配料混料后在950℃~1050℃高温融化，然后水淬得到复合硼酸盐饱和溶剂；
2）釉料原料按重量份配比：步骤1）制备的复合硼酸盐饱和溶剂30~40份、高岭土20~30份、石英粉20~30份、锆英粉10~20份、方解石1~6份、滑石粉1~6份、三聚磷酸钠0.5~1.5份；按配比配料混合均匀后，加釉料原料总质量的40%~60%的水，研磨2h~4h即得釉料。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的制备方法，其特征在于：步骤1）所述的重量份配比为：硼砂37~42份、氧化锌18~22份、石英粉17~21份、钾石7~8份、熟滑石4~5份。
3.根据权利要求1所述的一种焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的制备方法，其特征在于：步骤2所述的釉料原料的重量份配比为：步骤1）制备的复合硼酸盐饱和溶剂34~35份、高岭土24~27份、石英粉24~27份、锆英粉14~16份、方解石3~4份、滑石粉3~4份、三聚磷酸钠1~1.2份。
4.根据权利要求1所述的一种焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的制备方法，其特征在于：步骤2） 研磨所得釉料中粒度小于10μm 的釉料所占的质量百分比在80%以上，粒度大于50μm的釉料所占的质量百分比在2%以下。
5.一种权利要求1~4任一项所述制备方法制备的焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的使用方法，其特征在于：采用喷涂机压力喷涂的方法，喷涂釉面厚度为0.4mm~1.5mm，控制喷涂时焦炉加煤口温度在950℃~1150℃，保温2 h ~4h形成密封釉层。
6.根据权利要求5所述的焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的使用方法，其特征在于：所述的喷涂机的压力控制在0.3 MPa ~0.5MPa，喷涂面成扇形放射状，流量控制在50 ml/min~100ml/min。
7.根据权利要求5所述的焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的使用方法，其特征在于：所述的喷涂釉面厚度为0.4mm~1.0 mm。
8.根据权利要求5所述的焦炉加煤口热喷涂陶瓷密封釉料的使用方法，其特征在于：所述的焦炉加煤口温度在950℃~970℃。
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