CN109824371A - 一种气化炉工作衬层用耐火喷涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气化炉工作衬层用耐火喷涂料及其制备方法。其技术方案是:以40~48wt%的特级矾土颗粒、20~29wt%的特级矾土细粉、10~20wt%的烧结板状刚玉颗粒、4~10wt%的烧结板状刚玉细粉、3~6wt%的活性α‑Al2O3微粉、3~6wt%的二氧化硅微粉为原料,外加原料3~4wt%的铝酸钙水泥、2~3wt%的不锈钢纤维和0.1~0.3wt%的复合减水剂。先将特级矾土颗粒、烧结板状刚玉颗粒和不锈钢纤维加入混合机中搅拌,再依次加入特级矾土细粉、烧结板状刚玉细粉、活性α‑Al2O3微粉、二氧化硅微粉、铝酸钙水泥结合剂和复合减水剂,搅拌,制得气化炉工作衬层用耐火喷涂料。本发明所制制品抗侵蚀性好、耐冲刷性强、施工方便、环境友好和使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域。具体涉及一种气化炉工作衬层用耐火喷涂料及其制备方法。
背景技术
气化是将碳原料在高温高压下转化为CO和H2混合气体的一种化学过程,其制备设备是一个气化炉,即为高压下的化学反应容器。由于气化炉内部环境苛刻,同时存在高温高压、还原气体以及侵蚀性熔渣等,需要内衬材料具有高的抗熔渣侵蚀性、高的抗熔渣渗透性和较高的热态强度以抵抗高温下的冲刷磨损,同时具有较好的高温体积稳定性能以抵抗温度和压力的波动。目前,气化炉所用耐火材料一般采用价格较贵的高铬耐火烧成砖(Cr2O3含量80~95%),但其存在两大缺点:第一,由于熔渣的渗透在热震过程中易导致剥落损毁、更换频率高和存在六价铬的潜在污染;第二,由于耐火砖存在耐压强度低、气孔率较高和抗侵蚀性差等弊病,且施工劳动强度大、砌筑时砖缝隙难以控制一致、维修不方便和存在安全隐患的问题。气化炉的重新砌炉首先需要完全停产,且在合适的条件下局部大修也需要花费10天左右,完全大修需要更长的时间。因此,耐火材料炉衬受到侵蚀所损坏的代价是昂贵的,包括重砌耐火材料和停产所造成的经济损失。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷,目的是提供一种工艺简单的高温气化炉工作衬层用耐火喷涂料的制备方法;所制备的高温气化炉工作衬层用耐火喷涂料抗侵蚀性好、耐冲刷性强、施工方便、环境友好和使用寿命长。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:以40~48wt%的特级矾土颗粒、20~29wt%的特级矾土细粉、10~20wt%的烧结板状刚玉颗粒、4~10wt%的烧结板状刚玉细粉、3~6wt%的活性α-Al2O3微粉、3~6wt%的二氧化硅微粉为原料,外加所述原料3~4wt%的铝酸钙水泥、2~3wt%的不锈钢纤维和0.1~0.3wt%的复合减水剂。先将所述特级矾土颗粒、所述烧结板状刚玉颗粒和所述不锈钢纤维加入混合机中,搅拌2~5分钟,然后在搅拌条件下依次加入所述特级矾土细粉、所述烧结板状刚玉细粉、所述活性α-Al2O3微粉、所述二氧化硅微粉、所述铝酸钙水泥结合剂和所述复合减水剂,继续搅拌5~10min,制得气化炉工作衬层用耐火喷涂料。
将所述气化炉工作衬层用耐火喷涂料装入防潮包装袋中,存放干燥处,待用。
所述特级矾土的化学成分是:Al2O3含量≥85.5wt%,SiO2含量≥8.61wt%,TiO2含量≥3.33wt%,Fe2O3含量≥1.25wt%,CaO含量≤0.27wt%。
所述特级矾土颗粒的粒度为≤5mm。
所述特级矾土细粉的粒度为≤0.088mm。
所述烧结板状刚玉的Al2O3含量≥99.15wt%。
所述烧结板状刚玉颗粒的粒度为≤5mm。
所述烧结板状刚玉细粉的粒度为≤0.088mm。
所述活性α-Al2O3微粉的粒度≤1μm;α-Al2O3微粉的Al2O3含量≥99.6wt%。
所述二氧化硅微粉的粒度≤1μm,二氧化硅微粉的SiO2含量≥99.5wt%。
所述铝酸钙水泥的成分是:Al2O3含量≥77.5wt%,CaO含量≥27.61wt%,SiO2含量≤1.33wt%,Fe2O3含量≤0.58wt%,TiO2含量≤0.32wt%,MgO含量≤0.33wt%;所述铝酸钙水泥细粉的粒度为≤0.088mm。
所述不锈钢纤维的直径为5~100μm,不锈钢纤维的长度为10~25mm。
所述复合减水剂为30~70wt%的磺化三聚氰胺甲醛水溶性树脂和30~70wt%的六偏磷酸钠的混合物。
由于采用上述技术方案,本发明与现有技术相比具有如下积极效果:
本发明先将特级矾土颗粒、烧结板状刚玉颗粒和不锈钢纤维加入混合机中,搅拌,然后依次加入特级矾土细粉、烧结板状刚玉细粉、活性α-Al2O3微粉、二氧化硅微粉、铝酸钙水泥结合剂和复合减水剂,继续搅拌,即得气化炉工作衬层用耐火喷涂料,制备工艺简单。
本发明在使用过程中能原位生成莫来石,由于莫来石具有耐火度高、耐磨性好、耐酸碱性能优异和热膨胀系数低等优良性能,不仅提高了气化炉工作衬层用耐火喷涂料的高温强度、耐冲刷性能、对高温煤气的抗侵蚀性和对高温炉渣的抗侵蚀性,而且降低了气化炉工作衬层用耐火喷涂料的热膨胀系数,提升了抗热震性,有效解决气化炉工作衬层的剥落问题,使气化炉工作衬层的使用寿命由现有的10个月提升至15~18个月。
本发明所制备的气化炉工作衬层用耐火喷涂料经检测指标为:成品率为99.0~99.5%;体积密度为2.65~2.75g·cm-3;显气孔率为18~20%;经1300℃×3h烧后抗折强度为13~16MPa;经1300℃×3h烧后耐压强度为110~130MPa;热膨胀系数为5.80×10-6~6.30×10-6℃-1(1300℃);热震(ΔT=1100℃,水冷3次)后强度保持率为75~83%。
因此,本发明工艺简单,所制备的高温气化炉工作衬层用耐火喷涂料抗侵蚀性好、耐冲刷性强、施工方便、环境友好和使用寿命长。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述,并非对其保护范围的限制。
为避免重复,先将本具体实施方式所涉及的物料统一描述如下,实施例中不再赘述:
所述特级矾土的化学成分是:Al2O3含量≥85.5wt%,SiO2含量≥8.61wt%,TiO2含量≥3.33wt%,Fe2O3含量≥1.25wt%,CaO含量≤0.27wt%。
所述特级矾土颗粒的粒度为≤5mm。
所述特级矾土细粉的粒度为≤0.088mm。
所述烧结板状刚玉的Al2O3含量≥99.15wt%。
所述烧结板状刚玉颗粒的粒度为≤5mm。
所述烧结板状刚玉细粉的粒度为≤0.088mm。
所述活性α-Al2O3微粉的粒度≤1μm;α-Al2O3微粉的Al2O3含量≥99.6wt%。
所述二氧化硅微粉的粒度≤1μm,二氧化硅微粉的SiO2含量≥99.5wt%。
所述铝酸钙水泥的成分是:Al2O3含量≥77.5wt%,CaO含量≥27.61wt%,SiO2含量≤1.33wt%,Fe2O3含量≤0.58wt%,TiO2含量≤0.32wt%,MgO含量≤0.33wt%;所述铝酸钙水泥细粉的粒度为≤0.088mm。
所述不锈钢纤维的直径为5~100μm,不锈钢纤维的长度为10~25mm。
所述复合减水剂为30~70wt%的磺化三聚氰胺甲醛水溶性树脂和30~70wt%的六偏磷酸钠的混合物。
实施例1
一种气化炉工作衬层用耐火喷涂料及其制备方法。本实施例所述制备方法是:
以40~43wt%的特级矾土颗粒、20~23wt%的特级矾土细粉、17~20wt%的烧结板状刚玉颗粒、7~10wt%的烧结板状刚玉细粉、3~6wt%的活性α-Al2O3微粉、3~6wt%的二氧化硅微粉为原料,外加所述原料3~4wt%的铝酸钙水泥、2~3wt%的不锈钢纤维和0.1~0.3wt%的复合减水剂。先将所述特级矾土颗粒、所述烧结板状刚玉颗粒和所述不锈钢纤维加入混合机中,搅拌2~5分钟,然后在搅拌条件下依次加入所述特级矾土细粉、所述烧结板状刚玉细粉、所述活性α-Al2O3微粉、所述二氧化硅微粉、所述铝酸钙水泥结合剂和所述复合减水剂,继续搅拌5~10min,制得气化炉工作衬层用耐火喷涂料。
将所述气化炉工作衬层用耐火喷涂料装入防潮包装袋中,存放干燥处,待用。
本实施例所制备的气化炉工作衬层用耐火喷涂料经检测指标为:体积密度为2.65~2.69g·cm-3;显气孔率为19.1~20%;经1300℃×3h烧后抗折强度为13~14.5MPa;经1300℃×3h烧后耐压强度为110~119MPa;热膨胀系数为5.80×10-6~6.05×10-6℃-1(1300℃);热震(ΔT=1100℃,水冷3次)后强度保持率为80~83%。
实施例2
一种气化炉工作衬层用耐火喷涂料及其制备方法。本实施例所述制备方法是:
以42~45wt%的特级矾土颗粒、22~25wt%的特级矾土细粉、14~17wt%的烧结板状刚玉颗粒、6~9wt%的烧结板状刚玉细粉、3~6wt%的活性α-Al2O3微粉、3~6wt%的二氧化硅微粉为原料,外加所述原料3~4wt%的铝酸钙水泥、2~3wt%的不锈钢纤维和0.1~0.3wt%的复合减水剂。先将所述特级矾土颗粒、所述烧结板状刚玉颗粒和所述不锈钢纤维加入混合机中,搅拌2~5分钟,然后在搅拌条件下依次加入所述特级矾土细粉、所述烧结板状刚玉细粉、所述活性α-Al2O3微粉、所述二氧化硅微粉、所述铝酸钙水泥结合剂和所述复合减水剂,继续搅拌5~10min,制得气化炉工作衬层用耐火喷涂料。
将所述气化炉工作衬层用耐火喷涂料装入防潮包装袋中,存放干燥处,待用。
本实施例所制备的气化炉工作衬层用耐火喷涂料经检测指标为:体积密度为2.67~2.71g·cm-3;显气孔率为18.9~19.5%;经1300℃×3h烧后抗折强度为14.8~15.6MPa;经1300℃×3h烧后耐压强度为118~126MPa;热膨胀系数为5.91×10-6~6.11×10-6℃-1(1300℃);热震(ΔT=1100℃,水冷3次)后强度保持率为78~83%。
实施例3
一种气化炉工作衬层用耐火喷涂料及其制备方法。本实施例所述制备方法是:
以44~47wt%的特级矾土颗粒、24~27wt%的特级矾土细粉、12~15wt%的烧结板状刚玉颗粒、5~8wt%的烧结板状刚玉细粉、3~6wt%的活性α-Al2O3微粉、3~6wt%的二氧化硅微粉为原料,外加所述原料3~4wt%的铝酸钙水泥、2~3wt%的不锈钢纤维和0.1~0.3wt%的复合减水剂。先将所述特级矾土颗粒、所述烧结板状刚玉颗粒和所述不锈钢纤维加入混合机中,搅拌2~5分钟,然后在搅拌条件下依次加入所述特级矾土细粉、所述烧结板状刚玉细粉、所述活性α-Al2O3微粉、所述二氧化硅微粉、所述铝酸钙水泥结合剂和所述复合减水剂,继续搅拌5~10min,制得气化炉工作衬层用耐火喷涂料。
将所述气化炉工作衬层用耐火喷涂料装入防潮包装袋中,存放干燥处,待用。
本实施例所制备的气化炉工作衬层用耐火喷涂料经检测指标为:体积密度为2.69~2.73g·cm-3;显气孔率为18.5~19.2%;经1300℃×3h烧后抗折强度为14.4~15.2MPa;经1300℃×3h烧后耐压强度为117~130MPa;热膨胀系数为5.89×10-6~6.21×10-6℃-1(1300℃);热震(ΔT=1100℃,水冷3次)后强度保持率为76~82%。
实施例4
一种气化炉工作衬层用耐火喷涂料及其制备方法。本实施例所述制备方法是:
以45~48wt%的特级矾土颗粒、26~29wt%的特级矾土细粉、10~13wt%的烧结板状刚玉颗粒、4~7wt%的烧结板状刚玉细粉、3~6wt%的活性α-Al2O3微粉、3~6wt%的二氧化硅微粉为原料,外加所述原料3~4wt%的铝酸钙水泥、2~3wt%的不锈钢纤维和0.1~0.3wt%的复合减水剂。先将所述特级矾土颗粒、所述烧结板状刚玉颗粒和所述不锈钢纤维加入混合机中,搅拌2~5分钟,然后在搅拌条件下依次加入所述特级矾土细粉、所述烧结板状刚玉细粉、所述活性α-Al2O3微粉、所述二氧化硅微粉、所述铝酸钙水泥结合剂和所述复合减水剂,继续搅拌5~10min,制得气化炉工作衬层用耐火喷涂料。
将所述气化炉工作衬层用耐火喷涂料装入防潮包装袋中,存放干燥处,待用。
本实施例所制备的气化炉工作衬层用耐火喷涂料经检测指标为:体积密度为2.72~2.75g·cm-3;显气孔率为18~18.8%;经1300℃×3h烧后抗折强度为14.9~16MPa;经1300℃×3h烧后耐压强度为120~129MPa;热膨胀系数为6.02×10-6~6.30×10-6℃-1(1300℃);热震(ΔT=1100℃,水冷3次)后强度保持率为75~79%。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果:
本具体实施方式先将特级矾土颗粒、烧结板状刚玉颗粒和不锈钢纤维加入混合机中,搅拌,然后依次加入特级矾土细粉、烧结板状刚玉细粉、活性α-Al2O3微粉、二氧化硅微粉、铝酸钙水泥结合剂和复合减水剂,继续搅拌,即得气化炉工作衬层用耐火喷涂料,制备工艺简单。
本具体实施方式在使用过程中能原位生成莫来石,由于莫来石具有耐火度高、耐磨性好、耐酸碱性能优异和热膨胀系数低等优良性能,不仅提高了气化炉工作衬层用耐火喷涂料的高温强度、耐冲刷性能、对高温煤气的抗侵蚀性和对高温炉渣的抗侵蚀性,而且降低了气化炉工作衬层用耐火喷涂料的热膨胀系数,提升了抗热震性,有效解决气化炉工作衬层的剥落问题,使气化炉工作衬层的使用寿命由现有的10个月提升至15~18个月。
本具体实施方式所制备的气化炉工作衬层用耐火喷涂料经检测指标为:成品率为99.0~99.5%;体积密度为2.65~2.75g·cm-3;显气孔率为18~20%;经1300℃×3h烧后抗折强度为13~16MPa;经1300℃×3h烧后耐压强度为110~130MPa;热膨胀系数为5.80×10-6~6.30×10-6℃-1(1300℃);热震(ΔT=1100℃,水冷3次)后强度保持率为75~83%。
因此,本具体实施方式工艺简单,所制备的高温气化炉工作衬层用耐火喷涂料抗侵蚀性好、耐冲刷性强、施工方便、环境友好和使用寿命长。
Claims (9)
1.一种气化炉工作衬层用耐火喷涂料的制备方法,其特征在于以40~48wt%的特级矾土颗粒、20~29wt%的特级矾土细粉、10~20wt%的烧结板状刚玉颗粒、4~10wt%的烧结板状刚玉细粉、3~6wt%的活性α-Al2O3微粉、3~6wt%的二氧化硅微粉为原料,外加所述原料3~4wt%的铝酸钙水泥、2~3wt%的不锈钢纤维和0.1~0.3wt%的复合减水剂;先将所述特级矾土颗粒、所述烧结板状刚玉颗粒和所述不锈钢纤维加入混合机中,搅拌2~5分钟,然后在搅拌条件下依次加入所述特级矾土细粉、所述烧结板状刚玉细粉、所述活性α-Al2O3微粉、所述二氧化硅微粉、所述铝酸钙水泥结合剂和所述复合减水剂,继续搅拌5~10min,制得气化炉工作衬层用耐火喷涂料;
将所述气化炉工作衬层用耐火喷涂料装入防潮包装袋中,存放干燥处,待用。
2.根据权利要求1所述的气化炉工作衬层用耐火喷涂料的制备方法,其特征在于所述特级矾土的化学成分是:Al2O3含量≥85.5wt%,SiO2含量≥8.61wt%,TiO2含量≥3.33wt%,Fe2O3含量≥1.25wt%,CaO含量≤0.27wt%;
所述特级矾土颗粒的粒度为≤5mm;
所述特级矾土细粉的粒度为≤0.088mm。
3.根据权利要求1所述的气化炉工作衬层用耐火喷涂料的制备方法,其特征在于所述烧结板状刚玉的Al2O3含量≥99.15wt%;
所述烧结板状刚玉颗粒的粒度为≤5mm;
所述烧结板状刚玉细粉的粒度为≤0.088mm。
4.根据权利要求1所述的气化炉工作衬层用耐火喷涂料的制备方法,其特征在于所述活性α-Al2O3微粉的粒度≤1μm;α-Al2O3微粉的Al2O3含量≥99.6wt%。
5.根据权利要求1所述的气化炉工作衬层用耐火喷涂料的制备方法,其特征在于所述二氧化硅微粉的粒度≤1μm,二氧化硅微粉的SiO2含量≥99.5wt%。
6.根据权利要求1所述的气化炉工作衬层用耐火喷涂料的制备方法,其特征在于所述铝酸钙水泥的成分是:Al2O3含量≥77.5wt%,CaO含量≥27.61wt%,SiO2含量≤1.33wt%,Fe2O3含量≤0.58wt%,TiO2含量≤0.32wt%,MgO含量≤0.33wt%;所述铝酸钙水泥细粉的粒度为≤0.088mm。
7.根据权利要求1所述的气化炉工作衬层用耐火喷涂料的制备方法,其特征在于所述不锈钢纤维的直径为5~100μm,不锈钢纤维的长度为10~25mm。
8.根据权利要求1所述的气化炉工作衬层用耐火喷涂料的制备方法,其特征在于所述复合减水剂为30~70wt%的磺化三聚氰胺甲醛水溶性树脂和30~70wt%的六偏磷酸钠的混合物。
9.一种气化炉工作衬层用耐火喷涂料,其特征在于所述气化炉工作衬层用耐火喷涂料是根据权利要求1~8项中任一项所述气化炉工作衬层用耐火喷涂料的制备方法所制备的气化炉工作衬层用耐火喷涂料。
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