CN110606757A - 一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于浇注料技术领域，尤其涉及一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料，及其制备工艺。本发明通过选择耐碱耐磨材料，外加结合剂和微胀剂组成物料配方，结合逐步升温加热搅拌的制备工艺，达到有效制备抗硫碱腐蚀耐磨浇注料的效果。本发明具有制备工艺合理有效，制备所得的浇注料耐硫碱腐蚀效果好，污泥焚烧处理过程中浇注料不易形变剥落，以及整体焚烧处理效果好，使用寿命长的优点。
Description
技术领域
本发明属于浇注料技术领域，尤其涉及一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料及其制备工艺。
背景技术
污泥焚烧窑，用于处理各种工厂污泥，城市污泥，而污泥中富集的碱、卤族，以及硫的化合物对普通的耐磨浇注料具有腐蚀强度大，持续腐蚀时间长的问题。
更重要的，碱硫类化合物在煅烧过程中，容易发生氧化还原状况，使得耐火衬里的成分频繁变化，耐磨材料的体积也频繁地膨胀和收缩，最终出现容易剥落的问题，因此市场上急需一种针对性处理含大量硫化合物和碱性侵蚀成分污泥的新型耐磨浇注料。
专利公开号为CN106116605A，公开日为2016.11.16的中国发明专利公开了一种耐高温，高耐磨，高抗碱侵蚀的风管闸板用浇注料，包括太原紫花矸、锆莫来石、碳化硅、铬铁渣、铁酸锌、镁锆橄榄石、钛酸镁钾、氮铝化三锆以及斜顽辉石等。
但是该发明专利中的浇注料存在抗硫碱侵蚀效果差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料及其制备工艺，其能通过选择耐碱耐磨材料，外加结合剂和微胀剂组成物料配方，结合逐步升温加热搅拌的制备工艺，达到有效制备抗硫碱腐蚀耐磨浇注料的效果。本发明具有制备工艺合理有效，制备所得的浇注料耐硫碱腐蚀效果好，污泥焚烧处理过程中浇注料不易形变剥落，以及整体焚烧处理效果好，使用寿命长的优点。
本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料，包括按重量计的以下各组分：
镁铬尖晶石 10-12份；
镁铁尖晶石砂 7-15份；
镁锆橄榄石 3-25份；
电熔白刚玉 17-19份；
高铝水泥 3-7份；
复合陶瓷纳米粉 1-5份；
锆铝酸钙粉 1-3份；
电焙镁砂细粉 0.5-3份。
在本发明中，采用镁质浇注料，相较于现有常用的铝质浇注料，具有耐磨性能更突出的优点，其中以镁铬尖晶石及镁铁尖晶石砂为尖晶石粒料主体，以电熔白刚玉为刚玉主体，保证耐磨性和较大的坚硬强度，而所述高铝水泥作为主体混凝剂，保证浇注成型的有效性。
另一方面，所述锆铝酸钙粉作为胶凝材料结合剂，保证浇注料的基本成型效果。
进一步优选的技术方案在于：还包括用于缓解硫碱类污泥料对镁质浇注料体积的形变影响的复合式结合剂，以及微胀剂。
进一步优选的技术方案在于：所述复合式结合剂包括KH -570硅烷偶联剂、六偏磷酸钠，以及氧化铝粉末；所述微胀剂为钙矾石结晶颗粒与磷氮系膨胀型阻燃剂的混合物。
在本发明中，当污泥中的碱硫类化合物过多时，容易因为氧化还原反应而使得浇注料频繁的膨胀收缩，此时所述复合式结合剂用于辅助锆铝酸钙粉，起到增大结构强度的优点，而所述微胀剂则允许所述浇注料成型后具有一定的形变量，避免因为抗形变能力差而在短时间内剥落的问题。
其中，所述复合式结合剂包括偶联剂类粘合剂，金属氧化物类粘合剂，以及用于与镁离子形成络合物的六偏磷酸钠，大大提高了结合强度，而所述磷氮系膨胀型阻燃剂兼具微膨胀和阻燃这双重作用，保证浇注料成型后能有效应对因为碱硫类化合物而引起的形变问题。
进一步优选的技术方案在于包括按重量计的以下各组分：镁铬尖晶石 10-12份；镁铁尖晶石砂 10-14份；镁锆橄榄石 15-22份；电熔白刚玉 17-19份；高铝水泥 6-7份；复合陶瓷纳米粉 3-5份；锆铝酸钙粉 1-3份；电焙镁砂细粉 1-3份；KH -570硅烷偶联剂0.02-0.2份；六偏磷酸钠 0.1-0.3份；氧化铝粉末2-3.5份；微胀剂为钙矾石结晶颗粒 0.2-0.5份，以及磷氮系膨胀型阻燃剂 0.02-0.05份。
进一步优选的技术方案在于：所述镁铁尖晶石砂的粒径为0.08-0.12mm；所述钙矾石结晶颗粒的粒径为1.0-4.5mm。
进一步优选的技术方案在于：所述氧化铝粉末的粒度为42-60μm。
一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料的制备工艺，依次包括以下步骤：
S1、在搅拌机中依次添加KH -570硅烷偶联剂、六偏磷酸钠，以及氧化铝粉末，搅拌混合均匀，得到所述复合式结合剂；
S2、在另一搅拌机中添加钙矾石结晶颗粒以及磷氮系膨胀型阻燃剂，搅拌均匀，得到所述微胀剂；
S3，对设有所述微胀剂的搅拌机进行加热，并添加高铝水泥，保温并搅拌均匀，得到浇注料基料；
S4，对所述浇注料基料进行升温处理，保温并加入镁铬尖晶石、镁铁尖晶石砂、镁锆橄榄石以及电熔白刚玉，搅拌混合均匀后，得到浇注料粒料；
S5、在所述浇注料粒料中加入复合式结合剂、复合陶瓷纳米粉、锆铝酸钙粉以及电焙镁砂细粉，搅拌混合均匀，得到所述耐磨浇注料。
进一步优选的技术方案在于：步骤S1以及S2中，搅拌温度为18-40℃。
进一步优选的技术方案在于：步骤S3中，所述浇注料基料的搅拌加热温度为45-60℃，升温速度为3℃/min，保温搅拌时间为0.3h。
在本发明中，所述复合式结合剂以及微胀剂独立混合，且混合加热所需温度较低，而最终混合制备所述耐磨浇注料时，可以通过高温条件保证物料之间的有效交联成型，而所述耐磨浇注料在成型后则通过一定速度的降温操作，保证有效冷却，又不至于过快冷却而降低交联强度。
本发明通过选择耐碱耐磨材料，外加结合剂和微胀剂组成物料配方，结合逐步升温加热搅拌的制备工艺，达到有效制备抗硫碱腐蚀耐磨浇注料的效果。本发明具有制备工艺合理有效，制备所得的浇注料耐硫碱腐蚀效果好，污泥焚烧处理过程中浇注料不易形变剥落，以及整体焚烧处理效果好，使用寿命长的优点。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。
实施例1
一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料的制备工艺，依次包括以下步骤：
S1、在搅拌机中依次添加KH -570硅烷偶联剂0.02kg、六偏磷酸钠0.1kg，以及氧化铝粉末2kg，加热至18℃，混合搅拌均匀，得到所述复合式结合剂，其中所述氧化铝粉末提前研磨至粒度为42μm。
S2、在第二个搅拌机中添加钙矾石结晶颗粒0.2kg，以及磷氮系膨胀型阻燃剂0.02kg，保持搅拌机内温度为20℃，混合搅拌均匀，得到微胀剂，其中所述钙矾石结晶颗粒提前研磨至粒径为1.0mm。
S3，在微胀剂中添加高铝水泥6kg，升温至45℃并保温，搅拌均匀，得到浇注料基料，升温速度控制为3℃/min，保温搅拌时间为0.3h。
S4，将所述浇注料基料进行升温处理，在温度升高到50℃后保持0.5h，然后加入镁铬尖晶石10kg、镁铁尖晶石砂10kg、镁锆橄榄石15kg，以及电熔白刚玉17kg，搅拌混合均匀后，得到浇注料粒料，搅拌时间控制在2.5h，而所述镁铁尖晶石砂提前研磨至粒径为0.08mm。
S5，最后将所述浇注料粒料升温至55℃并保持，加入第一个搅拌机中的所述复合式结合剂，复合陶瓷纳米粉3kg，锆铝酸钙粉1kg，以及电焙镁砂细粉1kg，搅拌混合均匀，得到所述耐磨浇注料，搅拌时间为5h，然后以1℃/min的速度冷却，获得最终的所述耐磨浇注料。
在本实施例中，正是由于添加了适量的复合式结合剂，以及微胀剂，保证浇注料成型后允许碱硫类化合物进行一定的膨胀缩小形变，延长剥落失效时间，而逐步升温的搅拌方式，也进一步提高了交联程度，保证各个物料之间的交联强度。
实施例2
一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料的制备工艺，依次包括以下步骤：
S1、在搅拌机中依次添加KH -570硅烷偶联剂0.2kg、六偏磷酸钠0.2kg，以及氧化铝粉末3.0kg，加热至20℃，混合搅拌均匀，得到所述复合式结合剂，其中所述氧化铝粉末提前研磨至粒度为55μm。
S2、在第二个搅拌机中添加钙矾石结晶颗粒0.5kg，以及磷氮系膨胀型阻燃剂0.03kg，保持搅拌机内温度为20℃，混合搅拌均匀，得到微胀剂，其中所述钙矾石结晶颗粒提前研磨至粒径为3.0mm。
S3，在微胀剂中添加高铝水泥6.5kg，升温至57℃并保温，搅拌均匀，得到浇注料基料，升温速度控制为7℃/min，保温搅拌时间为0.3h。
S4，将所述浇注料基料进行升温处理，在温度升高到58℃后保持1.5h，然后加入镁铬尖晶石11kg、镁铁尖晶石砂13kg、镁锆橄榄石17kg，以及电熔白刚玉19kg，搅拌混合均匀后，得到浇注料粒料，搅拌时间控制在3.5h，而所述镁铁尖晶石砂提前研磨至粒径为0.10mm。
S5，最后将所述浇注料粒料升温至60℃并保持，加入第一个搅拌机中的所述复合式结合剂，复合陶瓷纳米粉4kg，锆铝酸钙粉2kg，以及电焙镁砂细粉3kg，搅拌混合均匀，得到所述耐磨浇注料，搅拌时间为7h，然后以2℃/min的速度冷却，获得最终的所述耐磨浇注料。
在本实施例中，正是由于添加了适量的复合式结合剂，以及微胀剂，保证浇注料成型后允许碱硫类化合物进行一定的膨胀缩小形变，延长剥落失效时间，而逐步升温的搅拌方式，也进一步提高了交联程度，保证各个物料之间的交联强度。
实施例3
一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料的制备工艺，依次包括以下步骤：
S1、在搅拌机中依次添加KH -570硅烷偶联剂0.2kg、六偏磷酸钠0.3kg，以及氧化铝粉末3.5kg，加热至30℃，混合搅拌均匀，得到所述复合式结合剂，其中所述氧化铝粉末提前研磨至粒度为58μm。
S2、在第二个搅拌机中添加钙矾石结晶颗粒0.5kg，以及磷氮系膨胀型阻燃剂0.05kg，保持搅拌机内温度为30℃，混合搅拌均匀，得到微胀剂，其中所述钙矾石结晶颗粒提前研磨至粒径为4.0mm。
S3，在微胀剂中添加高铝水泥7kg，升温至55℃并保温，搅拌均匀，得到浇注料基料，升温速度控制为10℃/min，保温搅拌时间为0.3h。
S4，将所述浇注料基料进行升温处理，在温度升高到56℃后保持3h，然后加入镁铬尖晶石12kg、镁铁尖晶石砂14kg、镁锆橄榄石22kg，以及电熔白刚玉19kg，搅拌混合均匀后，得到浇注料粒料，搅拌时间控制在5h，而所述镁铁尖晶石砂提前研磨至粒径为0.15mm。
S5，最后将所述浇注料粒料升温至60℃并保持，加入第一个搅拌机中的所述复合式结合剂，复合陶瓷纳米粉5kg，锆铝酸钙粉3kg，以及电焙镁砂细粉3kg，搅拌混合均匀，得到所述耐磨浇注料，搅拌时间为7h，然后以4℃/min的速度冷却，获得最终的所述耐磨浇注料。
在本实施例中，正是由于添加了适量的复合式结合剂，以及微胀剂，保证浇注料成型后允许碱硫类化合物进行一定的膨胀缩小形变，延长剥落失效时间，而逐步升温的搅拌方式，也进一步提高了交联程度，保证各个物料之间的交联强度。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料，其特征在于包括按重量计的以下各组分：
镁铬尖晶石 10-12份；
镁铁尖晶石砂 7-15份；
镁锆橄榄石 3-25份；
电熔白刚玉 17-19份；
高铝水泥 3-7份；
复合陶瓷纳米粉 1-5份；
锆铝酸钙粉 1-3份；
电焙镁砂细粉 0.5-3份。
2.根据权利要求1所述的一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料，其特征在于：还包括用于缓解硫碱类污泥料对镁质浇注料体积的形变影响的复合式结合剂，以及微胀剂。
3.根据权利要求2所述的一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料，其特征在于：所述复合式结合剂包括KH -570硅烷偶联剂、六偏磷酸钠，以及氧化铝粉末；所述微胀剂为钙矾石结晶颗粒与磷氮系膨胀型阻燃剂的混合物。
4.根据权利要求3所述的一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料，其特征在于包括按重量计的以下各组分：镁铬尖晶石 10-12份；镁铁尖晶石砂 10-14份；镁锆橄榄石 15-22份；电熔白刚玉 17-19份；高铝水泥 6-7份；复合陶瓷纳米粉 3-5份；锆铝酸钙粉 1-3份；电焙镁砂细粉 1-3份；KH -570硅烷偶联剂0.02-0.2份；六偏磷酸钠 0.1-0.3份；氧化铝粉末2-3.5份；微胀剂为钙矾石结晶颗粒 0.2-0.5份，以及磷氮系膨胀型阻燃剂 0.02-0.05份。
5.根据权利要求3所述的一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料，其特征在于：所述镁铁尖晶石砂的粒径为0.08-0.12mm；所述钙矾石结晶颗粒的粒径为1.0-4.5mm。
6.根据权利要求3所述的一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料，其特征在于：所述氧化铝粉末的粒度为42-60μm。
7.一种如权利要求3所述的污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料的制备工艺，其特征在于依次包括以下步骤：
S1、在搅拌机中依次添加KH -570硅烷偶联剂、六偏磷酸钠，以及氧化铝粉末，搅拌混合均匀，得到所述复合式结合剂；
S2、在另一搅拌机中添加钙矾石结晶颗粒以及磷氮系膨胀型阻燃剂，搅拌均匀，得到所述微胀剂；
S3，对设有所述微胀剂的搅拌机进行加热，并添加高铝水泥，保温并搅拌均匀，得到浇注料基料；
S4，对所述浇注料基料加入镁铬尖晶石、镁铁尖晶石砂、镁锆橄榄石以及电熔白刚玉，搅拌混合均匀后，得到浇注料粒料；
S5、在所述浇注料粒料中加入复合式结合剂、复合陶瓷纳米粉、锆铝酸钙粉以及电焙镁砂细粉，搅拌混合均匀，得到所述耐磨浇注料。
8.根据权利要求7所述的一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料的制备工艺，其特征在于：步骤S1以及S2中，搅拌温度为18-40℃。
9.根据权利要求7所述的一种污泥焚烧窑用抗硫碱腐蚀的耐磨浇注料的制备工艺，其特征在于：步骤S3中，所述浇注料基料的搅拌加热温度为45-60℃，升温速度为3℃/min，保温搅拌时间为0.3h。
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