CN110981509A

CN110981509A - 一种低成本低需水量硅质热补料的制备方法

Info

Publication number: CN110981509A
Application number: CN201911294500.XA
Authority: CN
Inventors: 钱晶; 张军杰; 钱志明
Original assignee: Jiangsu Nuoming High Temperature Materials Co ltd
Current assignee: Jiangsu Nuoming High Temperature Materials Co ltd
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2039-12-16
Also published as: CN110981509B

Abstract

本发明涉及一种低成本低需水量硅质热补料的制备方法，属于耐火材料领域。按重量百分比计，所述原料的组成为30‑65%的熔融石英，15‑40%的硅石，10‑20%的废硅砖，6‑15%的二氧化硅微粉，1‑6%的矿化剂，4‑10%的结合剂，1‑5%的助烧剂，0.1‑1%高效减水剂。本发明以废硅砖做为一种原料，明显降低了材料成本；施工需水量为7‑11%，降低对炉墙二次损坏程度；与硅砖的结合强度高、侵蚀性小，并且两者具有热膨胀性同步性；本发明产品具有耐磨性好、荷重软化温度高、热震稳定性好、上墙率高等特点。

Description

一种低成本低需水量硅质热补料的制备方法

技术领域

本发明涉及制备一种焦炉用耐火材料，尤其涉及一种低成本低需水量硅质热补料的制备方法，属于耐火材料领域。

背景技术

焦炉炭化室是炼焦炉主要的组成部分，炭化室炉墙的损坏主要是由装煤出焦时炉门开关导致炉内温度迅速变化而产生的热应力、机械碰撞、挤压、摩擦以及煤气中有害物质的侵蚀等多种作用造成，炭化室损坏导致煤气窜漏污染环境，炉墙剥蚀等降低炭化室使用寿命等危害。

目前，针对焦炉炭化室的损坏状况，现有的修补方法主要有湿法喷补、半干法喷补和干法喷补。其中，湿法喷补中所用修不料加水量为40-50%，高温修补时，修补料中的水分在高温环境下快速蒸发，导致炉温温度急剧降低，使炉墙产生热震损伤；干法修补在修补过程中没有水的参与，主要有火焰喷补和陶瓷焊补两种方法，具有修补料与硅砖结合强度高、作用时间较长、修补效率较高的优点，但该修补方法要求乙炔、氧气等为燃料，成本高，修补时温度达到2000℃左右，不仅会造成硅砖结构损伤，施工环境也十分恶劣。

半干法喷补方法为国内外最为常用修补技术，该修补方法所用修补料有较高的上墙率，与炉墙粘结强度高，修补作用时间长，且该修补方法设备简单，操作时间短，不会影响焦炉正常生产。同时，该修补方法能够修补炉墙不同损坏状况，具有较好的适应性。同湿法喷补相比，半干法需水量较小，一般在15%左右，喷补时对炉墙的二次损伤较小，但仍然存在二次损伤。

针对以上问题，本发明为半干法喷补技术提供一种低成本低需水量的硅质热补料，通过引入多种添加剂，提高热补料自身的流动性，降低施工需水加入比例，减少喷补时对炉身的损伤；同时提高热补料与硅砖在高温下的快速结合能力，防止热补料脱落。

发明内容

本发明提供了一种低成本低需水量的硅质热补料的制备方法，该制品具有粘结高、荷重软化温度高、热震稳定性好、需水量小、与硅砖膨胀同步性、对硅砖的侵蚀性小等特点，能够满足焦炉炭化室的使用，同样是一种性能优异的热补材料。

为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

按重量百分比计，所述原料的组成为30-65%的熔融石英，15-40%的硅石，10-20%的废硅砖，6-15%的二氧化硅微粉，1-6%的矿化剂，4-10%的结合剂，1-5%的助烧剂，0.1-1%高效减水剂。

所述熔融石英有0.5-0.1mm，240目和325目三种粒度，所述硅石的粒度为325目，所述废硅砖由240目和325目两种粒度，所述矿化剂为纳米级矿化剂，所述结合剂、助烧剂和减水剂的粒度均为325目。

所述矿化剂为石灰乳、铁磷复合所得的纳米级混合料；所述助烧剂为黏土粉、膨润土粉、高活性氧化铝粉中的一种；所述结合剂为九水偏硅酸钠、五水偏硅酸钠中的一种或两种复合；所述减水剂为奈系减水剂、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠的一种或多种复合。

所述低成本低需水量的硅质热补料的原料粒度组成为：

0.1≤粒度≤0.5mm 4-7%

240目 15-30%

325目 65-85%

所述低成本低需水量的硅质热补料的施工需水量为7-11%。

本发明的积极效果：

本发明以废硅砖做为一种原料，明显降低了材料成本。所采用主要原料为熔融石英，其是一种低膨胀、化学纯度高的硅质原料，且在高温烧结后有一定的收缩性，能降低热补料烧成过程中的膨胀性；熔融石英微粉粒径细小，表面活性大，表面能高，在短暂的施工过程中能够快速反应，缩短原料反应时间，提高热补效率。

SiO2微粉和减水剂的加入减少了热补料的需水量，同时保证热补料具有优异的流动性，修补过程中炉墙温度变化幅度减小，炉墙二次损坏程度降低。结合剂种类和加入量的合理控制，将部分水以结构水的形式引入到材料中，快速到达喷补区域，高温下发生结构水的脱除，保证结合部位的润湿性，使得本发明产品具有优异的结合强度、耐磨性。纳米级矿化剂在原料中具有很高的分散性，其矿化效果也很好，使得在修补的过程中硅质原料中的石英向鳞石英及方石英的充分转变，使热补料达到体积相对稳定的状态，并能促进物料烧结，使热补料在较短时间内获得烧结强度，从而提高热补效率，提高热补料使用寿命。助烧剂使得热补料与硅砖表面发生莫来石化反应，增大结合强度。合理的粒度级配，避免了因热补料反弹率大而造成热补料的浪费。本发明产品是一种硅质热补料，热膨胀性与炉墙硅砖的热膨胀性相似且适应于焦炉周期性的温度变化，热震稳定性较好。

具体实施方式

实施例1，一种低成本低需水量的硅质热补料的制备方法，其特征在于按重量百分比计，所述原料的组成为50%的熔融石英，15%的硅石，15%的废硅砖，6.3%的二氧化硅微粉，4%的矿化剂，6%的结合剂，3.5%的助烧剂，0.2%减水剂。

产品的性能指标为：显气孔率18%，0.2Mpa荷重软化温度（1450℃×3h烧后）大于1700℃；耐压强度（110℃烘干）34Mpa，耐压强度（1450℃×3h烧后）39Mpa，线变化率（1450℃×3h烧后）0.16%。

实施例2，一种低成本低需水量的硅质热补料的制备方法，其特征在于按重量百分比计，所述原料的组成为44%的熔融石英，18%的硅石，17%的废硅砖，6.3%的二氧化硅微粉，4.2%的矿化剂，6.8%的结合剂，3.5%的助烧剂，0.2%减水剂。

产品的性能指标为：显气孔率19%，0.2Mpa荷重软化温度（1450℃×3h烧后）大于1700℃；耐压强度（110℃烘干）32Mpa，耐压强度（1450℃×3h烧后）38Mpa，线变化率（1450℃×3h烧后）0.18%。

实施例3，一种低成本低需水量的硅质热补料的制备方法，其特征在于按重量百分比计，所述原料的组成为38%的熔融石英，20%的硅石，19%的废硅砖，7.3%的二氧化硅微粉，4.5%的矿化剂，7.5%的结合剂，3.5%的助烧剂，0.2%减水剂。

产品的性能指标为：显气孔率20%，0.2Mpa荷重软化温度（1450℃×3h烧后）大于1700℃；耐压强度（110℃烘干）30Mpa，耐压强度（1450℃×3h烧后）35Mpa，线变化率（1450℃×3h烧后）0.20%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种低成本低需水量硅质热补料的制备方法，其特征在于：按重量百分比计，所述原料的组成为30-65%的熔融石英，15-40%的硅石，10-20%的废硅砖，6-15%的二氧化硅微粉，1-6%的矿化剂，4-10%的结合剂，1-5%的助烧剂，0.1-1%高效减水剂。

2.如权利要求1所述的低成本低需水量硅质热补料，其特征在于：所述熔融石英有0.5-0.1mm，240目和325目三种粒度，所述硅石的粒度为325目，所述废硅砖由240目和325目两种粒度，所述矿化剂为纳米级矿化剂，所述结合剂、助烧剂和减水剂的粒度均为325目。

3.如权利要求1所述的低成本低需水量硅质热补料，其特征在于：所述矿化剂为石灰乳、铁磷复合所得的纳米级混合料；所述助烧剂为黏土粉、膨润土粉、高活性氧化铝粉中的一种；所述结合剂为九水偏硅酸钠、五水偏硅酸钠中的一种或两种复合；所述减水剂为奈系减水剂、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠的一种或多种复合。

4.如权利要求1所述的低成本低需水量硅质热补料，其特征在于：材料的原料粒度组成为：

0.1≤粒度≤0.5mm 4-7%

240目 15-30%

325目 65-85%。

5.如权利要求1所述的低成本低需水量硅质热补料，其特征在于：本发明产品的施工需水量为7-11%，需水量明显减小，由于减小半干法喷补时对炉墙的二次损伤。