CN111040478A - 非氧化物防粘渣涂料及其制备方法、应用、耐高温涂层 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非氧化物防粘渣涂料及其应用、耐高温涂层，属于涂料领域，本发明提供的非氧化物防粘渣涂料，所述非氧化物防粘渣涂料包括A组分和B组分；所述A组分包括碳化硅细粉、氮化硅细粉、分散剂、悬浮剂和防氧化剂；所述B组分包括无机粘结剂和水；本发明提供的非氧化物防粘渣涂料具有悬浮性好、与耐火材料基体结合性强和热震稳定性好的效果。

Description

非氧化物防粘渣涂料及其制备方法、应用、耐高温涂层

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种非氧化物防粘渣涂料及其应用、耐高温涂层。

背景技术

点火工序是铁矿石烧结工艺承上启下的重要环节，亦是铁矿石高温烧结过程的起始点，点火效果对表层矿质量、烧结料层透气性、烧结返矿率等烧结过程指标和烧结矿质量指标都有影响，同时也直接影响着点火介质消耗以及烧结工序能耗。点火器是烧结点火工序的核心设备，其稳定运行是保障烧结点火效果的基础。该装置由耐火衬体和烧嘴等部分组成，使用温度一般为1100-1300℃，点火器炉墙和炉顶一般选用粘土或者高铝砖砌筑。

点火过程中，点火器内烧结料层表面的细颗粒在炉内气流扰动下易与炉膛内壁的耐火材料反应粘结，形成结瘤，该问题已成为制约点火器稳定运行的因素之一，目前尚无有效解决方法。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的非氧化物防粘渣涂料及其应用、耐高温涂层。

本发明实施例提供一种非氧化物防粘渣涂料，所述非氧化物防粘渣涂料包括A组分和B组分；按重量百分比计，所述A组分为：碳化硅细粉60-90％，氮化硅细粉5-40％，分散剂0-1％，悬浮剂0-1.5％，防氧化剂0-3％；按重量百分比计，所述B组分为：无机粘结剂70-95％.水5-30％。

进一步地，所述碳化硅细粉中SiC的重量百分比含量≥95％，所述氮化硅细粉中Si₃N₄的重量百分比含量≥85％。

进一步地，所述碳化硅细粉的粒度≤0.1mm，优选地，优选地，所述氮化硅细粉的粒度≤0.08mm。

进一步地，所述分散剂包括如下至少一种：三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠，优选地，所述悬浮剂包括如下至少一种：羧甲基纤维素钠、膨润土，优选地，所述防氧化剂包括如下至少一种：碳化硼、氮化硼，优选地，所述无机粘结剂包括如下至少一种：硅溶胶、磷酸二氢铝。

进一步地，所述硅溶胶的SiO₂固体重量百分比含量为30-45％，优选地，所述磷酸二氢铝的Al(H₂PO₄)₃固体重量百分比含量为40-65％。

进一步地，所述A组分和所述B组分的重量比为1∶0.8-1.3。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种非氧化物防粘渣涂料的制备方法，包括：

按A组分的重量百分比，将碳化硅细粉、氮化硅细粉、分散剂、悬浮剂和防氧化剂搅拌干混3～8min，获得A组分；

按B组分的重量百分比，将无机结合助剂和水混合均匀，获得B组分；

按A组分和B组分的重量比，将所述A组分和所述B组分混合搅拌8～30min，获得混合料；

将所述混合料过0.15mm孔径筛网，获得非氧化物防粘渣涂料。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种非氧化物防粘渣涂料的应用，应用于高温环境中在基体表面上形成耐高温涂层，所述高温环境的温度为1100-1300℃。

进一步地，应用于烧结机点火器中。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种耐高温涂层，所述耐高温涂层由非氧化物防粘渣涂料经过涂覆、固化制得。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本发明实施例提供的非氧化物防粘渣涂料悬浮性好，保证了涂料良好的分散状态，即使长时间存放而分层后，只需轻轻搅拌即可使用。

2、本发明实施例提供的非氧化物防粘渣涂料与耐火材料基体结合性强，防止脱落问题发生。

3、本发明实施例提供的非氧化物防粘渣涂料热震稳定性好，防止因温度变化而引起开裂剥落等问题。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本实施例提供一种非氧化物防粘渣涂料，所述非氧化物防粘渣涂料包括A组分和B组分；按重量百分比计，所述A组分为：碳化硅细粉60-90％，氮化硅细粉5-40％，分散剂0-1％，悬浮剂0-1.5％，防氧化剂0-3％；按重量百分比计，所述B组分为：无机粘结剂70-95％，水5-30％。

碳化硅和氮化硅均具有良好的耐高温、耐磨和导热性，热膨胀系数低，抗冲刷、耐腐蚀等特点，因此利用其制成的A组分具有常温和高温强度高、热导率大、线膨胀系数小、抗热震性好、高温耐磨性优良、抗化学侵蚀性强等优异性能。

添加一定量的B组分，可以改善涂料的常温和高温结合强度和施工性能。

另外，A组分全部采用细粉，因为细粉本身具有尺寸小、比表面积大特点，容易与B发生反应，使得涂料具有良好的分散性，喷涂时涂料涂敷性能强，表面光滑，保证材料烧结完平滑，降低材料表面的摩擦角，阻止渣铁或烧结矿等粘结。

本实施例中，所述A组分中，所述碳化硅细粉中SiC的重量百分比含量≥95％，优选地，所述碳化硅细粉的粒度≤0.1mm，优选地，所述氮化硅细粉中Si₃N₄的重量百分比含量≥85％，优选地，所述氮化硅细粉的粒度≤0.08mm。

通过采用上述技术方案，碳化硅细粉加入氮化硅细粉，进一步提高强度和耐磨耐腐蚀性，为了达到二者很好的结合分散，采用氮化硅的粒度小于碳化硅的粒度，进一步增加碳化硅和氮化硅的接触面积，提高氮化硅的分散性，提高涂料的均匀性。在保证涂料良好的使用效果基础上，通过合适的原料配制，进一步降低涂料的成本。

本实施例中，所述分散剂包括如下至少一种：三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠，优选地，所述悬浮剂包括如下至少一种：羧甲基纤维素钠、膨润土，优选地，所述防氧化剂包括如下至少一种：碳化硼、氮化硼，优选地，所述无机粘结剂包括如下至少一种：硅溶胶、磷酸二氢铝。

通过采用上述技术方案，分散剂和悬浮剂分别改善涂料中细粉的分散性和悬浮性，两者结合可使细粉比较均匀地分散在结合剂中，形成一种悬浮性高、流动性好的稳定液固态细粉体系。防氧化剂防止在高温使用环境下碳化硅氧化，同时可以提高涂料的强度和耐侵蚀性。

本实施例中，所述硅溶胶的SiO₂固体重量百分比含量为30-45％，优选地，所述磷酸二氢铝的Al(H₂PO₄)₃固体重量百分比含量为40-65％。

通过采用上述技术方案，利用硅溶胶或磷酸二氢铝的粘结性，使得细粉更好的稳定悬浮在结合剂中，增加涂料的悬浮性；硅溶胶或磷酸二氢铝的浓度低，起不到胶结作用，硅溶胶或磷酸二氢铝的浓度高，涂料表面干燥后容易孔隙多，在使用过程中，渣子会随着孔隙进入本体中后慢慢的粘渣，因此良好的结合剂浓度，能够保证涂料具有优良的理化性能，同时在冷/热状态喷补后，便于更好的控制其脱水速度，获得良好的烧后强度和表面光洁度。

本实施例中，所述A组分和所述B组分的重量比为1∶0.8-1.3。

通过采用上述技术方案，按照一定比例调配成粘度适度的膏状或者浆状涂料，能够顺利通过管道输送，保证喷涂或者涂抹具有良好的施工性和粘结性。

基于同一发明构思，本实施例还提供一种非氧化物防粘渣涂料的制备方法，其特征在于，包括：

按A组分的重量百分比，将碳化硅细粉、氮化硅细粉、分散剂、悬浮剂和防氧化剂搅拌干混3～8min，获得A组分；

按B组分的重量百分比，将无机结合助剂和水混合均匀，获得B组分；

按A组分和B组分的重量比，将所述A组分和所述B组分混合搅拌8～30min，获得混合料；

将所述混合料过0.15mm孔径筛网，获得非氧化物防粘渣涂料。

基于同一发明构思，本实施例还提供一种非氧化物防粘渣涂料的应用，应用于高温环境中在基体表面上形成耐高温涂层，所述高温环境的温度为1100-1300℃。

通过采用上述技术方案，本发明涂料能够在1100-1300℃环境下使用，优异的性能和表面光洁度，能够阻止渣铁粘结。

本涂料适用以下类型耐火材料的基体：硅质耐火材料、粘土质/高铝质耐火材料和镁硅质耐火材料。

本实施例中，应用于烧结机点火器中。

通过采用上述技术方案，将本发明实施例提供的非氧化物防粘渣涂料应用于烧结机点火器，具有在高温下能够抵抗熔渣、铁和烧结矿的侵蚀和渗透的效果，能有效的防止烧结机点火器粘渣。

基于同一发明构思，本实施例还提供一种耐高温涂层，所述耐高温涂层由非氧化物防粘渣涂料经过涂覆、固化制得。

通过采用上述技术方案，采用该非氧化物防粘渣涂料喷涂的基体，在高温下有效抵抗熔渣、铁和烧结矿的侵蚀和渗透，减少人工清渣次数和难度，提高生产效率。

涂料制备：

按所述A组分的重量百分比，将碳化硅细粉、氮化硅细粉、分散剂、悬浮剂和防氧化剂干混搅拌3-8min，获得所述A组分；

按所述B组分的重量百分比，将无机粘结剂和水混合均匀，获得所述B组分；

将所述A组分和所述B组分混合搅拌8-30min，过孔径≤0.15mm的筛，获得非氧化物防粘渣涂料。

涂料施工：

除性能外，本发明非氧化物防粘渣涂料的施工特性也十分突出。容易采用传统的喷涂和刷涂方式施工。施工时，先在基体表面喷刷上述B组分，然后采用涂刷或喷涂的方式进行非氧化物防粘渣涂料的施工。

过筛有效去除团聚的细粉粒，使得涂层均匀性和混合性更好，喷涂表面更光滑，同时也防止喷涂时堵枪。

通过预喷涂无机结合助剂，促使涂料与耐火材料基体结合牢固，更好的让涂料渗透到基体里面，提高粘结性，防止在冷热交替的环境下脱落。

下面将结合具体实施例对本申请的非氧化物防粘渣涂料及其应用、耐高温涂层进 行详细说明。

实施例1

本实施例提供的非氧化物防粘渣涂料，所述非氧化物防粘渣涂料包括A组分和B组分；

按重量百分比计，所述A组分为：碳化硅细粉78％，氮化硅细粉20％，分散剂0.5％，悬浮剂0.5％，防氧化剂1％；按重量百分比计，所述B组分为：无机粘结剂80％，水20％。

具体的，所述碳化硅细粉中SiC的重量百分比含量为97％，所述碳化硅细粉的粒度≤0.075mm：

具体的，所述氮化硅细粉中Si₃N₄的重量百分比含量为95％，所述氮化硅细粉的粒度≤0.075mm：

具体的，所述分散剂为六偏磷酸钠；

具体的，所述悬浮剂为羧甲基纤维素钠；

具体的，所述防氧化剂为碳化硼和氮化硼，其中，碳化硼和氮化硼的质量比为3∶1；

具体的，所述无机粘结剂为硅溶胶，所述硅溶胶的SiO₂固体重量百分比含量为40％。

具体的，所述A组分和所述B组分的重量比为1∶1。

实施例2

本实施例提供的非氧化物防粘渣涂料，所述非氧化物防粘渣涂料包括A组分和B组分；

按重量百分比计，所述A组分为：碳化硅细粉84.5％，氮化硅细粉13％，分散剂0.6％，悬浮剂0.4％，防氧化剂1.5％；按重量百分比计，所述B组分为：无机粘结剂70％，水30％。

具体的，所述碳化硅细粉中SiC的重量百分比含量为97％，所述碳化硅细粉的粒度≤0.01mm；

具体的，所述氮化硅细粉中Si₃N₄的重量百分比含量为90％，所述氮化硅细粉的粒度≤0.075mm：

具体的，所述分散剂为三聚磷酸钠和六偏磷酸钠，其中，三聚磷酸钠和六偏磷酸钠的质量比为2∶1；

具体的，所述悬浮剂为羧甲基纤维素钠；

具体的，所述防氧化剂为碳化硼和氮化硼，其中，碳化硼和氮化硼的质量比为3∶1；

具体的，所述无机粘结剂为磷酸二氢铝，所述磷酸二氢铝的Al(H₂PO₄)₃固体重量百分比含量为55％。

具体的，所述A组分和所述B组分的重量比为1∶1.1。

实施例3

本实施例提供的非氧化物防粘渣涂料，与实施例1相比，不同之处在于：

按重量份计，所述A组分为：碳化硅细粉60份，氮化硅细粉5份，分散剂0份，悬浮剂0份，防氧化剂0份；按重量份计，所述B组分为：无机粘结剂70份，水5份。

实施例4

本实施例提供的非氧化物防粘渣涂料，与实施例1相比，不同之处在于：

按重量份计，所述A组分为：碳化硅细粉90份，氮化硅细粉40份，分散剂1份，悬浮剂1.5份，防氧化剂3份；按重量百分比计，所述B组分为：无机粘结剂95份，水30份。

将实施例1-4制得的涂料的粘结强度和热震稳定性进行测试，测试结果如表1所示。

实验方法：

粘结强度测试采用耐火泥浆热态抗折强度试验方法；

热震稳定性测试采用耐火制品抗热震性试验方法(水急冷法)。

表1

	粘结强度	热震稳定性
			实施例1	5.7	≥20次
实施例2	6.2	≥20次
			实施例3	5.3	≥20次
实施例4	5.8	≥20次

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种非氧化物防粘渣涂料，其特征在于，所述非氧化物防粘渣涂料包括A组分和B组分；按重量百分比计，所述A组分为：碳化硅细粉60-90％，氮化硅细粉5-40％，分散剂0-1％，悬浮剂0-1.5％，防氧化剂0-3％；按重量百分比计，所述B组分为：无机粘结剂70-95％，水5-30％。

2.根据权利要求1所述的一种非氧化物防粘渣涂料，其特征在于，所述碳化硅细粉中SiC的重量百分比含量≥95％，优选地，所述氮化硅细粉中Si₃N₄的重量百分比含量≥85％。

3.根据权利要求1所述的一种非氧化物防粘渣涂料，其特征在于，所述碳化硅细粉的粒度≤0.1mm，优选地，所述氮化硅细粉的粒度≤0.08mm。

4.根据权利要求1任一项所述的一种非氧化物防粘渣涂料，其特征在于，所述分散剂包括如下至少一种：三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠，优选地，所述悬浮剂包括如下至少一种：羧甲基纤维素钠、膨润土，优选地，所述防氧化剂包括如下至少一种：碳化硼、氮化硼，优选地，所述无机粘结剂包括如下至少一种：硅溶胶、磷酸二氢铝。

5.根据权利要求4所述的一种非氧化物防粘渣涂料，其特征在于，所述硅溶胶的Si0₂固体重量百分比含量为30-45％，优选地，所述磷酸二氢铝的AI(H₂PO₄)₃固体重量百分比含量为40-65％。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种非氧化物防粘渣涂料，其特征在于，所述A组分和所述B组分的重量比为1∶0.8-1.3。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的非氧化物防粘渣涂料的制备方法，其特征在于，包括：

按A组分的重量百分比，将碳化硅细粉、氮化硅细粉、分散剂、悬浮剂和防氧化剂搅拌干混3～8min，获得A组分；

按B组分的重量百分比，将无机结合助剂和水混合均匀，获得-B组分；

按A组分和B组分的重量比，将所述A组分和所述B组分混合搅拌8～30min，获得混合料；

将所述混合料过0.15mm孔径筛网，获得非氧化物防粘渣涂料。

8.一种如权利要求1-6任一项所述的非氧化物防粘渣涂料的应用，其特征在于，应用于高温环境中在基体表面上形成耐高温涂层，所述高温环境的温度为1100-1300℃。

9.根据权利要求8所述的一种非氧化物防粘渣涂料的应用，其特征在于，应用于烧结机点火器中。

10.一种耐高温涂层，其特征在于，所述耐高温涂层由权利要求1-7任一项所述的非氧化物防粘渣涂料经过涂覆、固化制得。