CN111484860A

CN111484860A - 一种用于焦炉缝隙的密封勾嵌料及其制造方法

Info

Publication number: CN111484860A
Application number: CN201910080406.8A
Authority: CN
Inventors: 曹银平; 张福行; 张启锋; 支晓明; 马寅元
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2020-08-04

Abstract

本发明公开了一种用于焦炉缝隙的密封勾嵌料，其包括有效成分：作为连续相的纳米硅溶胶；作为填料的炭化硅纤维素粉、二氧化硅粉、氧化铝、熟料耐火泥和沥青焦粉或石油焦粉；其中以质量份数计量，连续相：填料为1:(1.85‑3.0)。此外，本发明还公开了一种用于焦炉缝隙的密封勾嵌料，其由纳米硅溶胶和填料组成，其中所述填料由炭化硅纤维素粉、二氧化硅粉、氧化铝、熟料耐火泥和沥青焦粉或石油焦粉组成，所述纳米硅溶胶占密封勾嵌料的质量百分比为25‑35％。另外，本发明还公开了用于焦炉缝隙的密封勾嵌料的制造方法。本发明所述密封勾嵌料具有自烧结、自膨胀、耐高温、多孔隙，且经烧结之后能形成与铸钢构件达到高粘结强度的特性。

Description

一种用于焦炉缝隙的密封勾嵌料及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种材料及其制造方法，尤其涉及一种焦炉炉门框与保护板之间缝隙的密封勾嵌料及其制造方法。

背景技术

炼焦过程中煤在炭化室内隔绝空气被加热，经历干燥脱水、热裂解、半焦化和焦化，整个干馏过程都伴有荒煤气的产生，尤其在干馏的前期和中期荒煤气的发生量较大。

炼焦干馏过程中，如果焦炉炉体炭化室区域不严密，将造成荒煤气溢散，即日常生产过程中所说的焦炉炉体冒烟，不仅造成化产品损失，还严重影响焦炉环境，造成污染。

焦炉由硅砖和粘土砖等耐火材料采用硅火泥砌筑而成，为保证焦炉炉体严密和完整性，采用钢柱、保护板、纵横拉条和大小弹簧等护炉铁件对炉体进行保护性加固。炉体外侧分别是保护板、钢柱和大弹簧。焦炉炉门是指启闭焦炉炭化室两端炉口的焦炉附属设备，当炉门关闭时，炭化室与大气隔绝，便于炭化室内煤被干馏成焦炭；打开时，推焦杆得以推出焦炭。为了便于炉门能挂在炭化室炉口，炉口位置设有炉门框，采用勾脚螺栓固定在保护板上。

为避免焦炉机车摘取炉门时对焦炉炉墙造成冲击而损坏炉墙，在保护板与炉门框之间留有10mm的空腔，空腔内侧与外侧均填有20mm的陶瓷纤维绳，起到密封与缓冲焦炉机车摘挂炉门时对炉墙的撞击力。

因炭化室炉口部位温度高达700-900℃，如果保护板与炉门框之间缝隙内侧的陶瓷纤维绳直接接触高温火焰，将被烧损和粉化，从而起不到密封效果，造成荒煤气从这个部位窜出，引起炉体冒烟。为了避免该部位陶瓷纤维绳被炭化室内的火焰直接烘烤而烧损，通常在塞好陶瓷纤维绳之后，在保护板与炉门框之间缝隙表面(深度1cm)再抹一层火泥。

然而，通常，现有技术直接采用硅土火泥加水玻璃和水配成浆料，涂抹在这个部位，但在高温下，挂料时间只能达到2-3个月；若在上述配方中再配入30％的精矿粉，由于仍然难形成烧结块体材料和与铸钢构件结合的高粘结强度，因此，该配方的挂料时间也只能达到5-6个月。

虽然市面上存在一些耐高温的密封材料，但或是由于其自身为固体块状纤维材料而无法作为焦炉的密封勾嵌料使用，或是由于造价高昂而无法应用于大规模工业生产，又或是由于材料为有机溶剂材料高温会溶剂挥发或发生炭化而无法作为焦炉的密封勾嵌料使用。

基于此，期望获得一种密封勾嵌料，其可以用于焦炉炭化室，勾嵌在保护板与炉门框之间的缝隙部位，避免保护板与炉门框之间的陶瓷纤维绳直接受炭化室内的火焰烘烤而烧损或粉化，从而达到提高焦炉保护板与炉门框之间的密封程度，降低炉门框冒烟和无组织排放，改善焦炉环境的作用。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种用于焦炉缝隙的的密封勾嵌料，该密封勾嵌料可以用于焦炉炭化室中，尤其是可以勾嵌在保护板与焦炉炉门框之间缝隙的内侧部分。此外，该密封勾嵌料可以避免保护板与炉门框之间的陶瓷纤维绳直接受炭化室内的火焰烘烤而烧损或粉化，从而达到提高焦炉保护板与炉门框之间的密封程度，降低炉门框冒烟和无组织排放，改善焦炉环境。

为了实现上述目的，本发明提出了一种用于焦炉缝隙的的密封勾嵌料，其包括有效成分：

作为连续相的纳米硅溶胶；

作为填料的炭化硅纤维素粉、二氧化硅粉、氧化铝、熟料耐火泥和沥青焦粉或石油焦粉；

其中以质量份数计量，连续相：填料为1:(1.85-3.0)。

在本发明所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料中，本案发明人针对焦炉缝隙，尤其是保护板与焦炉炉门框之间的缝隙部位的环境特点，综合考虑生产条件以及成本要求，设计了上述的成分配比。由于缝隙部位为高温环境，因而，连续相不仅需要较好的粘结性较好的粘结性和分散性，化学性质稳定，不轻易的反应，同时，连续相还需要耐高温和灼烧，因此，在本发明所述的的密封勾嵌料中采用纳米硅溶胶作为连续相。

此外，为了保证以纳米级硅溶胶作为连续相的浆料在添加填料之后，具有抗龟裂性、稳定性、分散性、与连续相两相融合性好，以及高温下固体残留量高，并且能形成自膨胀，经烧结之后能形成与铸钢构件达到高粘结强度的材料的特性，在本发明所述的技术方案中，选择炭化硅纤维素粉、氧化铝、二氧化硅粉、熟料耐火泥及沥青焦粉或石油焦粉作为填料。

其中，选择炭化硅纤维素粉是因为其颗粒性状起到了提高材料连接性的作用。而添加二氧化硅粉，是由于其熔点较纯SiO₂明显降低，可以提高自烧结能力，并且也可以提高与陶瓷纤维绳之间的结合能力，在一些优选的实施方式中，可以采用超细粉状的二氧化硅粉。添加氧化铝，可以很大程度上提高固体的残余率和抗龟裂性，此外，氧化铝可以和纳米硅溶胶中的二氧化硅形成Al₂O₃·nSiO₂，填充在分子之间，从而起到提高材料连接性的作用。添加的沥青焦粉，可以采用来自于粉碎后的石油焦，在本发明所述的技术方案中，沥青焦粉或石油焦粉可以作为高温炭化二次粘结剂。需要指出的是，由于沥青焦粉与石油焦粉二者的性质与功能相近，因此，在本案中采用沥青焦粉或石油焦粉皆可。

基于上述考虑，在本发明所述的的密封勾嵌料中，设计其包括有效成分：作为连续相的纳米硅溶胶；作为填料的炭化硅纤维素粉、二氧化硅粉、氧化铝、熟料耐火泥和沥青焦粉或石油焦粉；其中以质量份数计量，连续相：填料为1:(1.85-3.0)，从而使得本发明所述的密封勾嵌料可以具有自烧结、自膨胀、耐高温、多孔隙，且经烧结之后能形成与铸钢构件达到高粘结强度的特性，尤其是本案的密封勾嵌料的多孔隙的特性有利于其在勾嵌之后可截留煤焦油再次炭化形成自密封作用，从而达到提高焦炉保护板与炉门框之间的密封程度，降低炉门框冒烟和无组织排放，改善焦炉环境的作用。

进一步地，在本发明所述的用于焦炉缝隙的的密封勾嵌料中，在填料中，各组分占填料的质量百分配比为：

进一步地，为了保证本发明所述的密封勾嵌料在低温烧结过程中形成块体材料的粘结作用效果，在本发明所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料中，可以采用纳米硅溶胶为碱性钠离子型，其粘度为5-6mPa.s，其中二氧化硅的固含量为20-25％，纳米硅溶胶的pH值为9-10，其粒度为10-20nm。

进一步地，在本发明所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料中，二氧化硅粉的粒度为0.1～10微米，其中粒度≤5微米的二氧化硅粉占全部二氧化硅粉的重量占比≥80％。

进一步地，在本发明所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料中，炭化硅纤维素粉的粒度为2～50微米，其中粒度≤10微米的炭化硅纤维素粉占全部炭化硅纤维素粉的重量占比≥60％。

进一步地，在本发明所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料中，氧化铝的粒度为0.2～20微米，其中粒度≤10微米的氧化铝占全部氧化铝的重量占比≥70％。

进一步地，在本发明所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料中，熟料耐火泥的粒度为5～100微米，其中粒度≤30微米的熟料耐火泥占全部熟料耐火泥的重量占比≥60％。

进一步地，在本发明所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料中，沥青焦粉或石油焦粉的粒度为5～200微米，其中粒度≤100微米的沥青焦粉或石油焦粉占全部沥青焦粉或石油焦粉的重量占比≥50％。

上述方案中，各个填料选择亚微米级填料，是为了可以进一步保证与连续相之间的两相融合，使得其分散性好，同时采用亚微米级填料还可以提供更大的比表面积，以有利于高温自烧结、并形成更好的多孔状且具有自烧结后高粘结强度的密封勾嵌料。

此外，本发明的另一目的在于提供一种用于焦炉缝隙的密封勾嵌料，该密封勾嵌料可以用于焦炉炭化室中，尤其是可以勾嵌在保护板与炉门框之间缝隙的内侧部分。此外，该密封勾嵌料可以避免保护板与炉门框之间的陶瓷纤维绳直接受炭化室内的火焰烘烤而烧损或粉化，从而达到提高焦炉保护板与炉门框之间的密封程度，降低炉门框冒烟和无组织排放，改善焦炉环境。

为了实现上述目的，本发明提出了一种用于焦炉缝隙的密封勾嵌料，其由纳米硅溶胶和填料组成，其中填料由炭化硅纤维素粉、二氧化硅粉、氧化铝、熟料耐火泥和沥青焦粉或石油焦粉组成，纳米硅溶胶占密封勾嵌料的质量百分比为25-35％。

在本发明所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料中，本案发明人针对焦炉缝隙，尤其是保护板与焦炉炉门框之间的缝隙部位的环境特点，综合考虑生产条件以及成本要求，设计了上述的成分配比。由于缝隙部位为高温环境，因而，连续相不仅需要较好的粘结性较好的粘结性和分散性，化学性质稳定，不轻易的反应，同时，连续相还需要耐高温和灼烧，因此，在本发明所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料中采用纳米硅溶胶作为连续相。

此外，为了保证以纳米级硅溶胶作为连续相的浆料在添加填料之后，具有抗龟裂性、稳定性、分散性、与连续相两相融合性好，以及高温下固体残留量高，并且能形成自膨胀，经烧结之后能形成与铸钢构件达到高粘结强度的材料的特性，在本发明所述的技术方案中，选择炭化硅纤维素粉、氧化铝、二氧化硅粉、熟料耐火泥及沥青焦粉或石油焦粉作为填料。需要指出的是，由于沥青焦粉与石油焦粉二者的性质与功能相近，因此，在本案中采用沥青焦粉或石油焦粉皆可。

其中，选择炭化硅纤维素粉是因为其颗粒性状起到提高材料连接性的作用。而添加二氧化硅粉，是由于其熔点较纯SiO₂明显降低，可以提高自烧结能力，并且也可以提高与陶瓷纤维绳之间的结合能力，在一些优选的实施方式中，可以采用超细粉状的二氧化硅粉。添加氧化铝，可以很大程度上提高固体的残余率和抗龟裂性，此外，氧化铝可以和纳米硅溶胶中的二氧化硅形成Al₂O₃·nSiO₂，填充在分子之间，从而起到提高材料连接性的作用。添加的沥青焦粉或石油焦粉，可以采用来自于粉碎后的石油焦，在本发明所述的技术方案中，沥青焦粉或石油焦粉可以作为高温炭化二次粘结剂。

基于上述考虑，在本发明所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料中，设计其密封勾嵌料由纳米硅溶胶和填料组成，其中填料由炭化硅纤维素粉、二氧化硅粉、氧化铝、熟料耐火泥和沥青焦粉或石油焦粉组成，纳米硅溶胶占密封勾嵌料的质量百分比为25-35％，从而使得本发明所述的密封勾嵌料可以具有自烧结、自膨胀、耐高温、多孔隙，且经烧结之后能形成与铸钢构件达到高粘结强度的特性，尤其是本案的密封勾嵌料的多孔隙的特性有利于其在勾嵌之后可截留煤焦油再次炭化形成自密封作用，从而达到提高焦炉保护板与炉门框之间的密封程度，降低炉门框冒烟和无组织排放，改善焦炉环境的作用。

进一步地，在本发明所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料中，各组分占填料的质量百分配比为：

进一步地，为了保证本发明所述的密封勾嵌料在低温烧结过程中形成块体材料的粘结作用效果，在本发明所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料中，纳米硅溶胶为碱性钠离子型，其粘度为5-6mPa.s，其中二氧化硅的固含量为20-25％，纳米硅溶胶的pH值为9-10，其粒度为10-20nm。

此外，本发明的又一目的在于提供用于焦炉缝隙的密封勾嵌料的制造方法，通过该制造方法可以获得一种具有自烧结、自膨胀、耐高温、多孔隙，且经烧结之后能形成与铸钢构件达到高粘结强度的特性的密封勾嵌料。

为了实现上述目的，本发明提出了用于焦炉缝隙的密封勾嵌料的制造方法，其包括步骤：

配制纳米硅溶胶；

采用炭化硅纤维素粉、二氧化硅粉、氧化铝、熟料耐火泥和沥青焦粉或石油焦粉配制成填料；

将填料一边搅拌一边慢慢加入纳米硅溶胶，搅拌均匀。

进一步地，在本发明所述的制造方法中，在配制纳米硅溶胶时，采用NaOH溶液将纳米硅溶胶的pH值调至9-10。

本发明所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料及其制造方法具有以下的优点和有益效果：

本发明所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料可以在高温环境(例如800-1000℃)下性质稳定，并且固含量较高。此外，本发明所述的密封勾嵌料具有自烧结、自膨胀、耐高温、多孔隙，且经烧结之后能形成与铸钢构件达到高粘结强度的特性，尤其是其多孔隙的特性在勾嵌之后可截留煤焦油再次炭化形成自密封作用。

此外，本发明所述的密封勾嵌料通过勾嵌方式实施在保护板与炉门框之间的缝隙部位，有效避免了保护板与炉门框之间的陶瓷纤维绳直接受炭化室内的火焰烘烤而烧损或粉化，从而达到提高焦炉保护板与炉门框之间的密封程度，降低炉门框冒烟和无组织排放，改善焦炉环境的作用。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例对本发明所述的一种用于焦炉缝隙的密封勾嵌料及其制造方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

实施例1-6

实施例1-6的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料采用下述步骤进行制造：

配制纳米硅溶胶，在配置纳米硅溶胶时，可以采用NaOH溶液将纳米硅溶胶的pH值调至9-10；

将填料一边搅拌一边慢慢加入纳米硅溶胶，搅拌均匀。在搅拌过程中，可以避免扬尘，制成半固态的密封勾嵌料；

实施例1-6的密封勾嵌料由纳米硅溶胶和填料组成，其中，填料由炭化硅纤维素粉、二氧化硅粉、氧化铝、熟料耐火泥和沥青焦粉或石油焦粉组成，纳米硅溶胶占密封勾嵌料的质量百分比为25-35％，关于填料中的各组分占填料的质量百分配比为：炭化硅纤维素粉：25-35％；二氧化硅粉：30-40％；氧化铝：15-25％；熟料耐火泥：5-15％；沥青焦粉或石油焦粉5-10％。

关于实施例1-6的密封勾嵌料的各个组分的配比可以参见表1。

表1.

需要说明的是，由于表1中的填料组分所列数据为该组分占密封勾嵌料的质量百分比，在此以实施例1的碳化硅纤维素粉为例，对其质量百分比的换算过程进行说明：炭化硅纤维素粉占填料的质量百分比＝22％/(22％+23％+18％+8％+4％)＝29.3％。

至于其他实施例中的各组分的计算过程也可以以此类推，因此，不再赘述。

表2列出了实施例1-6的密封勾嵌料的各个组分的其他相关参数。

表2.

使用时，选择一个炭化室，保持摘开炉门和炉口隔热状态，直接在保护板与炉门框之间缝隙部位抹入实施例1-6的密封勾嵌料即可，抹入之后注意压实。

当然，若保护板与炉门框之间的陶瓷纤维绳较旧，也可以对其进行清理后，再抹入本案的密封勾嵌料即可。

表3列出了本案各个实施例的密封勾嵌料的性能参数。

表3.

由表3可以看出，本案各个实施例的密封勾嵌料呈黑灰色半固态，其固含量(wt％)≥75％，pH值在8.0-9.5，化学性质稳定，可以在400℃下无物质分解反应，并且稀释稳定性好，可以在再添加10％水溶液的情况下不影响材料性质。此外，本案各个实施例的密封勾嵌料耐高温，可以适用于800-1000℃，在8000℃时的固含量≥90％。

结合表1至表3可以看出，本发明所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料可以在高温环境(例如800-1000℃)下性质稳定，并且固含量较高。此外，本发明所述的密封勾嵌料具有自烧结、自膨胀、耐高温、多孔隙，且经烧结之后能形成与铸钢构件达到高粘结强度的特性，尤其是其多孔隙的特性在勾嵌之后可截留煤焦油再次炭化形成自密封作用。

需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。

此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。

还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于焦炉缝隙的密封勾嵌料，其特征在于，其包括有效成分：

作为连续相的纳米硅溶胶；

其中以质量份数计量，连续相：填料为1:(1.85-3.0)。

2.一种用于焦炉缝隙的密封勾嵌料，其特征在于，其由纳米硅溶胶和填料组成，其中所述填料由炭化硅纤维素粉、二氧化硅粉、氧化铝、熟料耐火泥和沥青焦粉或石油焦粉组成，所述纳米硅溶胶占密封勾嵌料的质量百分比为25-35％。

3.如权利要求2所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料，其特征在于，在所述填料中，各组分占填料的质量百分配比为：

4.如权利要求2所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料，其特征在于，所述纳米硅溶胶为碱性钠离子型，其粘度为5-6mPa.s，其中二氧化硅的固含量为20-25％，所述纳米硅溶胶的pH值为9-10，其粒度为10-20nm。

5.如权利要求2所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料，其特征在于，所述二氧化硅粉的粒度为0.1～10微米，其中粒度≤5微米的二氧化硅粉占全部二氧化硅粉的重量占比≥80％。

6.如权利要求2所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料，其特征在于，所述炭化硅纤维素粉的粒度为2～50微米，其中粒度≤10微米的炭化硅纤维素粉占全部炭化硅纤维素粉的重量占比≥60％。

7.如权利要求2所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料，其特征在于，所述氧化铝的粒度为0.2～20微米，其中粒度≤10微米的氧化铝占全部氧化铝的重量占比≥70％。

8.如权利要求2所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料，其特征在于，所述熟料耐火泥的粒度为5～100微米，其中粒度≤30微米的熟料耐火泥占全部熟料耐火泥的重量占比≥60％。

9.如权利要求2所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料，其特征在于，所述沥青焦粉或石油焦粉的粒度为5～200微米，其中粒度≤100微米的沥青焦粉或石油焦粉占全部沥青焦粉或石油焦粉的重量占比≥50％。

10.如1-9中任意一项所述的用于焦炉缝隙的密封勾嵌料的制造方法，其特征在于，包括步骤：

配制纳米硅溶胶；

将填料一边搅拌一边慢慢加入纳米硅溶胶，搅拌均匀。

11.如权利要求10所述的制造方法，其特征在于，在配制纳米硅溶胶时，采用NaOH溶液将纳米硅溶胶的pH值调至9-10。