CN112573930A - 超低导热型隔热浇注料及其制备方法 - Google Patents

超低导热型隔热浇注料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于浇注料技术领域，涉及一种超低导热型隔热浇注料及其制备方法。其中，超低导热型隔热浇注料包括：骨料、粉料、基质以及外加剂；骨料包括：陶粒、开孔膨胀珍珠岩、以及闭孔膨胀珍珠岩；粉料包括：微孔硅酸钙、漂珠、以及改性纤维；基质包括：白泥以及铝酸盐水泥；以超低导热型隔热浇注料的总重量计，陶粒的重量含量为8％‑34％；开孔膨胀珍珠岩的重量含量为8％‑27％；闭孔膨胀珍珠岩的重量含量为4％‑14％；微孔硅酸钙的重量含量为4％‑11％；漂珠的重量含量为2％‑7％；改性纤维的重量含量为2％‑6％；白泥的重量含量为4％‑9％；铝酸盐水泥的重量含量为28％‑32％；以及外加剂的重量含量为余量。本发明提供的超低导热型隔热浇注料不但热导率低，而且强度高。

Description

超低导热型隔热浇注料及其制备方法
技术领域
本发明属于浇注料技术领域，更具体地，涉及一种超低导热型隔热浇注料及其制备方法。
背景技术
当今世界能源短缺，节约能源已经是各行业的重要任务。工业窑炉及热工设备是现代工业的耗能大户，因此，减少工业窑炉及热工设备因散热损失而导致的耗能非常重要。
工业窑炉为达到隔热保温节能的目的，传统的做法，通常是采用以耐火砖砌筑体或不定形耐火材料施工体作为耐火层，耐火层外再增加隔热层的衬里结构。
随着技术的进步，现行的浇注料材料的隔热耐火性能比传统材料的性能有了较大提高，因此现阶段很多工业窑炉均采用轻质隔热耐火浇注料施工体形成单层或双层的衬里结构。然而，虽然现行材料的性能有了很大的提高，但与工程上日益增长的要求相比，目前又显得落后了。
超低导热型隔热浇注料是指更不易传热、对热流具有更加显著阻抗性能的复合材料。超低导热型隔热浇注料具备的特点是：热导率更低；体积密度相对较小；强度相对较高，抗冲刷；属于不定型材料，可随形就势地附着于器壁；施工方法可采用涂抹、浇注等方式，方便快捷且无污染。
超低导热型隔热浇注料可按温度级别分类，因此，本发明的目的是针对各种工业窑炉和热工设备的具体操作工况条件，提供了一种分类温度为800～1100℃的超低导热型隔热浇注料及其制备方法，可应用于各种工业窑炉和热工设备的任何部位，可根据设备的操作条件进行选择。该材料专注使产品热导率更低、强度相对更高，从而保温隔热效果更好、更抗冲刷。
发明内容
本发明的目的是提供一种低导热率高强度的超低导热型隔热浇注料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种超低导热型隔热浇注料。所述超低导热型隔热浇注料包括：骨料、粉料、基质以及外加剂；
所述骨料包括：陶粒、开孔膨胀珍珠岩、以及闭孔膨胀珍珠岩；
所述粉料包括：微孔硅酸钙、漂珠、以及改性纤维；
所述基质包括：白泥以及铝酸盐水泥；
以所述超低导热型隔热浇注料的总重量计，
所述陶粒的重量含量为8％-34％；
所述开孔膨胀珍珠岩的重量含量为8％-27％；
所述闭孔膨胀珍珠岩的重量含量为4％-14％；
所述微孔硅酸钙的重量含量为4％-11％；
所述漂珠的重量含量为2％-7％；
所述改性纤维的重量含量为2％-6％；
所述白泥的重量含量为4％-9％；
所述铝酸盐水泥的重量含量为28％-32％；以及
所述外加剂的重量含量为0.5％-1.5％。
在本发明的一种具体实施方式中，所述陶粒为形状近似球状或卵圆状的圆皮陶粒。
本发明中的所述铝酸盐水泥为CA70型号铝酸盐水泥。
本发明中的改性纤维是指水镁石纤维和少量的海泡石绒复合破碎成针绒状产物。
在本发明中，优选地，所述白泥为广西白泥。广西白泥是产自广西维罗的白泥。它是一种软质高岭土，亦称软质耐火粘土。
在本发明的一种优选实施方式中，所述陶粒的粒径为1mm-5mm；
所述开孔膨胀珍珠岩的粒径为小于或等于3mm；
所述闭孔膨胀珍珠岩的粒径为0.1mm-0.15mm；
所述微孔硅酸钙的粒径为0.18mm-0.125mm；
所述漂珠的粒径为0.1mm-0.15mm；
所述改性纤维的密度为0.58±0.05g/cm3；以及
所述白泥的粒径为大于或等于200目。
在本发明的一种优选实施方式中，所述陶粒包括：第一种陶粒以及第二种陶粒；其中所述第一种陶粒的粒径大于所述第二种陶粒的粒径；
所述第一种陶粒的重量含量为4％-22％；
所述第二种陶粒的重量含量为4％-12％。
在本发明的一种更优选实施方式中，所述第一种陶粒的粒径为大于3mm，小于或等于5mm；所述第二种陶粒的粒径为1mm-3mm。
在本发明的一种具体优选实施方式中，所述外加剂包括：三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、柠檬酸、以及氢氧化钙。
在本发明的一种优选实施方式中，所述三聚磷酸钠的重量含量为0.15％-0.3％；
所述六偏磷酸钠的重量含量为0.15％-0.3％；
所述柠檬酸的重量含量为0.01％-0.05％；以及
所述氢氧化钙的重量含量为0.3％-0.7％。
在本发明的一种优选实施方式中，所述第一种陶粒的重量含量为4％-7％；
所述第二种陶粒的重量含量为4％-7％；
所述开孔膨胀珍珠岩的重量含量为23％-27％；
所述闭孔膨胀珍珠岩的重量含量为10％-14％；
所述微孔硅酸钙的重量含量为6％-9％；
所述漂珠的重量含量为4％-6％；
所述改性纤维的重量含量为3％-6％；以及
所述白泥的重量含量为5％-8％。
由上述组成形成的超低导热型隔热浇注料热导率低，保温、隔热效果好，可以耐至800℃的高温。
在本发明的一种优选实施方式中，所述第一种陶粒的重量含量为4％-7％；
所述第二种陶粒的重量含量为8％-12％；
所述开孔膨胀珍珠岩的重量含量为19％-22％；
所述闭孔膨胀珍珠岩的重量含量为8％-12％；
所述微孔硅酸钙的重量含量为7％-11％；
所述漂珠的重量含量为4％-7％；
所述改性纤维的重量含量为3％-6％；以及
所述白泥的重量含量为5％-8％。
由上述组成形成的超低导热型隔热浇注料热导率低，保温、隔热效果好，可以耐至900℃的高温。
在本发明的一种优选实施方式中，所述第一种陶粒的重量含量为8％-12％；
所述第二种陶粒的重量含量为8％-12％；
所述开孔膨胀珍珠岩的重量含量为13％-16％；
所述闭孔膨胀珍珠岩的重量含量为8％-12％；
所述微孔硅酸钙的重量含量为6％-9％；
所述漂珠的重量含量为5％-7％；
所述改性纤维的重量含量为3％-6％；以及
所述白泥的重量含量为4％-7％。
由上述组成形成的超低导热型隔热浇注料热导率低，保温、隔热效果好，可以耐至1000℃的高温。
在本发明的一种优选实施方式中，所述第一种陶粒的重量含量为19％-22％；
所述第二种陶粒的重量含量为8％-12％；
所述开孔膨胀珍珠岩的重量含量为8％-12％；
所述闭孔膨胀珍珠岩的重量含量为4％-7％；
所述微孔硅酸钙的重量含量为4％-7％；
所述漂珠的重量含量为2％-5％；
所述改性纤维的重量含量为2％-5％；以及
所述白泥的重量含量为6％-9％。
在本发明的一种优选实施方式中，所述粉料还包括：海泡石。所述海泡石的粒径为80-120目。
在本发明的一种更优选实施方式中，所述海泡石的重量含量为4％-7％。
由上述组成形成的超低导热型隔热浇注料热导率低，保温、隔热效果好，可以耐至1100℃的高温。
本发明还提供上述超低导热型隔热浇注料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将所述铝酸盐水泥与所述外加剂混合均匀，制成第一预混合料；
将所述第一预混合料与所述白泥、所述粉料、以及所述骨料中的所述陶粒混合均匀，制成第二预混合料；
将所述第二预混合料与所述闭孔膨胀珍珠岩混合均匀，制成第三混合料；
将所述第三混合料与所述开孔膨胀珍珠岩混合均匀，制成所述超低导热型隔热浇注料。
本发明提供的超低导热型隔热浇注料不但热导率低，保温、隔热效果好，可以耐800～1100℃的高温，而且强度高，抗冲刷；不仅如此，该超低导热型隔热浇注料还具有质轻的特点。
本发明提供的超低导热型隔热浇注料适用于各种工业窑炉和热工设备的衬里，例如炼油加热炉、乙烯裂解炉、余热锅炉、空气预热器以及燃烧器等的需衬里的部位。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
下述实施例中的超低导热型隔热浇注料的制备方法均为将铝酸盐水泥与外加剂混合均匀，制成第一预混合料；将第一预混合料与白泥、粉料、以及骨料中的陶粒混合均匀，制成第二预混合料；将第二预混合料与闭孔膨胀珍珠岩混合均匀，制成第三混合料；将第三混合料与开孔膨胀珍珠岩混合均匀，制成超低导热型隔热浇注料。
在实施例1-9中，超低导热型隔热浇注料包括：骨料、粉料、基质以及外加剂，其中，骨料包括：陶粒、开孔膨胀珍珠岩、以及闭孔膨胀珍珠岩；粉料包括：微孔硅酸钙、漂珠、以及改性纤维；基质包括：白泥以及铝酸盐水泥；外加剂包括：三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、柠檬酸、以及氢氧化钙粉。
在实施例10-12中，除了实施例1-9中的组分以外，粉料还包括海泡石。
实施例1
本实施例提供一种超低导热型隔热浇注料。以该超低导热型隔热浇注料的总重量计，该超低导热型隔热浇注料包括：
Figure BDA0002218835210000071
实施例2
本实施例提供一种超低导热型隔热浇注料。以该超低导热型隔热浇注料的总重量计，该超低导热型隔热浇注料包括：
Figure BDA0002218835210000072
Figure BDA0002218835210000081
实施例3
本实施例提供一种超低导热型隔热浇注料。以该超低导热型隔热浇注料的总重量计，该超低导热型隔热浇注料包括：
Figure BDA0002218835210000082
实施例4
本实施例提供一种超低导热型隔热浇注料。以该超低导热型隔热浇注料的总重量计，该超低导热型隔热浇注料包括：
Figure BDA0002218835210000083
Figure BDA0002218835210000091
实施例5
本实施例提供一种超低导热型隔热浇注料。以该超低导热型隔热浇注料的总重量计，该超低导热型隔热浇注料包括：
Figure BDA0002218835210000092
Figure BDA0002218835210000101
实施例6
本实施例提供一种超低导热型隔热浇注料。以该超低导热型隔热浇注料的总重量计，该超低导热型隔热浇注料包括：
Figure BDA0002218835210000102
实施例7
本实施例提供一种超低导热型隔热浇注料。以该超低导热型隔热浇注料的总重量计，该超低导热型隔热浇注料包括：
Figure BDA0002218835210000103
Figure BDA0002218835210000111
实施例8
本实施例提供一种超低导热型隔热浇注料。以该超低导热型隔热浇注料的总重量计，该超低导热型隔热浇注料包括：
Figure BDA0002218835210000112
Figure BDA0002218835210000121
实施例9
本实施例提供一种超低导热型隔热浇注料。以该超低导热型隔热浇注料的总重量计，该超低导热型隔热浇注料包括：
Figure BDA0002218835210000122
实施例10
本实施例提供一种超低导热型隔热浇注料。以该超低导热型隔热浇注料的总重量计，该超低导热型隔热浇注料包括：
Figure BDA0002218835210000123
Figure BDA0002218835210000131
实施例11
本实施例提供一种超低导热型隔热浇注料。以该超低导热型隔热浇注料的总重量计，该超低导热型隔热浇注料包括：
Figure BDA0002218835210000132
Figure BDA0002218835210000141
实施例12
本实施例提供一种超低导热型隔热浇注料。以该超低导热型隔热浇注料的总重量计，该超低导热型隔热浇注料包括：
Figure BDA0002218835210000142
对比例1-8
对比例1、3、5、7的数据来自于《石油化工管式炉高强低导浇注料工程技术条件》SH/T3427-2017公开的《石油化工管式炉高强低导浇注料工程技术条件》记载的高强低导浇注料的性能指标。其中对比例1对应分级温度为800℃的浇注料；对比例3对应分级温度为900℃的浇注料；对比例5对应分级温度为1000℃的浇注料；对比例7对应分级温度为1100℃的浇注料。
对比例2、4、6、8的数据来自于《石油化工管式炉轻质浇注料衬里工程技术条件》SH/T3115-2000的产品数据，且其导热系数为热面温度为350℃时的值。其中，对比例2对应分级温度为800℃的浇注料；对比例4对应分级温度为900℃的浇注料；对比例6对应分级温度为1000℃的浇注料；对比例8对应分级温度为1100℃的浇注料。
测试例
对实施例1-12制备的超低导热型隔热浇注料进行性能测试。
按《耐火材料导热系数试验方法(水流量平板法)》YB/T 4130，在平均温度为350℃的条件下，测得本发明的超低导热型隔热浇注料的热导率，以及按《耐火材料常温耐压强度试验方法》GB/T 5072测得的110℃烘干后的常温耐压强度值，详见表1：
表1实施例1-12制备的超低导热型隔热浇注料、以及对比例1-8制备浇注料的性能测试结果
Figure BDA0002218835210000151
Figure BDA0002218835210000161
由表1可知，本发明的超低导热型隔热浇注料有更好的保温隔热效果。利用本发明的超低导热型隔热浇注料的工业窑炉及热工设备能更有效地降低能耗，更加节约能源。不仅如此，本发明的超低导热型隔热浇注料没有因为热导率的降低而导致强度降低，甚至强度略有升高，使得该超低导热型隔热浇注料适应范围更加广泛。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (11)

1.一种超低导热型隔热浇注料，其特征在于，所述超低导热型隔热浇注料包括：骨料、粉料、基质以及外加剂；
所述骨料包括：陶粒、开孔膨胀珍珠岩、以及闭孔膨胀珍珠岩；
所述粉料包括：微孔硅酸钙、漂珠、以及改性纤维；
所述基质包括：白泥以及铝酸盐水泥；
以所述超低导热型隔热浇注料的总重量计，
所述陶粒的重量含量为8％-34％；
所述开孔膨胀珍珠岩的重量含量为8％-27％；
所述闭孔膨胀珍珠岩的重量含量为4％-14％；
所述微孔硅酸钙的重量含量为4％-11％；
所述漂珠的重量含量为2％-7％；
所述改性纤维的重量含量为2％-6％；
所述白泥的重量含量为4％-9％；
所述铝酸盐水泥的重量含量为28％-32％；以及
所述外加剂的重量含量为0.5％-1.5％。
2.根据权利要求1所述的超低导热型隔热浇注料，其特征在于，
所述陶粒的粒径为1mm-5mm；
所述开孔膨胀珍珠岩的粒径为小于或等于3mm；
所述闭孔膨胀珍珠岩的粒径为0.1mm-0.15mm；
所述微孔硅酸钙的粒径为0.18mm-0.125mm；
所述漂珠的粒径为0.1mm-0.15mm；
所述改性纤维的密度为0.58±0.05g/cm3；以及
所述白泥的粒径为大于或等于200目；
优选地，所述白泥为广西白泥；
优选地，所述铝酸盐水泥为CA70型号铝酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的超低导热型隔热浇注料，其特征在于，所述陶粒包括：第一种陶粒以及第二种陶粒；其中，所述第一种陶粒的粒径大于所述第二种陶粒的粒径；
所述第一种陶粒的重量含量为4％-22％；
所述第二种陶粒的重量含量为4％-12％。
4.根据权利要求3所述的超低导热型隔热浇注料，其特征在于，所述第一种陶粒的粒径为大于3mm，小于或等于5mm；所述第二种陶粒的粒径为1mm-3mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的超低导热型隔热浇注料，其特征在于，所述外加剂包括：三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、柠檬酸、以及氢氧化钙；
优选地，所述三聚磷酸钠的重量含量为0.15％-0.3％；
所述六偏磷酸钠的重量含量为0.15％-0.3％；
所述柠檬酸的重量含量为0.01％-0.05％；以及
所述氢氧化钙的重量含量为0.3％-0.7％。
6.根据权利要求3所述的超低导热型隔热浇注料，其特征在于，
所述第一种陶粒的重量含量为4％-7％；
所述第二种陶粒的重量含量为4％-7％；
所述开孔膨胀珍珠岩的重量含量为23％-27％；
所述闭孔膨胀珍珠岩的重量含量为10％-14％；
所述微孔硅酸钙的重量含量为6％-9％；
所述漂珠的重量含量为4％-6％；
所述改性纤维的重量含量为3％-6％；以及
所述白泥的重量含量为5％-8％。
7.根据权利要求3所述的超低导热型隔热浇注料，其特征在于，
所述第一种陶粒的重量含量为4％-7％；
所述第二种陶粒的重量含量为8％-12％；
所述开孔膨胀珍珠岩的重量含量为19％-22％；
所述闭孔膨胀珍珠岩的重量含量为8％-12％；
所述微孔硅酸钙的重量含量为7％-11％；
所述漂珠的重量含量为4％-7％；
所述改性纤维的重量含量为3％-6％；以及
所述白泥的重量含量为5％-8％。
8.根据权利要求3所述的超低导热型隔热浇注料，其特征在于，
所述第一种陶粒的重量含量为8％-12％；
所述第二种陶粒的重量含量为8％-12％；
所述开孔膨胀珍珠岩的重量含量为13％-16％；
所述闭孔膨胀珍珠岩的重量含量为8％-12％；
所述微孔硅酸钙的重量含量为6％-9％；
所述漂珠的重量含量为5％-7％；
所述改性纤维的重量含量为3％-6％；以及
所述白泥的重量含量为4％-7％。
9.根据权利要求3所述的超低导热型隔热浇注料，其特征在于，
所述第一种陶粒的重量含量为19％-22％；
所述第二种陶粒的重量含量为8％-12％；
所述开孔膨胀珍珠岩的重量含量为8％-12％；
所述闭孔膨胀珍珠岩的重量含量为4％-7％；
所述微孔硅酸钙的重量含量为4％-7％；
所述漂珠的重量含量为2％-5％；
所述改性纤维的重量含量为2％-5％；以及
所述白泥的重量含量为6％-9％。
10.根据权利要求9所述的超低导热型隔热浇注料，其特征在于，所述粉料还包括：海泡石；
优选地，所述海泡石的重量含量为4％-7％。
11.一种权利要求1至10任一项所述的超低导热型隔热浇注料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将所述铝酸盐水泥与所述外加剂混合均匀，制成第一预混合料；
将所述第一预混合料与所述白泥、所述粉料、以及所述骨料中的所述陶粒混合均匀，制成第二预混合料；
将所述第二预混合料与所述闭孔膨胀珍珠岩混合均匀，制成第三混合料；
将所述第三混合料与所述开孔膨胀珍珠岩混合均匀，制成所述超低导热型隔热浇注料。
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