CN112979166B - 一种耐高温低膨胀釉面涂料和一种釉面耐高温材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温低膨胀釉面涂料和一种釉面耐高温材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐高温低膨胀釉面涂料和一种釉面耐高温材料及其制备方法，所述耐高温低膨胀釉面涂料，按质量百分比计，包括以下组分：高温低膨胀熔块10‑25％、长石类矿物10‑40％、尖晶石5‑20％、堇青石10‑25％、熔融石英15‑20％和锂辉石1‑5％。本发明通过合理配伍，得到的釉面涂料具有耐高温低膨胀性能，可用于普通耐高温材料表面，形成致密、强度高、耐蚀性好的涂层，防止有害物质侵蚀耐高温材料内部，起到防腐蚀、防积碳、抗结皮作用，对提高耐高温材料的使用寿命和节能环保具有积极意义。

Description

一种耐高温低膨胀釉面涂料和一种釉面耐高温材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及耐高温材料领域，更具体地，涉及一种耐高温低膨胀釉面涂料和一种釉面耐高温材料及其制备方法。
背景技术
窑炉是用耐高温材料砌成的用以煅烧物料或烧成制品的设备。按煅烧物料品种可分为：陶瓷窑、水泥窑、玻璃窑、搪瓷窑、石灰窑等。
现有工业窑炉大多采用耐火砖、浇注料及耐火纤维构成，以保护窑壁在使用过程中不被高温烧损、不被物料流磨损。但其窑壁易受高温烟气冲刷而腐蚀，在缩短材料使用寿命的同时也带来了后期维护的不便。
而且，随着人们不断探索，发现利用水泥窑处理危险废弃物因其独特的优势，成为危险废弃物处理再利用最行之有效的办法，从而得到大力推广运用。水泥窑焚烧温度高，状态稳定，废弃物燃烧更彻底，水泥窑在运转时处于负压状态，在处理危险废弃物时避免了有害气体的溢出，且因为水泥窑的密闭性好，不会造成粉尘污染，利于环保。危险废弃物中含有的氯、硫、氟等化学成分在高温处理中被完全吸收，转化成无毒的氯化钙、硫酸钙、氟化钙等，直接混合在水泥熟料中，经验证，一般不会给水泥质量造成不良影响。废弃物在燃烧时产生一定的热量又节约了燃煤原料，节省了生产成本。但是，废弃物燃烧时也会产生大量粉尘，从而会堵塞耐高温材料的气孔，影响其使用寿命。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种耐高温低膨胀釉面涂料和一种釉面耐高温材料及其制备方法。
本发明第一目的为提供一种耐高温低膨胀釉面涂料，按质量百分比计，包括以下组分：高温低膨胀熔块10-25％、长石类矿物10-40％、尖晶石5-20％、堇青石10-25％、熔融石英15-20％和锂辉石1-5％。
本发明通过将上述组分进行合理配伍，得到的釉面涂料具有耐高温低膨胀性能，可用于普通耐高温材料表面，形成致密、强度高、耐蚀性好的涂层，对提高耐高温材料的使用寿命和节能环保具有积极意义。
本发明所述长石类矿物可为钾长石和/或钠长石。
进一步地，所述釉面涂料还包括煅烧氧化锌、氧化锆、烧滑石、高岭土中的一种或多种。
为进一步形成性能良好的涂层，所述釉面涂料还包括质量占比为 0.2-1％的添加剂，所述添加剂为羧甲基纤维素钠、木质素磺酸钠、硅酸钠、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠中的一种或多种。
在本发明的优选实施方式中，所述添加剂为羧甲基纤维素钠、硅酸钠和三聚磷酸钠的组合，更优选地，三者质量比为1-2:1:1-2。
进一步地，所述高温低膨胀熔块为MgO-Al2O3-SiO2系，在1300℃熔化，1000℃膨胀系数在2.3-2.5＊10-6m/℃。
进一步地，所述高温低膨胀熔块为80-120目，所述长石类矿物、尖晶石、锂辉石均为120-180目，所述堇青石为40-80目，所述熔融石英为180-250目，所述煅烧氧化锌、氧化锆、烧滑石均为180-200目，所述高岭土为200-325目。
在本发明的优选实施方式中，按质量百分比计，所述釉面涂料包括以下组分：高温低膨胀熔块10-25％、长石类矿物25-35％、尖晶石 10-15％、堇青石12-20％、熔融石英15-20％、锂辉石2-3％、烧滑石1.5-2％和添加剂0.5-0.7％，所述添加剂为羧甲基纤维素钠、硅酸钠和三聚磷酸钠以质量比2:1:2组成。
进一步地，在本发明一个优选实施方式中，按重量份计，所述釉面涂料由以下组分组成：高温低膨胀熔块200份、钾长石250份、尖晶石100份、堇青石150份、熔融石英150份、锂辉石20份、烧滑石15份、羧甲基纤维素钠2份、硅酸钠1份和三聚磷酸钠2份。
本发明第二目的为提供一种釉面耐高温材料，其原料包括上述任一釉面涂料。所述釉面耐高温材料的釉面厚度为0.1-1.0mm。
本发明还提供上述釉面耐高温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述釉面涂料的各组分放入球磨机中，加入一定比例的水，球磨15-60min；
(2)将球磨好的浆料过120-180目筛后陈腐5-10h；
(3)将步骤(2)所得浆料均匀附着在基体耐高温材料表面，此时浆料的厚度控制在0.2-1.2mm；所述基体耐高温材料为相应的 MgO-Al2O3-SiO2系耐高温材料；
(4)将附着有浆料的基体耐高温材料放在自然通风处晾干24h 后，放于烘箱中干燥5-24h；
(5)将步骤(4)所得物料进行烧结，烧结温度为1200-1300℃，烧结时间为2-5h，烧结后冷却至室温。
进一步地，所述步骤(1)中加入水的比例为35-65wt％。
本发明采用湿法球磨、施釉后一体烧结的方法制备得到了耐高温、耐腐蚀、抗结皮的釉面耐高温材料，为水泥窑抗结皮或高温耐材的抗腐蚀性的提升开辟了新途径。
本发明通过合理配伍，得到的釉面涂料具有耐高温低膨胀性能，可用于普通耐高温材料表面，形成致密、强度高、耐蚀性好的涂层，防止有害物质侵蚀耐高温材料内部，起到防腐蚀、防积碳、抗结皮作用，对提高耐高温材料的使用寿命和节能环保具有积极意义。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
以下实施例中，高温低膨胀熔块为MgO-Al2O3-SiO2系，在1300℃熔化，1000℃膨胀系数在2.3-2.5＊10-6m/℃。
以下实施例中，部分原料细度控制如下：钾长石180目、钠长石 180目、锂辉石180目、尖晶石180目、堇青石40目、熔融石英250目、烧滑石200目。
实施例1
本实施例提供一种耐高温低膨胀釉面涂料，其由以下组分组成：高温低膨胀熔块(80目)200份、钾长石180份、钠长石70份、尖晶石 120份、堇青石130份、熔融石英150份、锂辉石20份、烧滑石15份、羧甲基纤维素钠2份、硅酸钠1份和三聚磷酸钠2份。
本实施例还提供一种由上述釉面涂料制得的釉面耐高温材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)将釉面涂料的各组分放入球磨机中，加入占釉面涂料40wt％的水，球磨30min；
(2)将球磨好的浆料过120目筛后陈腐10h；
(3)采用淋釉式将步骤(2)所得浆料均匀附着在MgO-Al2O3-SiO2系基体耐高温材料表面；
(4)将附着有浆料的基体耐高温材料放在自然通风处晾干24h 后，放于烘箱中干燥5h；
(5)将步骤(4)所得物料放于烧结炉中，于1300℃烧结5h，烧结后冷却至室温。最终所得釉面耐高温材料的釉面厚度为0.5mm。
实施例2
本实施例提供一种耐高温低膨胀釉面涂料，其由以下组分组成：高温低膨胀熔块(100目)150份、钾长石200份、钠长石50份、尖晶石100份、堇青石150份、熔融石英150份、锂辉石20份、烧滑石15份、羧甲基纤维素钠2份、硅酸钠1份和三聚磷酸钠2份。
本实施例还提供一种由上述釉面涂料制得的釉面耐高温材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)将釉面涂料的各组分放入球磨机中，加入占釉面涂料50wt％的水，球磨30min；
(2)将球磨好的浆料过120目筛后陈腐8h；
(3)采用淋釉式将步骤(2)所得浆料均匀附着在MgO-Al2O3-SiO2系基体耐高温材料表面；
(4)将附着有浆料的基体耐高温材料放在自然通风处晾干24h 后，放于烘箱中干燥5h；
(5)将步骤(4)所得物料放于烧结炉中，于1280℃烧结5h，烧结后冷却至室温。最终所得釉面耐高温材料的釉面厚度为0.7mm。
实施例3
本实施例提供一种耐高温低膨胀釉面涂料，其由以下组分组成：高温低膨胀熔块(120目)100份、钾长石200份、钠长石50份、尖晶石100份、堇青石150份、熔融石英150份、锂辉石20份、烧滑石15份、羧甲基纤维素钠2份、硅酸钠1份和三聚磷酸钠2份。
本实施例还提供一种由上述釉面涂料制得的釉面耐高温材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)将釉面涂料的各组分放入球磨机中，加入占釉面涂料60wt％的水，球磨30min；
(2)将球磨好的浆料过120目筛后陈腐8h；
(3)采用淋釉式将步骤(2)所得浆料均匀附着在MgO-Al2O3-SiO2系基体耐高温材料表面；
(4)将附着有浆料的基体耐高温材料放在自然通风处晾干24h 后，放于烘箱中干燥5h；
(5)将步骤(4)所得物料放于烧结炉中，于1250℃烧结5h，烧结后冷却至室温。最终所得釉面耐高温材料的釉面厚度为0.6mm。
对比例1
本对比例提供一种釉面涂料，其由以下组分组成：高温低膨胀熔块(120目)100份、钾长石200份、钠长石70份、尖晶石100份、堇青石150份、熔融石英150份、烧滑石15份、羧甲基纤维素钠2份、硅酸钠1份和三聚磷酸钠2份。
本对比例还提供一种由上述釉面涂料制得的釉面耐高温材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)将釉面涂料的各组分放入球磨机中，加入占涂料质量50wt％的水，球磨30min；
(2)将球磨好的浆料过120目筛后陈腐8h；
(3)采用淋釉式将步骤(2)所得浆料均匀附着在MgO-Al2O3-SiO2系基体耐高温材料表面；
(4)将附着有浆料的基体耐高温材料放在自然通风处晾干24h 后，放于烘箱中干燥5h；
(5)将步骤(4)所得物料放于烧结炉中，于1250℃烧结5h，烧结后冷却至室温。最终所得釉面耐高温材料的釉面厚度为0.6mm。
对比例2
本对比例提供一种釉面涂料，其由以下组分组成：高温低膨胀熔块(120目)100份、钾长石200份、钠长石50份、尖晶石150份、熔融石英150份、锂辉石20份、烧滑石30份、羧甲基纤维素钠2份、硅酸钠 1份和三聚磷酸钠2份。
本对比例还提供一种由上述釉面涂料制得的釉面耐高温材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)将釉面涂料的各组分放入球磨机中，加入占釉面涂料60wt％的水，球磨30min；
(2)将球磨好的浆料过120目筛后陈腐8h；
(3)采用淋釉式将步骤(2)所得浆料均匀附着在MgO-Al2O3-SiO2系基体耐高温材料表面；
(4)将附着有浆料的基体耐高温材料放在自然通风处晾干24h 后，放于烘箱中干燥5h；
(5)将步骤(4)所得物料放于烧结炉中，于1250℃烧结5h，烧结后冷却至室温。最终所得釉面耐高温材料的釉面厚度为0.6mm。
实验例：性能测试比较
对实施例1-3和对比例1-2所得釉面耐高温材料进行性能检测，结果如表1所示：
表1不同釉面耐高温材料的性能检测结果
性能测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
线膨胀系数(800℃) 6.2 7.0 6.8 7.6 8.3
坯釉适应性 优 优 优 良 中
1200℃抗结皮效果 优 优 优 优 良
注：表中坯釉适应性主要从母体和釉面的结合性及由于坯釉适应性差导致的釉面缺陷(开裂、橘釉、缩釉)来概括，有上述一种缺陷为良，两种或两种以上为中；抗结皮效果是指利用结皮料和釉面耐高温材料在1200℃一体烧结，观察釉面的抗侵蚀性能，无腐蚀为优，有轻微腐蚀为良。
从表1可以看出，应用过程中在抗结皮效果和烧成稳定性方面，尖晶石作用突出；在坯釉适应性和降低膨胀系数方面，锂辉石作用很大。只有按照本发明将各组分合理配伍，才能得到耐高温低膨胀的釉面涂料，进而得到理想的釉面耐高温材料。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种耐高温低膨胀釉面涂料，其特征在于，按质量份计，由以下组分组成：高温低膨胀熔块200份、钾长石180份、钠长石70份、尖晶石120份、堇青石130份、熔融石英150份、锂辉石20份、烧滑石15份、羧甲基纤维素钠2份、硅酸钠1份和三聚磷酸钠2份；
所述高温低膨胀熔块为MgO-Al2O3-SiO2系，在1300℃熔化，1000℃膨胀系数在2.3-2.5＊10-6m/℃；
所述高温低膨胀熔块为80目，所述钾长石、钠长石、尖晶石、锂辉石均为180目，所述堇青石为40目，所述熔融石英为250目，所述烧滑石为200目。
2.一种釉面耐高温材料，其特征在于，原料包括权利要求1所述的釉面涂料，所述釉面耐高温材料的釉面厚度为0.1-1.0mm。
3.权利要求2所述的釉面耐高温材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述釉面涂料的各组分放入球磨机中，加入一定比例的水，球磨15-60min；
(2)将球磨好的浆料过120-180目筛后陈腐5-10h；
(3)将步骤(2)所得浆料均匀附着在基体耐高温材料表面，此时浆料的厚度控制在0.2-1.2mm；
(4)将附着有浆料的基体耐高温材料放在自然通风处晾干24h后，放于烘箱中干燥5-24h；
(5)将步骤(4)所得物料进行烧结，烧结温度为1200-1300℃，烧结时间为2-5h，烧结后冷却至室温。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中加入水的比例为35-65wt％。
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