用于热风炉炉顶的耐酸灌注料及其制备方法和施工方法与流程

1.本发明涉及热风炉领域，具体涉及一种用于热风炉炉顶的耐酸灌注料及其制备方法和施工方法。

背景技术：

2.随着我国高炉炼铁工艺的不断快速发展，为了进一步的降低能耗提高产能，我国高炉生产对热风炉炉温的要求越来越高。目前我国主要采用的是顶燃式结构的热风炉，其送风温度范围在1300℃左右。而热风炉顶部的燃烧室区域的温度更高，甚至能达到1350℃以上。由于热风炉的运行过程中热风炉炉顶会生成大量的氮氧化合物，当nox气体在和炉壳内低温表面的冷凝水结合形成大量的酸性物质硝酸盐溶液，会对炉壳产生晶间应力腐蚀，造成炉壳受硝酸盐腐蚀受损，严重时会导致热风炉停产。因此目前我国热风炉采用的技术方法是在拱顶炉壳先涂上一层防晶间应力耐酸涂料，然后喷涂耐酸喷涂料来保护内衬。
3.为了防止水泥中的cao物质与酸性物质反应导致材料结构损坏、强度降低，因此目前热风炉用耐酸喷涂料所用结合剂大多数为水玻璃(na2o
·
nsio2)。目前我国热风炉用耐酸喷涂料绝大部分采用水玻璃作为结合剂，大部分厂家采用液体水玻璃作为结合剂，少部分采用固体水玻璃作为结合剂。但如图1、图2所示，采用固体水玻璃和液体水玻璃作为结合剂的耐酸喷涂料均易产生裂纹、剥落、掉落等问题影响热风炉的使用寿命，同时热风炉炉顶采用喷涂的施工方法，反弹率较大(一般在20％左右)，需要将反弹料从20多米高的热风炉炉顶清理下来，造成极大的人力资源和自然资源的浪费。
[0004]“高强耐腐蚀耐火浇注料”(cn201410523298.4)专利技术采用废电瓷，废砖，煤矸石等为骨料，加入氧化锆纤维和氧化钇等形成高强耐腐蚀浇注料，但是氧化锆纤维和氧化钇的成本高，且在热风炉的侧壁和顶部等部位浇注料无法施工。
[0005]“一种热风炉穹顶硅莫红喷涂料”(cn201410292677.7)专利技术采用红柱石，莫来石和碳化硅为主要原料，增强了喷涂料的抗蠕变，低膨胀性和抗热震性能，体积稳定性好，高温热膨胀系数小，提高了热风炉的使用寿命，但是采用铝酸盐水泥结合材料在酸性气氛环境下被侵蚀较为严重，因此并不适用于酸性环境的热风炉拱顶。
[0006]“一种用于热风炉拱顶高温部位的耐酸喷涂料”(cn201910753892.5)专利技术公开了一种用于热风炉拱顶高温部位的耐酸喷涂料，采用大量的废料作为原料来降低产品成本，采用水玻璃做结合剂，但是水玻璃结合材料在受到酸侵蚀后强度会降低，且水玻璃中na含量较高，高温性能不好。

技术实现要素：

[0007]
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于热风炉炉顶的耐酸灌注料及其制备方法和施工方法，以克服上述现有技术中的不足。
[0008]
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于热风炉炉顶的耐酸灌注料，其组成按质量百分数计如下：
[0009]
颗粒料和细粉料的质量比为100：(86～96)；
[0010]
颗粒料包括：按质量比为100：(33～43)的电熔莫来石颗粒和高铝矾土颗粒；
[0011]
细粉料包括：按质量比为100：(20～25)：(5～10)：(10～15)的电熔莫来石细粉、α-al2o3微粉、石英细粉、p2o5粉末；
[0012]
聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物占细粉料质量的0.5～1.0％；
[0013]
碘氧鞣酸铋、减水剂、促凝剂和水分别占颗粒料和细粉料总质量的0.5％～0.8％、0.1％～0.4％、1.5％～2.5％和15％～20％。
[0014]
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0015]
进一步，电熔莫来石颗粒的粒度为1mm～3mm，颗粒密度2.6g/cm3～2.8g/cm3，al2o3含量为67wt％～70wt％，sio2含量为23wt％～26wt％。
[0016]
进一步，高铝矾土颗粒粒度为0.5mm～1.5mm，主要化学成分是：al2o3含量≥88wt％，sio2含量＜10wt％。
[0017]
进一步，电熔莫来石细粉粒度为≤0.076mm，al2o3含量为68wt％～71wt％，sio2含量为24wt％～27wt％。
[0018]
进一步，α-al2o3微粉的粒度≤0.044mm；所述α-al2o3微粉的al2o3含量≥98wt％。
[0019]
进一步，石英细粉的粒度为80μm～100μm，sio2≥98wt％；所述p2o5粉末纯度≥98％，密度2.3g/cm3～2.5g/cm3；。
[0020]
进一步，减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或两种混合。
[0021]
进一步，促凝剂为ca80水泥，al2o3含量为78wt％～81wt％，cao含量为17wt％～19wt％。
[0022]
基于上述技术方案，本发明还提供一种用于热风炉炉顶的耐酸灌注料的制备方法，包括如下步骤：
[0023]
s11、将电熔莫来石颗粒和高铝矾土颗粒按质量比为100：(33～43)，加入轮碾式混合机中进行混合，混合5min～7min，得到颗粒料；
[0024]
s12、将电熔莫来石细粉、α-al2o3微粉、石英细粉、p2o5粉末按质量比为100：(20～25)：(5～10)：(10～15)，加入行星式搅拌机中，混合6min～8min得到混合料，向混合料中加入占混合料质量0.5～1.0％的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物，再混合2min～3min，得到细粉料；
[0025]
s13、按颗粒料和细粉料的质量比为100：(86～96)，加入行星式搅拌机中搅拌10min～15min，得到预混料；
[0026]
s14、向预混料中依次加入占预混料质量0.5％～0.8％的碘氧鞣酸铋、0.1％～0.4％的减水剂、1.5％～2.5％的促凝剂和15％～20％的水，持续搅拌5min～7min，即得耐酸灌注料。
[0027]
基于上述技术方案，本发明还提供一种耐酸灌注料应用在热风炉中的施工方法，包括如下步骤：
[0028]
s21、在炉壳内固定v型锚固钉，锚固钉最长处距炉壳的距离比材料设计厚度长1mm～3mm；
[0029]
s22、紧贴锚固钉放置莫来石纤维板，在莫来石纤维板另一侧砌筑热风炉各段设计要求的耐火砖；
[0030]
s23、当围绕热风炉炉顶底部一圈的莫来石纤维板和耐火砖砌筑完毕后在莫来石纤维板和炉壳锚固钉之间灌注耐酸灌注料；
[0031]
s24、该段施工完毕后接着向上进行下一段的莫来石纤维板、耐火砖的砌筑，然后灌注耐酸灌注料直至整个热风炉施工完毕。
[0032]
本发明的有益效果是：
[0033]
1.采用p2o5粉末加水形成正磷酸作为灌注料的结合剂，正磷酸能与骨料和粉料中的金属氧化物反应产生具有胶结能力的复式磷酸盐，采用正磷酸结合的耐酸灌注料具有良好的抗酸侵蚀性能；
[0034]
2.通过加入聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物吸附在固液界面促进脱水缩聚反应，同时添加ca80水泥作为促凝剂提高灌注料常温下的强度，添加碘氧鞣酸铋防止灌注料在烘烤过程中开裂；
[0035]
3.采用具有热震稳定性好，抗化学腐蚀性好的电熔莫来石作为主要材料，添加石英粉是为了提高材料的体积稳定性，利用石英在高温下的膨胀来抵消材料因高温烧结导致的收缩；
[0036]
4.本发明制备的热风炉炉顶耐酸灌注料经检测：110℃
×
24h体积密度为2.40g/cm3～2.60g/cm3；1300℃
×
3h热处理后抗折强度13.3mpa～16.5mpa；110℃
×
24h试样在20％硝酸80℃浸泡72h后抗折强度10.5mpa～13.2mpa；
[0037]
5.本发明以灌注料的施工方式替代目前主要采用的喷涂施工方式，减少了因喷涂施工反弹、喷涂后脱落造成的材料资源的浪费，同时避免了先喷涂后砌筑的传统施工方法带来的喷涂料掉落砸伤人的安全隐患，本发明施工方法无需支模脱模，与热风炉砌筑同时进行，缩短工期。
附图说明
[0038]
图1为现有技术中水玻璃结合耐酸喷涂料常见问题图一；
[0039]
图2为现有技术中水玻璃结合耐酸喷涂料常见问题图二；
[0040]
图3为施工方法中所涉及的施工结构图。
具体实施方式
[0041]
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0042]
实施例1
[0043]
一种用于热风炉炉顶的耐酸灌注料，其组成按质量百分数计如下：
[0044]
颗粒料和细粉料的质量比为100：90；
[0045]
颗粒料包括：按质量比为100：35的电熔莫来石颗粒和高铝矾土颗粒；
[0046]
细粉料包括：按质量比为100：20：5：10的电熔莫来石细粉、α-al2o3微粉、石英细粉、p2o5粉末；
[0047]
聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物占细粉料质量的0.5％；
[0048]
碘氧鞣酸铋、减水剂、促凝剂和水分别占颗粒料和细粉料总质量的0.5％、0.2％、2％和16％。
[0049]
制备方法，包括如下步骤：
[0050]
s11、将电熔莫来石颗粒和高铝矾土颗粒按质量比为100：35，加入轮碾式混合机中进行混合，混合5min，得到颗粒料；
[0051]
s12、将电熔莫来石细粉、α-al2o3微粉、石英细粉、p2o5粉末按质量比为100：20：5：10，加入行星式搅拌机中，混合6min得到混合料，向混合料中加入占混合料质量0.5％的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物，再混合3min，得到细粉料；
[0052]
s13、按颗粒料和细粉料的质量比为100：90，加入行星式搅拌机中搅拌15min，得到预混料；
[0053]
s14、向预混料中依次加入占预混料质量0.5％的碘氧鞣酸铋、0.2％的减水剂、2％的促凝剂和16％的水，持续搅拌7min，即得耐酸灌注料。
[0054]
本实施例制备的耐酸灌注料经检测：110℃
×
24h体积密度为2.54g/cm3；1300℃
×
3h热处理后抗折强度15.3mpa；110℃
×
24h试样在20％硝酸80℃浸泡72h后抗折强度12.3mpa。
[0055]
实施例2
[0056]
一种用于热风炉炉顶的耐酸灌注料，其组成按质量百分数计如下：
[0057]
颗粒料和细粉料的质量比为100：96；
[0058]
颗粒料包括：按质量比为100：43的电熔莫来石颗粒和高铝矾土颗粒；
[0059]
细粉料包括：按质量比为100：25：5：15的电熔莫来石细粉、α-al2o3微粉、石英细粉、p2o5粉末；
[0060]
聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物占细粉料质量的0.5％；
[0061]
碘氧鞣酸铋、减水剂、促凝剂和水分别占颗粒料和细粉料总质量的0.5％、0.4％、2.5％和18％。
[0062]
制备方法，包括如下步骤：
[0063]
s11、将电熔莫来石颗粒和高铝矾土颗粒按质量比为100：43，加入轮碾式混合机中进行混合，混合7min，得到颗粒料；
[0064]
s12、将电熔莫来石细粉、α-al2o3微粉、石英细粉、p2o5粉末按质量比为100：25：5：15，加入行星式搅拌机中，混合8min得到混合料，向混合料中加入占混合料质量0.5％的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物，再混合3min，得到细粉料；
[0065]
s13、按颗粒料和细粉料的质量比为100：96，加入行星式搅拌机中搅拌14min，得到预混料；
[0066]
s14、向预混料中依次加入占预混料质量0.5％的碘氧鞣酸铋、0.4％的减水剂、2.5％的促凝剂和18％的水，持续搅拌6min，即得耐酸灌注料。
[0067]
本实施例制备的耐酸灌注料经检测：
[0068]
110℃
×
24h体积密度为2.58g/cm3；1300℃
×
3h热处理后抗折强度15.7mpa；110℃
×
24h试样在20％硝酸80℃浸泡72h后抗折强度12.8mpa。
[0069]
实施例3
[0070]
一种用于热风炉炉顶的耐酸灌注料，其组成按质量百分数计如下：
[0071]
颗粒料和细粉料的质量比为100：89；
[0072]
颗粒料包括：按质量比为100：38的电熔莫来石颗粒和高铝矾土颗粒；
[0073]
细粉料包括：按质量比为100：20：8：13的电熔莫来石细粉、α-al2o3微粉、石英细粉、p2o5粉末；
[0074]
聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物占细粉料质量的1.0％；
[0075]
碘氧鞣酸铋、减水剂、促凝剂和水分别占颗粒料和细粉料总质量的0.8％、0.1％、1.5％和15％。
[0076]
制备方法，包括如下步骤：
[0077]
s11、将电熔莫来石颗粒和高铝矾土颗粒按质量比为100：38，加入轮碾式混合机中进行混合，混合5min，得到颗粒料；
[0078]
s12、将电熔莫来石细粉、α-al2o3微粉、石英细粉、p2o5粉末按质量比为100：20：8：13，加入行星式搅拌机中，混合7min得到混合料，向混合料中加入占混合料质量1.0％的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物，再混合3min，得到细粉料；
[0079]
s13、按颗粒料和细粉料的质量比为100：89，加入行星式搅拌机中搅拌10min，得到预混料；
[0080]
s14、向预混料中依次加入占预混料质量0.8％的碘氧鞣酸铋、0.1％的减水剂、1.5％的促凝剂和15％的水，持续搅拌5min，即得耐酸灌注料。
[0081]
本实施例制备的耐酸灌注料经检测：
[0082]
110℃
×
24h体积密度为2.57g/cm3；1300℃
×
3h热处理后抗折强度15.8mpa；110℃
×
24h试样在20％硝酸80℃浸泡72h后抗折强度11.4mpa。
[0083]
本发明实施例1、2、3与现有技术相比，其积极效果在于：
[0084]
1.采用p2o5粉末加水形成正磷酸作为灌注料的结合剂，正磷酸能与骨料和粉料中的金属氧化物反应产生具有胶结能力的复式磷酸盐，采用正磷酸结合的耐酸灌注料具有良好的抗酸侵蚀性能；
[0085]
2.通过加入聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物吸附在固液界面促进脱水缩聚反应，同时添加ca80水泥作为促凝剂提高灌注料常温下的强度，添加碘氧鞣酸铋防止灌注料在烘烤过程中开裂。
[0086]
实施例4
[0087]
如图3所示，一种耐酸灌注料应用在热风炉中的施工方法，包括如下步骤：
[0088]
s21、在炉壳1内固定v型锚固钉2，锚固钉2最长处距炉壳的距离比材料设计厚度长1mm～3mm，炉壳1及锚固钉2在施工前需喷涂耐酸涂料；
[0089]
s22、紧贴锚固钉2放置莫来石纤维板3，在莫来石纤维板3另一侧砌筑热风炉各段设计要求的耐火砖4；
[0090]
s23、当围绕热风炉炉顶底部一圈的莫来石纤维板3和耐火砖4砌筑完毕后在莫来石纤维板3和炉壳锚固钉2之间灌注耐酸灌注料，图3中箭头所指方向为耐酸灌注料的灌注方向；
[0091]
s24、该段施工完毕后接着向上进行下一段的莫来石纤维板3、耐火砖4的砌筑，然后灌注耐酸灌注料直至整个热风炉施工完毕。
[0092]
莫来石纤维板3主要成分为al2o3含量为70wt％～74wt％、sio2含量为19wt％～23wt％。纤维直径为2μm～7μm，纤维长度为20mm～50mm，莫来石纤维板3的尺寸根据实际需要进行选取。
[0093]
以灌注料的施工方式替代目前主要采用的喷涂施工方式，减少了因喷涂施工反弹、喷涂后脱落造成的材料资源的浪费，同时避免了先喷涂后砌筑的传统施工方法带来的喷涂料掉落砸伤人的安全隐患，本发明施工方法无需支模脱模，与热风炉砌筑同时进行，缩短工期。
[0094]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

1.一种用于热风炉炉顶的耐酸灌注料，其特征在于，其组成按质量百分数计如下：颗粒料和细粉料的质量比为100：(86～96)；颗粒料包括：按质量比为100：(33～43)的电熔莫来石颗粒和高铝矾土颗粒；细粉料包括：按质量比为100：(20～25)：(5～10)：(10～15)的电熔莫来石细粉、α-al2o3微粉、石英细粉、p2o5粉末；聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物占细粉料质量的0.5～1.0％；碘氧鞣酸铋、减水剂、促凝剂和水分别占颗粒料和细粉料总质量的0.5％～0.8％、0.1％～0.4％、1.5％～2.5％和15％～20％。2.根据权利要求1所述的一种用于热风炉炉顶的耐酸灌注料，其特征在于：所述电熔莫来石颗粒的粒度为1mm～3mm，颗粒密度2.6g/cm3～2.8g/cm3，al2o3含量为67wt％～70wt％，sio2含量为23wt％～26wt％。3.根据权利要求1所述的一种用于热风炉炉顶的耐酸灌注料，其特征在于：所述高铝矾土颗粒粒度为0.5mm～1.5mm，主要化学成分是：al2o3含量≥88wt％，sio2含量＜10wt％。4.根据权利要求1所述的一种用于热风炉炉顶的耐酸灌注料，其特征在于：所述电熔莫来石细粉粒度为≤0.076mm，al2o3含量为68wt％～71wt％，sio2含量为24wt％～27wt％。5.根据权利要求1所述的一种用于热风炉炉顶的耐酸灌注料，其特征在于：所述α-al2o3微粉的粒度≤0.044mm；所述α-al2o3微粉的al2o3含量≥98wt％。6.根据权利要求1所述的一种用于热风炉炉顶的耐酸灌注料，其特征在于：所述石英细粉的粒度为80μm～100μm，sio2≥98wt％；所述p2o5粉末纯度≥98％，密度2.3g/cm3～2.5g/cm3；。7.根据权利要求1所述的一种用于热风炉炉顶的耐酸灌注料，其特征在于：所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或两种混合。8.根据权利要求1所述的一种用于热风炉炉顶的耐酸灌注料，其特征在于：所述促凝剂为ca80水泥，al2o3含量为78wt％～81wt％，cao含量为17wt％～19wt％。9.一种如权利要求1～8任一项所述用于热风炉炉顶的耐酸灌注料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：s11、将电熔莫来石颗粒和高铝矾土颗粒按质量比为100：(33～43)，加入轮碾式混合机中进行混合，混合5min～7min，得到颗粒料；s12、将电熔莫来石细粉、α-al2o3微粉、石英细粉、p2o5粉末按质量比为100：(20～25)：(5～10)：(10～15)，加入行星式搅拌机中，混合6min～8min得到混合料，向混合料中加入占混合料质量0.5～1.0％的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物，再混合2min～3min，得到细粉料；s13、按颗粒料和细粉料的质量比为100：(86～96)，加入行星式搅拌机中搅拌10min～15min，得到预混料；s14、向预混料中依次加入占预混料质量0.5％～0.8％的碘氧鞣酸铋、0.1％～0.4％的减水剂、1.5％～2.5％的促凝剂和15％～20％的水，持续搅拌5min～7min，即得耐酸灌注料。10.一种如权利要求1～8任一项所述耐酸灌注料或如权利要求9所述制备方法所制得的耐酸灌注料应用在热风炉中的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
s21、在炉壳内固定v型锚固钉，锚固钉最长处距炉壳的距离比材料设计厚度长1mm～3mm；s22、紧贴锚固钉放置莫来石纤维板，在莫来石纤维板另一侧砌筑热风炉各段设计要求的耐火砖；s23、当围绕热风炉炉顶底部一圈的莫来石纤维板和耐火砖砌筑完毕后在莫来石纤维板和炉壳锚固钉之间灌注耐酸灌注料；s24、该段施工完毕后接着向上进行下一段的莫来石纤维板、耐火砖的砌筑，然后灌注耐酸灌注料直至整个热风炉施工完毕。

技术总结

本发明涉及用于热风炉炉顶的耐酸灌注料，颗粒料和细粉料的质量比为100：(86～96)；颗粒料包括：按质量比为100：(33～43)的电熔莫来石颗粒和高铝矾土颗粒；细粉料包括：按质量比为100：(20～25)：(5～10)：(10～15)的电熔莫来石细粉、α-Al2O3微粉、石英细粉、P2O5粉末；聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物占细粉料质量的0.5～1.0％；碘氧鞣酸铋、减水剂、促凝剂和水分别占颗粒料和细粉料总质量的0.5％～0.8％、0.1％～0.4％、1.5％～2.5％和15％～20％。有益效果是：流动性能好、高温体积稳定性好、耐酸腐蚀性能好。耐酸腐蚀性能好。