梯度截热保温材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及焦炉生产技术领域，尤其是涉及一种梯度截热保温材料及其制备方法和应用。梯度截热保温材料，包括截热板和设置于所述截热板表面的截热块；截热板主要由按重量份数计的如下组分制得：气相二氧化硅36～60份、超细硅微粉15～30份、纤维5～20份、结合剂2～6份、膨胀剂5～10份和遮光剂0～8份；截热块主要由按重量份数计的如下组分制得：轻质莫来石球55～65份、含氧化铝粉料15～25份、微粉4～8份和结合剂5～15份。本发明专利技术通过采用特定的截热板和截热块复合使用，形成梯度截热结构，兼顾高温强度及截热效果，同时能够抵抗高温状态下强气流的冲刷和高温化学腐蚀，可有效的提高焦炉的节能效果并延长焦炉使用寿命。节能效果并延长焦炉使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
梯度截热保温材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及焦炉生产
，尤其是涉及一种梯度截热保温材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]焦炉是焦化生产的关键设备，焦炉炉体由炉顶区、炭化室、燃烧室、蓄热室及分烟道等几部分组成。冶炼过程中大约12％的热量通过炉体表面散失至周围环境中，不仅导致能源浪费，污染环境，同时增加了企业的资金投入。为减少炉体表面散热，炉顶不受压部位砌有隔热砖。炉顶区的实体部位设置平行于抵抗墙的膨胀缝，烘炉孔在焦炉转为正常加热投产时用塞子砖堵死。为防止雨水对焦炉表面的侵蚀，炉顶表面用耐磨性好的缸砖砌筑。传统的做法是炉顶区域采用不同类型的耐火砖进行隔热保温，目前隔热砖多采用粘土砖、缸砖、硅藻土砖。砖的种类繁多且结构复杂，从长期焦炉使用的情况来看，这些材料强度低，长期使用后出现碎裂和致密化，主要造成大型焦炉炉顶以下问题：
[0003](1)大型焦炉炉顶温度过高，铁件和砌筑耐火材料由于热胀冷缩而导致与周围的其它砌筑材料出现缝隙，造成炭化室烟气、热气从缝隙窜出，造成大量热损失，影响炭化室焦炭质量和推焦操作；
[0004](2)炉顶出现缝隙，造成整个炉顶面高低不平，导致装煤孔(导烟孔)、上升管座砖等部位损坏，严重时会造成炉顶塌陷而被迫停炉，影响焦炉寿命；
[0005](3)炉顶温度高，甚至可以达到80～100℃，资源浪费，劳动环境恶劣。
[0006]为了提高焦炉使用寿命，减少热损耗，改善工人的劳动环境，急需研制一种强度高、截热效果好，同时能够抵抗高温状态下强气流冲刷和高温化学腐蚀的材料。
[0007]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的第一目的在于提供梯度截热保温材料，以解决现有技术中存在的用于焦炉的隔热材料强度低、保温效果差等技术问题。
[0009]本专利技术的第二目的在于提供梯度截热保温材料的制备方法。
[0010]本专利技术的第三目的在于提供梯度截热保温材料的应用。
[0011]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0012]梯度截热保温材料，包括截热板和设置于所述截热板表面的截热块；
[0013]所述截热板主要由按重量份数计的如下组分制得：
[0014]气相二氧化硅36～60份、超细硅微粉15～30份、纤维5～20份、结合剂2～6份、膨胀剂5～10份和遮光剂0～8份；所述截热板的SiO2含量为60wt％～99wt％；所述截热板中的结合剂包括按质量比为1﹕(0.5～2)的硅溶胶和硅酸乙酯；
[0015]所述截热块主要由按重量份数计的如下组分制得：轻质莫来石球55～65份、含氧化铝粉料15～25份、微粉4～8份和结合剂5～15份；所述截热块的Al2O3含量为20wt％～
80wt％。
[0016]本专利技术的梯度截热保温材料，通过采用特定的截热板和截热块复合使用，根据两者不同的导热系数，形成梯度截热结构，兼顾高温强度及截热效果，防爆裂并且应用温度高，整体性强，耐磨耐高温，强度高，同时能够抵抗高温状态下强气流的冲刷和高温化学腐蚀，可有效的提高焦炉的节能效果并延长焦炉使用寿命。本专利技术的梯度截热保温材料，主要成分是铝和硅，在高温下形成莫来石，晶体结构链状排列，延C轴长成柱状和针状，相互穿插构成坚固的骨架使其具有良好的高温强度和抗侵蚀性能。
[0017]在本专利技术的具体实施方式中，所述纤维的长度为10～100mm。
[0018]在本专利技术的具体实施方式中，所述纤维包括短切硅酸铝纤维、玄武岩纤维、含锆纤维、多晶莫来石纤维和无碱玻璃纤维的任一种或多种。优选的，所述纤维包括短切硅酸铝纤维、玄武岩纤维、含锆纤维、多晶莫来石纤维和无碱玻璃纤维的至少两种，更优选包括至少三种。进一步的，所述纤维包括含锆纤维和/或多晶莫来石纤维，以及短切硅酸铝纤维。其中，所述含锆纤维为多晶氧化锆纤维，ZrO2含量大于98wt％。
[0019]在本专利技术的具体实施方式中，所述膨胀剂包括硅线石、红柱石和蓝晶石中的任一种或多种。
[0020]在本专利技术的具体实施方式中，所述遮光剂包括TiO2和/或SiC细粉。
[0021]在本专利技术的具体实施方式中，所述轻质莫来石球中Al2O3含量为15wt％～60wt％。
[0022]在本专利技术的具体实施方式中，所述轻质莫来石球的直径小于25mm。进一步的，所述轻质莫来石球包括按重量份数计的组分：直径为8mm～5mm的轻质莫来石球8～15份、直径为5mm～3mm的轻质莫来石球10～20份、直径为3mm～1mm的轻质莫来石球10～18份和直径为1～0mm的轻质莫来石球10～20份。
[0023]在本专利技术的具体实施方式中，所述轻质莫来石球的体积密度为0.3～1.6g/m3。
[0024]在本专利技术的具体实施方式中，所述含氧化铝粉料包括焦宝石粉、高铝粉、刚玉粉和莫来石粉中的任一种或多种。
[0025]在本专利技术的具体实施方式中，所述微粉包括硅微粉和/或α
‑
Al2O3微粉。
[0026]在本专利技术的具体实施方式中，所述截热块中的结合剂包括矾土水泥和/或铝酸钙水泥。
[0027]在本专利技术的具体实施方式中，所述截热板的1000℃导热系数为0.04～0.06W/(m
·
K)；所述截热板100℃处理24h后，压缩率5％时的耐压强度≥150kPa；所述截热板1000℃烧3h后，压缩率5％时的耐压强度≥300kPa。
[0028]在本专利技术的具体实施方式中，所述截热块的体积密度为0.5～1.9g/m3；所述截热块的1000℃导热系数为0.3～0.6W/(m
·
K)，优选为0.3～0.4W/(m
·
K)；所述截热块100℃烘干24h后，耐压强度≥37Mpa；所述截热块1350℃烧3h后，耐压强度≥35Mpa。
[0029]在本专利技术的具体实施方式中，所述截热块的厚度为100～200mm。
[0030]在本专利技术的具体实施方式中，所述梯度截热保温材料包括截热板和设置于所述截热板表面的浇注层，所述浇注层由多个所述截热块砌筑形成。进一步的，所述梯度截热保温材料包括2～8层浇注层；相邻浇注层之间的截热块错缝排布。
[0031]本专利技术还提供了梯度截热保温材料的制备方法，包括如下步骤：
[0032]将所述截热块设置于所述截热板表面；或，将所述截热板铺设于所述截热块表面；
[0033]所述截热板的制备方法包括：将各组分混合均匀，进行成型、养护处理；所述浇注块的制备方法包括：将各组分混合均匀，进行成型、养护处理。
[0034]本专利技术还提供了梯度截热保温材料作为保温层的应用。
[0035]在本专利技术的具体实施方式中，所述梯度截热保温材料用于焦炉的保温。
[0036]在本专利技术的具体实施方式中，所述梯度截热保温材料用于焦炉的炉顶、上升管、集气管或放散管的保温。
[0037]在实际操作中，根据应用部位不同，截热板和截热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.梯度截热保温材料，其特征在于，包括截热板和设置于所述截热板表面的截热块；所述截热板主要由按重量份数计的如下组分制得：气相二氧化硅36～60份、超细硅微粉15～30份、纤维5～20份、结合剂2～6份、膨胀剂5～10份和遮光剂0～8份；所述截热板的SiO2含量为60wt％～99wt％；所述截热板中的结合剂包括按质量比为1﹕(0.5～2)的硅溶胶和硅酸乙酯；所述截热块主要由按重量份数计的如下组分制得：轻质莫来石球55～65份、含氧化铝粉料15～25份、微粉4～8份和结合剂5～15份；所述截热块的Al2O3含量为20wt％～80wt％。2.根据权利要求1所述的梯度截热保温材料，其特征在于，所述纤维的长度为10～100mm；优选的，所述纤维包括短切硅酸铝纤维、玄武岩纤维、含锆纤维、多晶莫来石纤维和无碱玻璃纤维的任一种或多种；优选的，所述纤维包括短切硅酸铝纤维、玄武岩纤维、含锆纤维、多晶莫来石纤维和无碱玻璃纤维的至少两种；优选的，所述截热板中的结合剂包括按质量比为1﹕(0.8～1.2)的硅溶胶和硅酸乙酯。3.根据权利要求1所述的梯度截热保温材料，其特征在于，所述膨胀剂包括硅线石、红柱石和蓝晶石中的任一种或多种；所述遮光剂包括TiO2和/或SiC细粉。4.根据权利要求1所述的梯度截热保温材料，其特征在于，所述轻质莫来石球中Al2O3含量为15wt％～60wt％；所述轻质莫来石球的体积密度为0.3～1.6g/m3；优选的，所述轻质莫来石球的直径小于25mm；更优选的，所述轻质莫来石球包括按重量份数计的如下组分：直径为8mm～5mm的轻质莫来石球8～15份、直径为5mm～3mm的轻质莫来石球10～20份、直径为3mm～1mm的轻质莫来石球10～18份和直径为1～0mm的轻质莫来石球10～20份。5.根据权利要求1所述的梯度截热保温材料，其特征在于，所述含氧化铝粉料包括焦宝石粉、高铝粉、刚玉粉和莫来石粉中的任一种或多种；所述微粉包括硅微粉和/或α
‑
Al2O3微粉；优选的，所述微粉包括质量比为1﹕(0.8～1.2)的硅微粉和α
‑
Al2O3微粉；优选的，所述截热块中的结合剂包括矾土水泥和/或铝酸钙水泥...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利新，邹力，段桂芳，李婉婉，张文天，
申请(专利权)人：中钢洛耐科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：