一种高强度、耐磨、耐火浇注料组合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种高强度、耐磨、耐火浇注料组合物及其应用。该浇注料组合物是以烧结氧化铝水泥为胶结剂，以不同颗粒级配刚玉质材料为骨料，添加刚玉质粉料和氧化铝微粉，以及烷基苯磺酸盐和萘磺酸盐甲醛缩合物等复合外加剂，将胶结剂、骨料、粉料及微粉和复合外加剂按一定的比例混合配制而成。使用本发明专利技术的耐火浇注料组合物，有效地提高了耐火浇注料的强度、耐磨性、热震稳定性及使用温度，减少了耐火浇注料中的ＳｉＯ↓［２］和Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］等有害杂质，有效的防止了硅迁移现象的产生对装置和耐火浇注料本身的危害，克服了普通耐火浇注料的缺点，为装置的安、稳、长、满、优运行提供了有利的保证。

High strength, wear-resistant and refractory castable composition and uses thereof

The present invention discloses a high-strength, wear-resistant and refractory castable composition and its application. The castable composition is sintered alumina cement as the cementing agent, with different particle size of corundum material as aggregate, adding corundum powder and alumina powder, and alkyl benzene sulfonate and naphthalene sulfonate formaldehyde condensate will compound additives, binder, aggregate, powder and powder and composite additives according to a certain proportion of mixed a. Castable using the composition of the present invention, effectively improve the castable strength, wear resistance, thermal shock resistance and temperature, reduce the refractory castable in SiO: 2 and Fe: 2 O: 3 and other harmful impurities, effectively prevent silicon migration the material damage to the device and refractory castable, to overcome the common disadvantages for device security, stability, long, full and excellent operation provides favorable guarantee.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及耐火材料及其应用，更进一步涉及一种高强度、耐磨、耐火浇 注料组合物及其应用。
技术介绍
煤气化是煤炭深加工综合利用的龙头，是发展现代煤化工、煤制燃料油、煤制燃料气、制氢和联合循环发电(IGCC)等洁净能源工业化生产的有效途径 之一。目前我国大多数企业仍沿用落后的固定床间歇式煤气化技术，我国仍在运 行的中、小氮肥厂约630多家，除以重油和天然气为原料的少数厂外，90%以上 的企业是以无烟煤或焦炭为原料，使用固定床间歇式煤气化技术生产半水煤气， 作为生产合成氨(或甲醇)的原料气。该气化技术存在着煤种适应性差、能耗 高、效率低、污染大等不足。就多数氮肥企业而言，技术改造的重点首先是原 料路线的改造，其次是后续系统的节能改造和产品结构调整。自20世纪80年代以来，德国、美国和荷兰先后开发成功了不同工艺的煤 气化先进技术并实现了工业化。目前我国大中型氮肥厂已从国外引进的煤气化 技术有德士古(Texaco)水煤桨加压气化、鲁奇(Lurgi)固定床加压气化、谢尔 (Shell)粉煤气流床加压气化和美国U-gas流化床粉煤气化等先进的煤气化技 术。这些引进的国外技术软件费用昂贵，技术难度大，设备和材料要求高，装 置投资大，多数中小氮肥厂难以筹措大量资金进行改造；而且引进技术的气化 压力高，对于中小氮肥厂而言，后续系统改造工作量大，改造周期长投资大， 不是一个经济合理的好办法。因此，立足国内核心技术，结合中小氮肥厂实际 情况，进行灰熔聚流化床粉煤气化工业化开发和实验，对发展我国洁净煤技术，发展现代煤化工具有十分重要的现实意义。灰熔聚流化床粉煤气化技术是适合我国国情的先进的粉煤气化技术，其工 作原理是，粉煤在气化炉内借助气化剂(氧气、蒸汽)的吹入，使床层中的粉 煤沸腾流化，在高温条件下，气固两相充分混合接触，发生煤的热解和碳的氧 化还原反应，最终达到煤的完全气化。煤灰在气化炉中心高温区相互粘结团聚 成球，由于灰球和炭粒的重量差别，使灰球与炭粒分离，灰球则靠自重落到炉 底灰斗排出炉外。随煤气带出的煤粉尘经旋风分离器回收再返回气化炉内，与 新加入炉内的粉煤混合，进行气化反应，形成煤粉及煤灰混合物料的不断循环 过程，从而提高了煤中碳的转化率。灰烙聚流化床粉煤气化技术中的关键设备，包括气化反应器、旋风分离器、 冷却器等，为了满足工艺要求和性能要求，都普遍带有隔热耐磨耐火衬里。这些设备的衬里是在高温(1000-130CTC)和强还原性气氛下(C0，H2)长期操作和 使用，存在耐高温、耐磨、耐熔渣侵蚀、耐强还原性气氛的要求。衬里的优劣 是决定和影响装置能否开工和长周期正常运行的关键。目前通常采用热的不良导体材料或其他复合材料达到隔热、耐温等效果。 在现有的各种材质的隔热材料中，氧化铝隔热材料品种最多，使用温度高，隔 热节能效果好。CN1554616A公开了一种轻质高强氧化铝空心球陶瓷，是以氧化 铝空心球为骨料，磷酸溶液为结合剂，以氧化铝微粉为基质料制备而成的。与 致密耐火材料相比具有低密轻质、抗热震、保温性能好等特点，不但可以作隔 热层，也可以与火焰直接接触，尤其适用于轻质结构超高温窑炉的内衬结构材 料。此外，还具有低温烧结可获得高强度的特点，如经900'C保温后可直接用于 窑炉砌筑，在使用过程中通过二次烧结进一步提高其强度。许多工业装置的设备衬里结构采用双层衬里，即隔热层加耐火层。 一般， 隔热层使用的隔热浇注料采用以铝酸盐水泥为胶结剂及轻质砖砂或陶砂、膨胀 珍珠岩、漂珠等为骨料，再加入一些轻质粉料和外加剂配制而成的普通隔热浇注料，这种料虽然导热系数较低，具有较好的隔热保温效果，但其强度和耐火度较低(抗压强度在3-5Mpa，耐火度在80(TC)，特别是A1A低仅为30°/。左右， 而Si02和Fe^的含量高(65-75%、 10-12%)。耐火层多使用以铝酸盐水泥为胶 结剂、矾土或高铝熟料为骨料和矾土细粉为粉料而配制的普通耐火浇注料，这 种普通耐火浇注料中A1A含量低(48-60%) 、 Si02的含量高(30-45%) 、 FeA 的含量高(5-10%)，冷态抗压强度20MPa、冷态抗折强度5MPa、 IOO(TC时线变 化率为-O. 5%。目前灰熔聚流化床粉煤气化装置都是使用的这种双层衬里的普通 耐火浇注材料。由于改进了现有的灰熔聚流化床粉煤气化装置的工艺操作、扩大了煤种范 围及调整了内部温度(1050-1150°C)，采用了富氧、蒸汽鼓风制取燃料气及炉 内石灰石脱硫工艺，使装置的内部反应在强还原性气氛进行。灰熔聚流化床粉 煤气化装置改变生产工艺后，现有的衬里工程使用的普通耐火浇注料存在以下 缺点(1)强度低、耐磨性能差，不能满足固体物料在高温状态下的冲刷和熔渣 侵蚀；(2)耐火度低，高温状态下使用安全性差；(3) Si02和Fe必等有害杂 质含量高，不能防止设备在高温、高压、强还原性气氛下浇注料内部硅迁移的 现象；(4)热震稳定性差，不能满足频繁开车、停车及内部温度的变化。因此，现有的普通耐火浇注料不能满足耐高温、耐磨损、高强抗热震性能 好、防止硅迁移等综合性能的要求。在这种工况条件下，必须提高耐火浇注料 的使用温度(长期使用温度应不低于120(TC)、冷态抗压强度(不小于25MPa)， 延长耐火层的使用寿命并保证其抗磨损(设备内部线速大于5m/s并有固体物料 冲刷)，抗热震稳定性好，保证频繁开停车衬里不损坏；特别是提高耐火浇注 料内部Al203含量，减少Si02和Fe203量是提高耐火浇注料使用温度，保证耐火 浇注料在高温、高压、强还原性气氛下使用不产生硅迁移而降低耐火浇注料各 项性能指标的关键所在。综上所述，为了克服现有普通耐火浇注料的上述缺点，必须开发一种强度 高、防止在高温、高压、强还原性气氛下发生硅迁移、热振性好的衬里材料， 才能满足灰熔聚流化床粉煤气化装置改变生产工艺后的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是研制一种低铁、低硅、强度高、耐磨损、热震稳定性能好、 在高温、高压、强还原气氛下使用不产生硅迁移的浇注料组合物。本专利技术的浇注料组合物选择了以烧结氧化铝水泥为胶结剂，以不同颗粒级 配刚玉质材料为骨料，添加刚玉质粉料和氧化铝微粉，以及垸基苯磺酸盐和萘 磺酸盐甲醛缩合物等复合外加剂，将胶结剂、骨料、粉料及微粉和复合外加剂 按一定的比例混合配制而成。具体的，本专利技术的高强度、耐磨、耐火浇注料组 合物包括混合的以下组分(1) 胶结剂加微粉(2) 骨料(3) 粉料(4) 复合外加剂其中，胶结剂加微粉、骨料和粉料的重量比为(15 24) : (65 75) : (10 20)，复合外加剂的含量以组分(1) 、 (2)和(3)的总重为100份计，其重 量份数为0. 1-0. 5份；所述的胶结剂为烧结氧化铝水泥，所述的微粉为氧化铝微粉，优选所述的胶结剂和微粉的重量比为20: 80 — 80: 20;所述的骨料为不同粒径颗粒级配的刚玉质材料；所述的粉料为刚玉质粉料； 所述的复合外加剂选自垸基苯磺酸盐、萘磺酸盐甲醛縮合物或它们的混合物。在本专利技术的耐火浇注料组合物中，所使用的各组分均为本
中常用的物质，优选使用满足下述条件的所述的各组分。优选本专利技术的耐火浇注料组合物中，所述的胶结剂烧结氧化铝水泥中A1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度、耐磨、耐火浇注料组合物，包括混合的以下组分：　（１）胶结剂加微粉　（２）骨料　（３）粉料　（４）复合外加剂　其中，胶结剂加微粉、骨料和粉料的重量比为（１５～２４）∶（６５～７５）∶（１０～２０），复 合外加剂的含量以组分（１）、（２）和（３）的总重为１００份计，其重量份数为０．１－０．５份；　所述的胶结剂为烧结氧化铝水泥，所述的微粉为氧化铝微粉；　所述的骨料为不同粒径颗粒级配的刚玉质材料；　所述的粉料为刚玉质粉料；　 　所述的复合外加剂为烷基苯磺酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物或它们的混合物。

【技术特征摘要】
1、一种高强度、耐磨、耐火浇注料组合物，包括混合的以下组分(1)胶结剂加微粉(2)骨料(3)粉料(4)复合外加剂其中，胶结剂加微粉、骨料和粉料的重量比为(15～24)∶(65～75)∶(10～20)，复合外加剂的含量以组分(1)、(2)和(3)的总重为100份计，其重量份数为0.1-0.5份；所述的胶结剂为烧结氧化铝水泥，所述的微粉为氧化铝微粉；所述的骨料为不同粒径颗粒级配的刚玉质材料；所述的粉料为刚玉质粉料；所述的复合外加剂为烷基苯磺酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物或它们的混合物。2、 如权利要求l所述的高强度、耐磨、耐火浇注料组合物，其特征在于所述的胶结剂和所述的微粉的重量比为20: 80_80: 20。3、 如权利要求l所述的高强度、耐磨、耐火浇注料组合物，其特征在于所述的胶结剂烧结氧化铝水泥中Al必的重量含量为72-80%、 CaO的重量含 量为18-24%、 Si02的重量含量《1. 5%、 FeA的重量含量《0. 4%。4、 如权利要求l所述的高强度、耐磨、耐火浇注料组合物，其特征在于所述的微粉为活性氧化铝粉，且满足Al203的重量含量^99。/。， Si02的重量含 量《0. 1%， FeA的重量含量《0. 1°/。；优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏延秋，闫涛，蔡世亮，于力，顾一天，黄荣臻，
申请(专利权)人：中国石油化工集团公司，中国石化工程建设公司，天津金耐达筑炉衬里有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]