一种隔热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隔热耐磨耐火浇注料组合物及其应用。该浇注料组合物采用了烧结氧化铝水泥为胶结剂、以不同颗粒级配的氧化铝空心球为骨料、添加刚玉质粉料和氧化铝微粉及复合高效外加剂。使用本发明专利技术的耐火浇注组合物可有效地提高耐火浇注料的隔热、高强、耐磨性、热震稳定性及使用温度。特别是采用封闭、中空、筒压强度较高的氧化铝空心球骨料和微粉料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。

Heat insulation wear-resistant refractory castable composition and application thereof

The invention discloses an insulation wear-resistant refractory castable composition and an application thereof. The castable composition using sintered alumina cement as binder, with different particle size distribution of alumina hollow ball as aggregate, adding corundum powder and alumina powder and composite high-efficiency additive. The refractory pouring composition of the present invention can effectively improve the heat insulation, the high strength, the abrasion resistance, the thermal shock stability and the service temperature of the refractory castable. In particular, the use of closed alumina hollow ball, aggregate hollow cylinder compressive strength and high powder reduced refractory castable in SiO: 2 and Fe: 2 O: 3 and other harmful impurities, effectively prevent silicon migration material damage to the device and refractory, to overcome the common castables for defects, 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应用，更进一步涉及一种具有隔热和耐磨双重性质的 耐火浇注料。
技术介绍
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。灰熔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(1000-1300°C)和强还原性气氛下(CO，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。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。隔热层 使用的隔热浇注料一般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800。C)，八1203低仅为30%左右，而Si02和Fe203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 耐火浇注料中八1203含量低(48-60%) 、 Si02的含量高(30-45%) 、 Fe203的 含量高(5-10%)，冷态抗压强度20MPa、冷态抗折强度5MPa、 100(TC时线变 化率为-0.5%。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。现有的灰熔聚流化床粉煤气化装置由于改进了工艺操作、扩大了煤种范围 及调整了内部反应温度(1050-1150°C)，进行了富氧、蒸汽鼓风制取燃料气试 验及炉内石灰石脱硫试验，使装置的内部介质形成了一种高温下的强还原性气 氛，介质中含大量H2和CO及其它腐蚀性气体。现有的双层衬里结构中的普通 耐火浇注料在100(TC烧后强度较低，线变化率大，长期使用温度在IOO(TC以上 时易形成贯穿性裂纹，因此，不能保证耐火层在形成贯穿性裂纹的情况下，衬 里对介质和温度腐蚀的能力，衬里使用寿命将受到严重影响，而且普通隔热、 耐火浇注料不能满足使用寿命长、耐高温、耐磨损、耐熔渣侵蚀、高强、线变 化率低、抗热震性能好并防止硅迁移及衬里整体性好的综合性要求。灰熔聚流化床粉煤气化装置改变生产工艺后，原衬里工程采用的衬里结构 和使用的普通隔热、耐火浇注料存在以下缺点(1) 双层衬里结构整体性不好，耐火层易形成贯穿性裂纹而造成隔热层被 介质和温度腐蚀破坏，会造成金属壳体超温等现象；(2) 耐火度低，高温状态下使用安全性差；(3) 耐火层浇注料强度低，耐磨性能差，不能满足固体物料在高温流化状 态下的冲刷磨损和熔渣侵蚀；(4) 分层施工、手工捣打、不但施工周期长、费工、费时、而且整体质量 不易保证；(5) 普通的隔热、耐火浇注料Si02和Fe203及有害杂质含量高，不能防止装置在高温、高压、强还原性气氛下运行时浇注料内部的硅迁移现象；(6)热震稳定性差，不能满足频繁开车、停车及内部的温度变化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。因此，设计选用更加合理的单层衬里结构及改进耐火材料的配方，使之既能保证衬里整体性能好，又能满足装置对使用耐火材料的性能要求，是改善现有技术中的缺点的有利保证。在现有的各种材质的隔热材料屮，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90(TC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。
技术实现思路
本专利技术的目的是研制一种适合用于单层衬里结构且具有良好隔热性能、低 铁、低硅、强度高、耐磨损、热震稳定性好、耐高温，在高温、高压、强还原 气氛下不产生硅迁移的衬里材料。为改善现有技术中双层衬里结构及耐火浇注料的缺点，实现本专利技术的目的，专利技术人是从以下几个方面进行考虑的(1) 采用单层衬里结构改善双层衬里整体性不好的缺点，根据温度梯度与 衬里厚度的线性关系，温度是从里到外逐渐降低，因此使衬里层不易形成贯穿 性裂纹；(2) 由于由双层衬里改为单层衬里，因此用于单层衬里的浇注料必须具有 隔热、耐磨、耐火、抗熔渣侵蚀、高强、抗热震稳定性好，不能产生硅迁移等特点，因此，通过提高浇注料Al203的含量，控制Si02和Fe203的含量不能大于 0.5%是提高浇注料的使用温度、防止硅迁移的有效途径；(3) 选择封闭、中空、纯度高具有筒压强度较高的耐火骨料是解决浇注料 具有隔热、高强双重效果的途径之一；(4) 采用微粉添加剂技术和复合外加剂技术是提高浇注料综合性能指标的 有效措施，如提高强度、耐磨性、热震稳定性、减少线变化率等。综上所述，本专利技术的隔热、耐磨、耐火浇注料组合物选择了以烧结氧化铝 水泥为胶结剂、以不同颗粒级配的氧化铝空心球为骨料、添加刚玉质粉料和氧 化铝微粉，以及垸基苯磺酸盐与萘磺酸盐甲醛縮合物的混合物为复合高效外加 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，本专利技术的隔热、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 25) : (55 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氧化铝空心球； 所述的粉料为刚玉质粉料；所述的复合外加剂选自烷基苯磺酸盐、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，优选使用满足一定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A1203的重量含量为72-80%、CaO的重量含量为18_24% 、Si02重量含量2.5%、？6203 重量含量^0.4%。优选本专利技术的耐火浇注料组合物中，使用的微粉为活性氧化铝粉，且满足 ^203的重量含量^99%， Si02的重量含量^).1。/。， Fe2O3的重量含量^0./。，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔热、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（１５～２５）∶（５５～７５）∶（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氧化铝空心球；　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、一种隔热、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(15～25)∶(55～75)∶(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氧化铝空心球；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所述的隔热、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所述的隔热、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A1203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。/c)、 Fe203的重量含量^).4。/。。4、 如权利要求1所述的隔热、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，且所述的活性氧化铝粉中八1203的重量含量 299%， Si02的重量含量50.1。/。， Fe203的重量含量^O.P/o;优选所述的活性氧化铝粉中，粒度〉5pm的微粉的重量含量为20-60%、^5pm 的微粉的重量含量为40-80% 。5、 如权利要求l所述的隔热、耐磨、...

【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]