用于高炉粒化塔的低温固化耐磨喷涂料及制备方法与流程

1.本发明属于不定型耐火材料技术领域，具体涉及用于高炉粒化塔的低温固化耐磨喷涂料及制备方法。


背景技术：

2.喷涂料以压缩空气为动力，通过喷射机高压喷送不定形耐火材料，以泵高压喷送水或其他溶剂，两者分别通过胶管运送由熟练操作工人掌握的喷枪中混合并喷射到窑炉指定部位成型。因此喷涂料可以连续施工，效率高。但一旦环境温度低，喷涂料固化时间慢，当喷涂料采用双层喷涂或者连续作业时，由于材料不能及时固化，材料强度长时间起不来，对施工的效率和工期影响非常大，很容易造成窝工及工期延误，造成巨大经济损失。如何在低温环境下加快材料固化时间，保证喷涂施工作业连续性，加快材料施工进度，是一个重要课题。
3.粒化塔是高炉冶炼的配套设备，粒化塔损坏的主要形式如下：
4.(1)高速含固体颗粒水流冲刷磨损，如渣水混合物高速流动时(约20m/s)的强力冲刷；
5.(2)下渣部位高频热震，该破坏在落渣点体现的尤为明显；
6.(3)红渣直接接触导致高温烧坏，部分现场存在冲制水量过小问题，少量未能冷却脆化的红渣会直接接触耐磨内衬材料，造成较大破坏；
7.(4)渣中夹铁偶发爆炸，该破坏主要发生在渣铁分离不净的情况下，一般发生在起始段附近，造成内衬材料结构破坏较强。
8.由于粒化塔结构复杂，整体使用温度，同时高炉炉渣水渣量大，冲刷性强，磨损厉害；使用内衬材料以喷涂料为主，传统以纯铝酸钙水泥为结合剂，矾土骨料的喷涂料，普遍存在着抗热震性差、不耐冲刷、内衬材料使用寿命较短、不易维修，施工成本高，特别低温环境施工时，材料固化时间长，施工效率差，影响工期，有时候还造成重大施工事故。
9.随着电力工业发展，我国电瓷行业也迅速发展，电瓷工业在生产或使用过程中由于工艺、质量等原因会产生大量的电瓷工业废料。废弃电瓷多半以堆积存放或填埋的形式回收，造成资源浪费和环境污染。这些高压电瓷废料al2o3含量从20％到60％不等，sio2含量从30％到70％不等，铝硅总量接近90％。


技术实现要素：

10.针对在北方地区冬季施工或者低温环境下施工，水泥长时间不固化，大幅度影响施工进度和材料强度的问题，本发明提供一种用于高炉粒化塔的低温固化耐磨喷涂料及制备方法。制得喷涂料具有粘性强、强度高、耐冲刷、磨损小的性能，低温下3-6小时固化，提高工作效率；本发明另一目的在于为废弃高压电瓷废料提供一种资源化利用的方法。
11.为达到上述目的，采用技术方案如下：
12.用于高炉粒化塔的低温固化耐磨喷涂料，其原料按重量百分数计如下：
13.废弃高压电瓷骨料45～55％；废弃电瓷工业耐磨球细粉5～15％；广西白泥5～9％；α-al2o3微粉1～3％；525硅酸盐水泥20-30％；
14.外加促凝剂fc602 0.05-0.3wt％；外加液体水玻璃0.5-1wt％。
15.按上述方案，所述的废弃高压电瓷骨料成分包括：al2o3含量为40～50wt％，sio2含量为30～45wt％，fe2o3含量为0～1wt％，na2o含量为0.5～1.2wt％，k2o含量为2.5～4.0wt％，cao含量为0～0.5wt％,mgo含量为0～0.5wt％，tio2含量为1.5～2.5wt％；颗粒级配：3～1mm为25～35wt％、1～0.074mm为20～30wt％。
16.按上述方案，所述的废弃电瓷工业耐磨球细粉成分包括：al2o3含量为55～62wt％，sio2含量为26～32wt％，fe2o3含量为0～1wt％；粒度不大于200目。
17.按上述方案，所述的广西白泥成分包括：al2o3含量为30-37wt％，sio2含量为42-50wt％，fe2o3含量0.5-2wt％,na2o k2o含量小于1.5wt％；粒度不大于180目。
18.按上述方案，所述所述α-al2o3微粉的al2o3含量≥99wt％，d
10
＝1.2-1.6μm，d
50
＝4.2-4.5μm，d
90
＝10.4-10.7μm。
19.按上述方案，所述525硅酸盐水泥成分包括：al2o3含量为63～67wt％，sio2含量为21～23wt％，fe2o3含量为2.5～4wt％；28d抗压强度不小于52.5mpa。
20.按上述方案，所述促凝剂fc602为白色粉末，德国巴斯夫产品，为一种七铝酸十二钙体系物质，极易溶于水
21.按上述方案，所述液体水玻璃比重为为1.35-1.42g/cm3。
22.上述耐磨喷涂料的制备方法，包括以下步骤：
23.将废弃高压电瓷骨料、废弃电瓷工业耐磨球细粉、广西白泥、α-al2o3微粉、525硅酸盐水泥混合后外加3-5wt％水搅拌均匀得到半干料；
24.将半干料与液体水玻璃的水溶液及促凝剂fc602在高压喷枪的喷头处混合垂直喷射受喷面。
25.按上述方案，所述液体水玻璃的水溶液中液体水玻璃与水按质量比1：(15-20)混合。
26.本发明是一种用于高炉粒化塔低温环境施工的耐磨喷涂料及制备方法，高炉粒化塔结构复杂，采用喷涂施工方式可以大幅度工作效率；在北方地区冬季施工或者低温环境下施工，水泥长时间不固化，会大幅度影响施工进度。本发明所述喷涂料具有强度高、抗冲刷、耐磨性好，易于低温环境下整体喷涂施工，其创新点体现如下：
27.精选结构致密、硬度大的电瓷工业废料作为骨料和粉料，严格控制电瓷废料中al2o3含量、sio2含量及杂质含量，将加入到高炉粒化塔的耐磨喷涂料中，电瓷工业废料应用比例超过60％，大幅度降低了原材料成本，达到了节能减排。本发明利用高压电瓷废料结构致密、硬度高、耐酸碱、化学性能稳定的特点，将其利用为喷涂料的原料，充分挖掘废旧电瓷的价值，将废弃电瓷应用于喷涂料中，既可以充分利用资源，又节能环保，可有效解决资源浪费和环境污染的问题。
28.电瓷废料骨料与粉料(广西白泥、α-al2o3微粉、硅酸盐水泥)形成一个有机整体，电瓷废瓷本身硬度大，大体量硅酸盐水泥强度高，α-al2o3微粉由于粒径集中、粘性包裹性强，广西白泥增强材料附着性，使材料整体结构致密、耐磨性好、强度高。
29.低温环境施工时，硅酸盐水泥本身水化的凝结和硬化胶体物质形成较慢。采用稀
释后液体水玻璃固化后，同时加上促凝剂fc602粉末，加速硅酸盐水泥低温下反应，并快速产生强度。该工艺成本低，效率高，施工简便，大幅度提高整体喷涂施工效率，加快工期。
具体实施方式
30.以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
31.本发明用于高炉粒化塔的低温固化耐磨喷涂料，其原料按重量百分数计如下：
32.废弃高压电瓷骨料45～55％；废弃电瓷工业耐磨球细粉5～15％；广西白泥5～9％；α-al2o3微粉1～3％；525硅酸盐水泥20-30％；
33.外加促凝剂fc6020.05-0.3wt％；外加液体水玻璃0.5-1wt％。
34.具体实施方式中废弃高压电瓷是：al2o3含量为40～50wt％，sio2含量为30～45wt％，fe2o3含量为0～1wt％，na2o含量为0.5～1.2wt％,k2o含量为2.5～4.0wt％，cao含量为0～0.5wt％,mgo含量为0～0.5wt％，tio2含量为1.5～2.5wt％，颗粒级配是：3～1mm为25～35wt％、1～0.074mm为20～30wt％。
35.废弃电瓷工业耐磨球细粉是：al2o3含量为55～62wt％，sio2含量为26～32wt％，fe2o3含量为0～1wt％，粒度不大于200目。
36.广西白泥是：al2o3含量为30-37wt％，sio2含量为42-50wt％，fe2o3含量0.5-2wt％,na2o k2o含量小于1.5wt％，粒度不大于180目。
37.α-al2o3微粉的al2o3含量≥99％，d
10
＝1.397μm，d
50
＝4.321μm，d
10
＝10.55μm。
38.525硅酸盐水泥为al2o3含量为63～67wt％，sio2含量为21～23wt％，fe2o3含量为2.5～4wt％，28d抗压强度不小于52.5mpa。
39.促凝剂fc602为白色粉末，德国巴斯夫产品，为一种七铝酸十二钙体系物质，极易溶于水；液体水玻璃比重为为1.35-1.42g/cm3。
40.实施例1
41.所述喷涂料主材料由如下原料成分及重量百分数组成：
42.废弃高压电瓷骨料：55wt％；
43.废弃电瓷工业耐磨球细粉：11wt％；
44.广西白泥：8wt％；
45.α-al2o3微粉1wt％；
46.525硅酸盐水泥：25wt％；
47.液体水玻璃0.5wt％(外加)；
48.促凝剂fc6020.05wt％(外加)。
49.施工环境温度3℃施工时：将喷涂料粉料加入3-5wt％自来水搅拌均匀，采用半干法施工，液体水玻璃:纯净水按质量比1：15混合后混入促凝剂fc602，在喷枪头加入喷涂施工。
50.实施例1的性能检测结果见下表：
[0051][0052]
实施例2
[0053]
废弃高压电瓷骨料：53wt％；
[0054]
废弃电瓷工业耐磨球细粉：9wt％；
[0055]
广西白泥：7wt％；
[0056]
α-al2o3微粉3wt％；
[0057]
525硅酸盐水泥：28wt％；
[0058]
液体水玻璃1wt％(外加)。
[0059]
促凝剂fc6020.15wt％(外加)
[0060]
施工环境温度5℃施工时：将喷涂料粉料加入3-5wt％自来水搅拌均匀，采用半干法施工，液体水玻璃:纯净水按质量比1：20混合后混入促凝剂fc602，在喷枪头加入喷涂施工。
[0061]
实施例2的性能检测结果见下表：
[0062][0063]
按上述配比生产的高强耐抹料在涟源某钢厂1#、2#高炉高炉粒化塔上，采用整体喷涂半干法施工，现场环境温度3℃，使用材料162吨，施工时间36h，目前寿命均达到4年、现场观察后可以看到粒化塔侧壁没有明显的侵蚀和磨损，使用效果良好。据此推断，该喷涂料的使用寿命不会低于5年。该产品具有成本低，强度高，耐冲刷，充分利用了电瓷工业废料，废料利用率大于70％，对节能减排、保护环境、降低碳排放有重大现实意义。
[0064]
上述实施例仅是为清楚地说明所作地实例，而并非对实施方式的限制，对于所属
领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或者变动。这里无需也无法对所有实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的。