結(jié)合劑與添加劑對高爐耐火涂料性能影響

  高爐爐頂直立段、升管、重力除塵裝置中設(shè)計使用耐火噴涂料,由于交貨時間和工期緊張,根據(jù)耐火噴涂料指標要求,著重考慮耐火噴涂料的強度和施工性能,經(jīng)多次實際噴涂模擬實驗,最終找出了結(jié)合劑和添加劑的有效組合方法。

  1.原料。根據(jù)耐火噴涂料的指標要求,考慮噴涂效果和可修理時間的控制范圍,選用山東優(yōu)質(zhì)焦寶石為骨料,粒度分別為5~3mm、3~1mm、1~0mm.基質(zhì)部分采用焦寶石325號粉,結(jié)合劑采用礬土水泥和黏土,添加劑主要分為減水劑、促凝劑和緩凝劑。

  2.試驗方法。①回彈率測定:首先在實驗室內(nèi)根據(jù)不同的配方,用小攪拌機攪拌3千克,攪拌至一定黏性后,用手抓料甩至帶錨固釘?shù)陌朊滓姺降匿摪迳希喴着袛喔髋浞降酿そY(jié)效果,然后根據(jù)黏結(jié)情況,選取各種不同的配方,試配300千克耐火噴涂料進行廠內(nèi)模擬試噴。②強度測定:用實驗室攪拌的3千克噴涂料搗制出3個長方體試樣,經(jīng)脫模、養(yǎng)護處理,進行物理性能檢驗。

  3.分析與討論。①結(jié)合劑加入量對耐火噴涂料性能的影響。在一定范圍內(nèi),增加礬土水泥量提高了耐火材料的強度,但是當水泥量達到一定量時,強度已經(jīng)足夠滿足指標和使用要求,并且水泥加入量達到一定量時,由于所需加水量有增大的趨勢,從而強度增加不明顯,并且水泥量的加大,導致噴涂料的凝結(jié)時間急劇加快,影響材料噴補后的修補性能,即噴補料硬化過快,難以進行噴補表面的平整修復,可能導致噴補表面過于粗糙,影響其耐沖刷性能。研究結(jié)果表明,不加黏土時,用手甩料時無黏結(jié)性能,隨著黏土加入量的增加,黏結(jié)性能逐漸變好;當加入量為3%時,噴涂料具有非常好的黏結(jié)性能,考慮到黏土加入量對高溫線變化有較大的負面影響,最終選擇加入3%的黏土量。②外加劑加入量對耐火噴涂料性能的影響。隨著減水劑加入量的增大,耐火噴涂料所需加水量具有逐漸下降的趨勢,但減水劑在降低加水量的同時,也會降低耐火噴涂料的黏結(jié)性能;當減水劑加入達到一定量,在進行小實驗時,耐火噴涂料無法黏結(jié)于簡易鐵板上;在模擬噴補時,即產(chǎn)生噴涂坍塌墜落現(xiàn)象。③緩凝劑和促凝劑加入量對耐火噴涂料性能的影響。緩凝劑和促凝劑的主要作用是控制耐火噴涂料的硬化時間,即噴涂后表面可修補時間和最終硬化時間與強度。在模擬噴涂實驗中,噴涂表面具有5個小時左右進行噴涂后的表面平整,并且最終硬化時間一般在10個小時左右,強度效果良好,用錘子擊打噴涂表面時,感覺材料強度比較好。其他組合,在緩凝劑不加或加入量過少時,材料硬化太快,容易喪失表面修補性能,同時噴涂料快速硬化后,水泥無法進一步水化,影響最終強度。

  根據(jù)耐火噴涂料的指標要求,研究得出以下結(jié)論:①采取水泥和黏土的復合,當水泥和黏土加入量均為3%時,耐火噴涂料可以獲得比較符合實際要求的強度和噴涂黏結(jié)性能。②采用聚合磷酸鹽可以適當降低材料的加水量,但加入量過大容易使材料產(chǎn)生噴涂坍塌。經(jīng)研究認為,聚合磷酸鹽加入量為0.2%比較合適。③緩凝劑和促凝劑復合,可以控制耐火噴涂料的表面修補時間、最終硬化時間及最終硬化強度,當緩凝劑加入量為0.3%、促凝劑加入量為0.02%復合時,可以獲得滿意的噴涂施工控制效果。④由于耐火噴涂料實際模擬噴涂試驗工作量非常龐大,而通過小型實驗可以判斷模擬噴涂試驗的可行性,確定出一種高爐耐火噴涂料的研究方法,從而極大地提高耐火噴涂料產(chǎn)品的研究開發(fā)效率。


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