一種高耐磨碳化矽搗打料及其應用的製作方法

2023-06-04 13:04:21

專利名稱：一種高耐磨碳化矽搗打料及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高耐磨碳化矽搗打料，用於氣化爐水管壁耐磨襯裡，應用於化工等領域。
背景技術：
水煤漿加壓氣化爐是在高溫、高壓、強還原氣氛下操作，液態酸性熔渣，同時伴隨著固體、液體、氣體的高速衝刷，其氣體成分及煤灰熔渣成分對耐火材料襯裡產生嚴重的侵蝕和損毀。且在開、停車時有較大的溫度和壓力波動，這些苛刻條件對襯裡耐火材料提出了較高的要求。目前合成氨裝置氣化爐水管壁耐磨襯裡使用的進口德國的碳化矽搗打料，使用壽命較短僅為8500小時。

發明內容
本發明目的在於提供一種高耐磨碳化矽搗打料及其製備方法，具體由以下技術方案實現
一種高耐磨碳化矽搗打料，其特徵在於它由以下重量份原料配製而成碳化矽陽巧8 份、α型氮化矽5 15份、鋯剛玉5 10份、氧化鋁微粉和二氧化矽微粉各廣7份、結合劑纊13 份、促凝劑0. 5飛份、抑制劑碘氧鞣酸鉍(Γ2. 5份，防爆纖維0. 3^0. 7份。結合劑選用50 60%的磷酸鋁鉻水溶液。其中促凝劑為活性P -氧化鋁(P -Al2O)與氧化鎂混合物的重量比為1 :0. Γ0. 5。其中碳化矽選用特級碳化矽。防爆纖維優選直徑為1. 5^2. 5 μ m水溶性聚乙烯醇纖維。其中氧化鋁微粉優選採用活性α -Al2O3 ；
二氧化矽微粉採用型號SF96 ；碘氧鞣酸鉍採用抑制劑ΝΗ-66 ； 本發明高耐磨碳化矽搗打料在爐膛耐火襯裡方面的應用，具體為 將以下重量份原料其中碳化矽55 78份、α型氮化矽5 15份、鋯剛玉5 10份、氧化鋁微粉和二氧化矽微粉各廣7份、結合劑纊13份、促凝劑0. 5飛份、抑制劑碘氧鞣酸鉍(Γ2. 5 份，防爆纖維0. 3^0. 7份，在強制式攪拌機中攪拌均勻後，將混合料搗打在氣化爐水冷管壁上，在曠35°C環境下自然固化6、小時後，磷酸鋁鉻膠體濃縮、脫水、固化；在氣化爐烘爐過程時，搗打料襯裡進行以7、°C /h加熱至540°C，保溫16 1他後，自然冷卻至室溫或直接使用。本發明相比現有技術具有如下優點
本發明的搗打料以特級碳化矽、α型氮化矽和鋯剛玉為骨料，氧化鋁微粉和二氧化矽微粉為基料，磷酸鋁鉻為結合劑，碘氧鞣酸鉍為抑制劑，活性氧化鎂和氧化鋁的混合物為促進劑。它由高純度、大顆粒碳化矽、氮化矽和高溫氧化物超細粉、磷酸鋁鉻等複合膠料、抑制劑、固化劑在特定的溫度條件下配製而成。在空氣中自然固化，主體結合劑磷酸鋁鉻在 273-M0°C加熱後轉變成低溫型的β - AlCr0.4(P03)4.2。繼續加熱轉化成穩定性結合力強的AlCrO. 4 (P04) 1. 4。搗打料脫水縮合、多聚結合、固相反應形成了三維網鉻結構的高耐磨襯裡。高溫下磷酸鋁鉻、高溫氧化物微粉可在低於剛玉、碳化矽、氮化矽等耐火原料燒結溫度下產生陶瓷結合，製得相應的耐火襯裡，增強了襯裡的強度和和韌性，延長耐火襯裡的使用壽命；可承受在20-1050°C之間多達120-125次熱冷變化。合理的連續顆粒級配增加料的堆積密度，並提高其抗粉煤灰及熔渣的侵蝕、抗滲透及抗磨損能力。本發明提供的高耐磨碳化矽搗打料，通過自然養生乾燥後強度高，在高溫下耐磨性能好、傳熱係數高、線收縮率小、使用壽命長。
具體實施例方式下面結合實例對本發明作進一步的的描述。以下實施例中的重量份均可為g、Kg。其中氧化鋁微粉採用活性α -Al2O3 ；碘氧鞣酸鉍採用抑制劑ΝΗ-66 ；氧化鋁微粉2、um，二氧化矽微粉5 10um ；二氧化矽微粉型號 SF96 ；氧化鋁微粉牌號AN-03。實施例1
將陽份特級碳化矽、15份α型氮化矽、10份鋯剛玉(採用高鋯剛玉，其中&02的含量 40%),3. 2份氧化鋁微粉(3um)和2份二氧化矽微粉(Sum)、13份50%的磷酸鋁鉻水溶液、促凝劑為活性P -氧化鋁1份和氧化鎂0. 5份、0. 3份直徑為1. 5 μ m的防爆纖維。將上述原料用強制式攪拌機中混合攪拌3-5分鐘，混合攪拌均勻後，在氣化爐內壁搗打成形，在10攝氏度環境下自然固化6小時後，搗打料終凝成形。搗打料襯裡在烘爐過程中進行以疒9°C /h加熱至M0°C，保溫16 1 後，磷酸鋁鉻膠體形成了 I32O5-Al2O3-Cr2O3 複合物，與混合料發生固相反應，形成了耐磨性能好、強度高、高溫性能優良的搗打料襯裡。 搗打料襯裡在使用過程中，當氣化爐水冷壁管襯裡溫度達到850°C 1050°C的工作時，磷酸鋁鉻與α-氧化鋁、P-氧化鋁發生化學反應，產生化學結合。高溫下矽微粉與搗打料中的氧化鋁形成莫來石晶相，產生陶瓷結合。生成了滿足作業需要的氣化爐水冷壁襯裡。實施例2:
將57份特級碳化矽、14份α型氮化矽、7份鋯剛玉(採用高鋯剛玉，其中&02的含量 40%)、3. 3份氧化鋁微粉(4um)、1. 5份二氧化矽微粉(Sum)、12份60%的磷酸鋁鉻水溶液、促凝劑為2. 5份活性P -氧化鋁和0. 5份氧化鎂、2. 5份碘氧鞣酸鉍、0. 7份直徑為2. 5 μ m的
防爆纖維。將上述原料用強制式攪拌機中混合攪拌均勻後，在氣化爐內壁搗打成形，在25攝氏度環境下自然固化8小時後，搗打料終凝成形。搗打料襯裡在烘爐過程中進行以7、°C / h加熱至540°C，保溫16 1 後，磷酸鋁鉻膠體形成了 I32O5-Al2O3-Cr2O3複合物，與混合料發生固相反應，形成了耐磨性能好、強度高、高溫性能優良的搗打料襯裡。搗打料襯裡在使用過程中，當氣化爐水冷壁管襯裡溫度達到850°C 1050°C的工作時，磷酸鋁鉻與α-氧化鋁、P-氧化鋁發生化學反應，產生化學結合。高溫下矽微粉與搗打料中的氧化鋁形成莫來石晶相，產生陶瓷結合。生成了滿足作業需要的氣化爐水冷壁襯裡。實施例3:
將65份特級碳化矽、10份α型氮化矽、6份鋯剛玉(採用高鋯剛玉，其中&02的含量40%),6份氧化鋁微粉(3um)、2. 5份二氧化矽微粉(6um)、10份55%的磷酸鋁鉻水溶液、促凝劑為2份活性P -氧化鋁與0. 4份氧化鎂的混合物、1. 5份碘氧鞣酸鉍、0. 5份直徑為2 μ m 的防爆纖維。將上述原料用強制式攪拌機中混合攪拌均勻後，在氣化爐內壁搗打成形，在30攝氏度環境下自然固化7小時後，搗打料終凝成形。搗打料襯裡在烘爐過程中進行以7、°C / h加熱至540°C，保溫16 1 後，磷酸鋁鉻膠體形成了 I32O5-Al2O3-Cr2O3複合物，與混合料發生固相反應，形成了耐磨性能好、強度高、高溫性能優良的搗打料襯裡。搗打料襯裡在使用過程中，當氣化爐水冷壁管襯裡溫度達到850°C 1050°C的工作時，磷酸鋁鉻與α-氧化鋁 、P -氧化鋁發生化學反應，產生化學結合。高溫下矽微粉與搗打料中的氧化鋁形成莫來石晶相，產生陶瓷結合。生成了滿足作業需要的氣化爐水冷壁襯裡。實施例4
將75份特級碳化矽、6份α型氮化矽、6份鋯剛玉(採用高鋯剛玉，其中&02的含量 40%)、1. 5份氧化鋁微粉(2um)和6份二氧化矽微粉(IOum)、9份50%的磷酸鋁鉻水溶液、促凝劑為3份活性P -氧化鋁與0. 5份氧化鎂的混合物、0. 4份直徑為2. 5 μ m的防爆纖維。 抑制劑碘氧鞣酸鉍0. 5份。將上述原料用強制式攪拌機中混合攪拌均勻後，在氣化爐內壁搗打成形，在15攝氏度環境下自然固化8小時後，搗打料終凝成形。搗打料襯裡在烘爐過程中進行以7、°C / h升溫加熱至540°C，保溫16 1 後，磷酸鋁鉻膠體形成了 I32O5-Al2O3-Cr2O3複合物，與混合料發生固相反應，形成了耐磨性能好、強度高、高溫性能優良的搗打料襯裡。自然冷卻至室 iS備用ο本發明製得的高耐磨碳化矽搗打料與進口同類產品的性能對比如下表
按照TO/T 5202. 1-2003不定型耐火材料試樣製備方法，將搗打料製成160X40X40試塊，按標準規範檢測。由下表可見，本發明的高磨碳化矽搗打料，與進口的同類搗打料相比，耐磨性、 韌性提高了 50%。800°C下的耐磨量僅為2.5-3.2cm3 (耐磨量越小，耐磨性能越好。GB/T 50474-2008隔熱耐磨襯裡技術規範中規定，高耐磨A級搗打料耐磨量彡6(cm3))。在1000°C 時的導熱系統大於7 ff/m. k，導熱系統增加了 40%。在1100的耐壓強度大於80Mpa。本發明高耐磨碳化矽搗打料在安慶石化化肥廠氣化爐水冷壁上使用壽命 9500^11000小時，而進口的同類產品最高使用壽命8500小時。高耐磨碳化矽搗打料主要理化性能如下
權利要求
1.一種高耐磨碳化矽搗打料，其特徵在於它由以下重量份原料配製而成碳化矽 55^78份、α型氮化矽5 15份、鋯剛玉5 10份、氧化鋁微粉和二氧化矽微粉各廣7份、結合劑9 13份、促凝劑0. 5 5份、抑制劑碘氧鞣酸鉍0 2· 5份，防爆纖維0. 3 0. 7份。
2.根據權利要求1所述的高耐磨碳化矽搗打料，其特徵在於，結合劑為5(Γ60%的磷酸鋁鉻水溶液。
3.根據權利要求1所述的高耐磨碳化矽搗打料，其特徵在於，所述促凝劑為活性P-氧化鋁與氧化鎂混合物的重量比為ι :0. Γ0. 5。
4.根據權利要求1所述的高耐磨碳化矽搗打料，其特徵在於，所述碳化矽選用特級碳化矽。
5.根據權利要求1所述的高耐磨碳化矽搗打料，其特徵在於，所述鋯剛玉採用中的含量40%。
6.根據權利要求1所述的高耐磨碳化矽搗打料，其特徵在於，所述防爆纖維採用直徑為1. 5^2. 5 μ m的水溶性聚乙烯醇纖維。
7.高耐磨碳化矽搗打料在爐膛耐火襯裡方面的應用，具體為將以下重量份原料其中碳化矽55 78份、α型氮化矽5 15份、鋯剛玉5 10份、氧化鋁微粉和二氧化矽微粉各廣7份、結合劑纊13份、促凝劑0. 5飛份、抑制劑碘氧鞣酸鉍(Γ2. 5 份，防爆纖維0. 3^0. 7份，在強制式攪拌機中攪拌均勻後，將混合料搗打在氣化爐水冷管壁上，在5 35°C環境下自然固化6、小時後，磷酸鋁鉻膠體濃縮、脫水、固化；在氣化爐烘爐過程時，搗打料襯裡進行以7、°C /h加熱至M0°C，保溫16 1他後，自然冷卻至室溫或直接使用。
全文摘要
本發明涉及一種高耐磨碳化矽搗打料，其重量組分如下特級碳化矽55~78份、α型氮化矽5~15份、鋯剛玉5~10份、氧化鋁微粉和二氧化矽微粉各1~7份、磷酸鋁鉻9~13份、促凝劑0.5~5份、碘氧鞣酸鉍0~2.5份，防爆纖維0.3~0.7份，所述促凝劑為活性ρ-氧化鋁、氧化鎂混合物，所述防爆纖維直徑為1.5~2.5μm。本發明提供的高耐磨碳化矽搗打料，通過自然養生乾燥後強度高，在高溫下耐磨性能好、傳熱係數高、線收縮率小，使用壽命長。
文檔編號C04B35/66GK102417360SQ20111025643
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者周濤, 盈生才 申請人:周濤