一種cfb鍋爐用高溫?zé)o機(jī)表面耐磨涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可以在750℃-1100℃的溫度范圍內(nèi)提供高強(qiáng)粘結(jié)及耐磨作用的無機(jī)表面耐磨涂料及其制備方法。該涂料由A料和B料組成，A料為以鈉水玻璃、鋰水玻璃及助滲劑等復(fù)配而成的液相結(jié)合劑；B料為以礬土、剛玉骨料和粉料、水泥、硅灰以及少量的人工合成的特殊陶瓷燒結(jié)助劑組成。使用時(shí)由100份B料：15-70份A料混合攪拌，涂抹于需要修補(bǔ)的部位，隨著鍋爐的升溫運(yùn)行，在750-1100℃的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)陶瓷燒結(jié)，從而達(dá)到很好的致密度、硬度及與爐壁基面的高結(jié)合強(qiáng)度。本發(fā)明除了具有可實(shí)現(xiàn)低溫陶瓷燒結(jié)的優(yōu)點(diǎn)，還具有與修補(bǔ)基體結(jié)合力強(qiáng)，附著力大，不起翹，不斷裂，不剝落，耐磨損等技術(shù)特點(diǎn)。
【專利說明】一種CFB鍋爐用高溫?zé)o機(jī)表面耐磨涂料及其制備方法所屬【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種耐高溫的CFB鍋爐用無機(jī)表面耐磨涂料及其制備方法，其特征在于可在750°C -1100°c的溫度范圍內(nèi)對(duì)被黏結(jié)的爐壁基體提供高強(qiáng)度的耐磨保護(hù)作用。
技術(shù)背景:
[0002]循環(huán)流化床鍋爐(簡稱CFB鍋爐)是上世紀(jì)70年代從美國引進(jìn)的一種可實(shí)現(xiàn)煤矸石等低質(zhì)煤清潔高效燃燒的火力發(fā)電鍋爐，其原理為煤矸石等低質(zhì)煤在風(fēng)力作用下流化并循環(huán)燃燒，同時(shí)加入石灰石，在燃燒的過程中實(shí)現(xiàn)脫硫。這種鍋爐比較符合我國煤資源狀況，得到較快的發(fā)展，目前全國范圍內(nèi)CFB鍋爐有2000余臺(tái)，而且國家的十二五發(fā)展規(guī)劃中還把這種發(fā)電鍋爐作為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。但這種大型發(fā)電鍋爐在實(shí)際運(yùn)行中也存在許多不足，其中之一是由于煤矸石顆粒硬度較高，在較高的流速下，對(duì)爐壁形成強(qiáng)烈沖刷，使?fàn)t壁的磨損問題十分嚴(yán)重，需要經(jīng)常停爐修補(bǔ)。目前使用較多的修補(bǔ)料是剛玉體系的耐火可塑料(中國專利CN101088963，CN101428997, CN102134164A)，這種可塑料密度大，硬度高，耐磨性能優(yōu)良。但是其與爐壁基體的結(jié)合強(qiáng)度較低，經(jīng)常發(fā)生開裂脫落等情況，影響鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。本發(fā)明的耐高溫?zé)o機(jī)表面耐磨涂料可以彌補(bǔ)這一缺陷，其能在目標(biāo)溫度范圍內(nèi)(750-1100°C )與被修補(bǔ)的爐壁基體共熔燒結(jié)而提供高強(qiáng)而且穩(wěn)定的耐磨作用，提高CFB鍋爐爐壁在高溫下的耐磨強(qiáng)度，提高CFB鍋爐的修補(bǔ)水平，延長修補(bǔ)周期，提高運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也可以用于其他一些相似溫度情況下的耐磨修補(bǔ)作業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】
:`[0003]本發(fā)明專利采用的技術(shù)方案是:
[0004]本專利所提供的高溫?zé)o機(jī)表面耐磨涂料主要有A料和B料組成，其中B料為粉料，A料為膠料，粉料組成如下:礬土骨料和礬土粉料(0-70% )、剛玉骨料和剛玉粉料(0-40%)、硅灰(0-10%)、高鋁酸鹽水泥(CA70或CA50) (0-12% )、磷酸鋁(0-10% )、氧化鋁微粉(0-6%)為主要粘結(jié)組分，外加少量無機(jī)增強(qiáng)和燒結(jié)助劑如偏鋁酸鈉、氧化鎳、氧化鐵、氧化鈷、硼砂、硼酸鋅、鎢酸鈉、氧化鋯、氧化銅、氧化鋅等；其中，燒結(jié)助劑為鎢酸鈉、硼酸鋅、含硼硅酸鹽等；A料組成為:以模數(shù)為2.3-3.3鈉水玻璃及模數(shù)在0.25-2.5的鋰水玻璃按一定比例混合均勻復(fù)合而成透明液體。同時(shí)，加入檸檬酸鈉、乙醇中的一種或兩種作為助滲透劑。它們的摩爾比為1:2.5~5.5:0.05~0.1。所用無機(jī)表面耐磨涂料由100份B料:15-70份A料配制而成。
[0005]本專利所研發(fā)的高溫?zé)o機(jī)表面耐磨涂料使用方法為:將待修補(bǔ)的壁面基體進(jìn)行常規(guī)的清灰處理后，將混合攪拌均勻的涂料涂抹在爐壁上，壓實(shí)，待其基本干燥后(約30分鐘)即可完成修補(bǔ)。可以根據(jù)表面磨損程度進(jìn)行多次涂抹，但最大厚度在4cm以下。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn):
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0008]1.大幅提高表面耐磨涂料與爐壁基體的結(jié)合強(qiáng)度:目前在CFB鍋爐修補(bǔ)中常用的耐高溫耐磨修補(bǔ)料與爐壁基體結(jié)合強(qiáng)度較低，修補(bǔ)后隨著鍋爐的升溫運(yùn)行，極易出現(xiàn)起翹、開裂、剝落等情況，從而限制其優(yōu)良耐磨性能的發(fā)揮，有時(shí)甚至造成重要的安全事故。本發(fā)明的表面耐磨涂料克服了這一缺陷，其配料中的助滲透劑促進(jìn)涂料在施工過程中對(duì)爐壁基體的滲透，隨著鍋爐的升溫運(yùn)行，鋰水玻璃和鈉水玻璃在爐壁基體和無機(jī)粉料之間提供高強(qiáng)粘結(jié)作用，使整個(gè)涂料體系與爐壁基體實(shí)現(xiàn)陶瓷燒結(jié)，甚至與爐壁熔為一體，而剛玉、礬土等無機(jī)粉料起到提高涂料硬度、抗磨的作用，所有這些作用綜合在一起達(dá)到本發(fā)明的提高CFB鍋爐耐火耐磨高粘結(jié)強(qiáng)度的修補(bǔ)作用。目前本發(fā)明的涂料與高鋁耐火磚的粘結(jié)體經(jīng)900°C燒結(jié)后，經(jīng)測試，抗折強(qiáng)度已達(dá)到12.0-21.0MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到4.5-5.6MPa。而以往的耐火耐磨修補(bǔ)料與爐壁基體材料的粘結(jié)強(qiáng)度一般只有1.5-2.0MPa左右。本發(fā)明的表面耐磨涂料可以從根本上消除CFB鍋爐運(yùn)行過程中表面耐磨涂料的開裂剝落等情況，大幅提高CFB鍋爐運(yùn)行的安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益；
[0009]2.施工方便，本發(fā)明的高溫?zé)o機(jī)表面耐磨涂料施工方便，其A料和B料為預(yù)制料，使用時(shí)只需將B料和A料按照100:15-70的比例混合攪拌均勻，涂抹在預(yù)先清理的粘接基面上，厚度1.0cm-3.5cm，將被粘結(jié)面壓實(shí)，固化干燥后即可；當(dāng)用于CFB鍋爐耐火耐磨修補(bǔ)作業(yè)時(shí)，只需將爐壁進(jìn)行常規(guī)清灰處理后，將攪拌好的涂料涂抹在爐壁基面上壓實(shí)修補(bǔ)即可；
[0010]3.工藝簡化，不需預(yù)烘爐或單獨(dú)加熱到高溫進(jìn)行燒結(jié)。由于本發(fā)明的表面耐磨涂料在CFB鍋爐的工作溫度850°C-1050°C之間發(fā)生陶瓷燒結(jié)作用，故修補(bǔ)后不需單獨(dú)烘爐到特定溫度進(jìn)行燒結(jié)，可以隨爐升溫，到達(dá)鍋爐的工作溫度后自然發(fā)生燒結(jié)作用，不需烘爐，降低CFB鍋爐修補(bǔ)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0011]圖1為本發(fā) 明無機(jī)表面耐磨涂料在CFB鍋爐修補(bǔ)現(xiàn)場的涂抹黏貼情況；
[0012]圖2為本發(fā)明無機(jī)表面耐磨涂料黏貼后隨鍋爐運(yùn)行10個(gè)月以后以后的情況(局部)(表面附著完好，無起翹、開裂、剝落等)；
[0013]圖3為本發(fā)明的無機(jī)表面耐磨涂料與高鋁耐火磚燒結(jié)后的情況(緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)共熔燒結(jié))。
[0014]實(shí)施例:以下實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的使用方法，而本發(fā)明不局限于以下實(shí)施例。
[0015]實(shí)施例1
[0016]將模數(shù)為2.3鈉水玻璃及模數(shù)為2.5的鋰水玻璃及40%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的工業(yè)乙醇按20:75:5的比例混合均勻，組成A料；將礬土骨料(0-0.5)、80級(jí)礬土粉料(200目)、棕剛玉骨料(0-1)、棕剛玉粉料(200目)、棕剛玉粉料(325目)、粉末磷酸鋁、氧化鋅按照20:20:20:10:10:5:5的重量比混合，并攪拌均勻，作為B料，將A、B料按照100:42的比例混合攪拌均勻，涂抹粘接在干凈的耐火材料標(biāo)準(zhǔn)試塊上，在40X40X 160mm的模具中壓實(shí)固化，脫模，經(jīng)900°C燒結(jié)后的常溫抗折強(qiáng)度為12.03MPa，抗拉強(qiáng)度為4.7MPa。
[0017]實(shí)施例2
[0018]將模數(shù)為2.0鈉水玻璃及模數(shù)為2.0的鋰水玻璃及0.1 %質(zhì)量分?jǐn)?shù)的檸檬酸鈉水溶液按13 -J2:15的比例混合均勻，組成A料；將棕剛玉骨料(1-3)、80級(jí)礬土骨料(0_1)、80級(jí)礬土粉料(200目)、棕剛玉粉料(325目)、高鋁酸鹽水泥CA50、粉末磷酸鋁按照15:15:34:24:9:3的重量比混合，攪拌均勻，作為B料，將A、B料按照100:42的比例混合攪拌均勻，涂抹粘接在干凈的耐火材料標(biāo)準(zhǔn)試塊上，在40X40X 160mm的模具中壓實(shí)固化，脫模，經(jīng)900°C燒結(jié)后的常溫抗折強(qiáng)度為15.42MPa，抗拉強(qiáng)度為5.2MPa。
[0019]實(shí)施例3
[0020]將模數(shù)為2.3鈉水玻璃及模數(shù)為2.0的鋰水玻璃及0.1 %質(zhì)量分?jǐn)?shù)的檸檬酸鈉水溶液按13:61:25的比例混合均勻，組成A料；將棕剛玉骨料(0-1)、80級(jí)礬土粉料(220目)、高鋁酸鹽水泥CA50、硅灰、粉末磷酸鋁、粉末氧化銅、800°C焙燒2小時(shí)的鎢酸鈉粉末、六偏磷酸鈉按照24:36:20:5:6:6:2.5:0.5的重量比混合，攪拌均勻，作為B料，將A、B料按照100:35的比例混合攪拌均勻，涂抹在干凈的耐火磚上，壓實(shí)，經(jīng)900°C燒結(jié)后，涂料與耐火磚的粘結(jié)非常牢固，常規(guī)方法不能將其分開，用鐵錘將其敲下時(shí)耐火磚被敲斷，見附圖3。
[0021]實(shí)施例4
[0022]將模數(shù)為2.3鈉水玻璃及模數(shù)為2.8的鋰水玻璃及0.1 %質(zhì)量分?jǐn)?shù)的檸檬酸鈉水溶液按13:61:25的比例混合均勻，組成A料；將棕剛玉骨料(3-5)、棕剛玉骨料(1_3)、棕剛玉骨料(0.5-1)、棕剛玉粉料(200目)、80級(jí)礬土粉料(0-200目)、高鋁酸鹽水泥CA50、硅灰、硼酸鋅、氧化銅、鎢酸鈉、三聚磷酸鈉按照10:10:10:18:18:10:5.5:6:6:6:0.5的重量比混合，攪拌均勻，作為B料，將A、B料按照100:40的比例混合攪拌均勻，涂抹在干凈的耐火磚上，壓實(shí)，經(jīng)900°C燒結(jié)后，涂料料與耐火磚的粘結(jié)非常牢固，常規(guī)方法不能將其分開，用鐵錘將其敲下時(shí)耐火磚被敲斷。
`[0023]實(shí)施例5
[0024]將模數(shù)為2.3鈉水玻璃及模數(shù)為2.8的鋰水玻璃及0.1 %質(zhì)量分?jǐn)?shù)的檸檬酸鈉水溶液按13:61:26的比例混合均勻，組成A料；將80級(jí)礬土粉料(220目)、棕剛玉粉料(325目)、高招酸鹽水泥CA50、娃灰、粉末氧化招、氧化銅、氧化錯(cuò)、六偏磷酸鈉按照36.5:37:6:6:6:6:2:0.5的重量比混合，攪拌均勻，作為B料，將A、B料按照100:50的比例混合攪拌均勻，涂抹在干凈的耐火磚上，壓實(shí)，經(jīng)900°C燒結(jié)后，涂料與耐火磚的粘結(jié)非常牢固，常規(guī)方法不能將其分開，用鐵錘將其敲下時(shí)耐火磚被敲斷。
[0025]實(shí)施例6
[0026]將模數(shù)為2.3鈉水玻璃及模數(shù)為2.8的鋰水玻璃及0.1 %質(zhì)量分?jǐn)?shù)的檸檬酸鈉水溶液按13:61:25的比例混合均勻，組成A料；將80級(jí)礬土粉料(220目)、高鋁酸鹽水泥CA50、硅灰、粉末磷酸鋁、偏鋁酸鈉、六偏磷酸鈉按照66.5:21:5:6:1:0.5的重量比混合，攪拌均勻，作為B料，將A、B料按照100:60的比例混合攪拌均勻，涂練連于逢的酎火疲上，經(jīng)900°C燒結(jié)后，涂料與耐火磚的粘結(jié)非常牢固，常規(guī)方法不能將其分開，用鐵錘將其敲下時(shí)耐火磚被敲斷。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫?zé)o機(jī)表面耐磨涂料及其制備方法，其特征在于由A、B兩種料組成，A料為水玻璃與助滲透劑組成的混合液體膠料，B料為礬土、剛玉等為主組成的無機(jī)粉料，使用時(shí)A料和B料混合攪拌均勻后涂覆在被修補(bǔ)部位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫?zé)o機(jī)表面耐磨涂料，其特征在于A料中鈉水玻璃、鋰水玻璃與助滲透劑的重量比在(0-70) %: (0-30) %: (0.1-5) %之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫?zé)o機(jī)表面耐磨涂料，其特征在于B料為剛玉粉料、礬土粉料為主，外加硅微粉、氧化鋁、氧化鋯、氧化銅、氧化鋅、硼酸鋅、鎢酸鈉、硼砂等增強(qiáng)劑或燒結(jié)助劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫?zé)o機(jī)表面耐磨涂料，其特征在于B料和A料的重量比為100:15-70。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的助滲透劑，其特征在于助滲透劑為檸檬酸鈉、乙醇、有機(jī)硅等具有表面活性的物質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的B料，其特征在于各粉料的配比為:礬土骨料(0-20)%、礬土粉料(0-50) %、剛玉骨料(0-20) %、剛玉粉料(0-20) %、高鋁酸鹽水泥(0-10) %、硅灰(0-10) %、磷酸鋁(0-10) %、六偏磷酸鈉(0-0.5) %等，外加(0-8) %左右的無機(jī)燒結(jié)助劑。
7.如權(quán)利6所述的無機(jī)燒結(jié)助劑，主要是偏鋁酸鈉、氧化鎳、氧化鐵、氧化鈷、鎢酸鈉、硼酸鋅、硼砂、氧化銅、氧化鋯、氧化鋅等無機(jī)氧化物的一種或幾種的復(fù)合物。
【文檔編號(hào)】C04B28/26GK103819165SQ201310659106
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】魏慧賢, 張強(qiáng) 申請人:江南大學(xué), 張強(qiáng)