一种cfb锅炉用高温无机表面耐磨涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种可以在750℃-1100℃的温度范围内提供高强粘结及耐磨作用的无机表面耐磨涂料及其制备方法。该涂料由A料和B料组成，A料为以钠水玻璃、锂水玻璃及助渗剂等复配而成的液相结合剂；B料为以矾土、刚玉骨料和粉料、水泥、硅灰以及少量的人工合成的特殊陶瓷烧结助剂组成。使用时由100份B料：15-70份A料混合搅拌，涂抹于需要修补的部位，随着锅炉的升温运行，在750-1100℃的温度范围内实现陶瓷烧结，从而达到很好的致密度、硬度及与炉壁基面的高结合强度。本发明除了具有可实现低温陶瓷烧结的优点，还具有与修补基体结合力强，附着力大，不起翘，不断裂，不剥落，耐磨损等技术特点。
【专利说明】一种CFB锅炉用高温无机表面耐磨涂料及其制备方法所属【技术领域】:
[0001]本发明涉及一种耐高温的CFB锅炉用无机表面耐磨涂料及其制备方法，其特征在于可在750°C -1100°c的温度范围内对被黏结的炉壁基体提供高强度的耐磨保护作用。
技术背景:
[0002]循环流化床锅炉(简称CFB锅炉)是上世纪70年代从美国引进的一种可实现煤矸石等低质煤清洁高效燃烧的火力发电锅炉，其原理为煤矸石等低质煤在风力作用下流化并循环燃烧，同时加入石灰石，在燃烧的过程中实现脱硫。这种锅炉比较符合我国煤资源状况，得到较快的发展，目前全国范围内CFB锅炉有2000余台，而且国家的十二五发展规划中还把这种发电锅炉作为重点发展领域。但这种大型发电锅炉在实际运行中也存在许多不足，其中之一是由于煤矸石颗粒硬度较高，在较高的流速下，对炉壁形成强烈冲刷，使炉壁的磨损问题十分严重，需要经常停炉修补。目前使用较多的修补料是刚玉体系的耐火可塑料(中国专利CN101088963，CN101428997, CN102134164A)，这种可塑料密度大，硬度高，耐磨性能优良。但是其与炉壁基体的结合强度较低，经常发生开裂脱落等情况，影响锅炉的稳定运行。本发明的耐高温无机表面耐磨涂料可以弥补这一缺陷，其能在目标温度范围内(750-1100°C )与被修补的炉壁基体共熔烧结而提供高强而且稳定的耐磨作用，提高CFB锅炉炉壁在高温下的耐磨强度，提高CFB锅炉的修补水平，延长修补周期，提高运行质量和运行经济效益，同时也可以用于其他一些相似温度情况下的耐磨修补作业。
【发明内容】
:`[0003]本发明专利采用的技术方案是:
[0004]本专利所提供的高温无机表面耐磨涂料主要有A料和B料组成，其中B料为粉料，A料为胶料，粉料组成如下:矾土骨料和矾土粉料(0-70% )、刚玉骨料和刚玉粉料(0-40%)、硅灰(0-10%)、高铝酸盐水泥(CA70或CA50) (0-12% )、磷酸铝(0-10% )、氧化铝微粉(0-6%)为主要粘结组分，外加少量无机增强和烧结助剂如偏铝酸钠、氧化镍、氧化铁、氧化钴、硼砂、硼酸锌、钨酸钠、氧化锆、氧化铜、氧化锌等；其中，烧结助剂为钨酸钠、硼酸锌、含硼硅酸盐等；A料组成为:以模数为2.3-3.3钠水玻璃及模数在0.25-2.5的锂水玻璃按一定比例混合均匀复合而成透明液体。同时，加入柠檬酸钠、乙醇中的一种或两种作为助渗透剂。它们的摩尔比为1:2.5~5.5:0.05~0.1。所用无机表面耐磨涂料由100份B料:15-70份A料配制而成。
[0005]本专利所研发的高温无机表面耐磨涂料使用方法为:将待修补的壁面基体进行常规的清灰处理后，将混合搅拌均匀的涂料涂抹在炉壁上，压实，待其基本干燥后(约30分钟)即可完成修补。可以根据表面磨损程度进行多次涂抹，但最大厚度在4cm以下。
[0006]与现有技术相比具有的优点:
[0007]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0008]1.大幅提高表面耐磨涂料与炉壁基体的结合强度:目前在CFB锅炉修补中常用的耐高温耐磨修补料与炉壁基体结合强度较低，修补后随着锅炉的升温运行，极易出现起翘、开裂、剥落等情况，从而限制其优良耐磨性能的发挥，有时甚至造成重要的安全事故。本发明的表面耐磨涂料克服了这一缺陷，其配料中的助渗透剂促进涂料在施工过程中对炉壁基体的渗透，随着锅炉的升温运行，锂水玻璃和钠水玻璃在炉壁基体和无机粉料之间提供高强粘结作用，使整个涂料体系与炉壁基体实现陶瓷烧结，甚至与炉壁熔为一体，而刚玉、矾土等无机粉料起到提高涂料硬度、抗磨的作用，所有这些作用综合在一起达到本发明的提高CFB锅炉耐火耐磨高粘结强度的修补作用。目前本发明的涂料与高铝耐火砖的粘结体经900°C烧结后，经测试，抗折强度已达到12.0-21.0MPa，抗拉强度达到4.5-5.6MPa。而以往的耐火耐磨修补料与炉壁基体材料的粘结强度一般只有1.5-2.0MPa左右。本发明的表面耐磨涂料可以从根本上消除CFB锅炉运行过程中表面耐磨涂料的开裂剥落等情况，大幅提高CFB锅炉运行的安全稳定性和经济效益；
[0009]2.施工方便，本发明的高温无机表面耐磨涂料施工方便，其A料和B料为预制料，使用时只需将B料和A料按照100:15-70的比例混合搅拌均匀，涂抹在预先清理的粘接基面上，厚度1.0cm-3.5cm，将被粘结面压实，固化干燥后即可；当用于CFB锅炉耐火耐磨修补作业时，只需将炉壁进行常规清灰处理后，将搅拌好的涂料涂抹在炉壁基面上压实修补即可；
[0010]3.工艺简化，不需预烘炉或单独加热到高温进行烧结。由于本发明的表面耐磨涂料在CFB锅炉的工作温度850°C-1050°C之间发生陶瓷烧结作用，故修补后不需单独烘炉到特定温度进行烧结，可以随炉升温，到达锅炉的工作温度后自然发生烧结作用，不需烘炉，降低CFB锅炉修补成本。
【专利附图】
【附图说明】:
[0011]图1为本发 明无机表面耐磨涂料在CFB锅炉修补现场的涂抹黏贴情况；
[0012]图2为本发明无机表面耐磨涂料黏贴后随锅炉运行10个月以后以后的情况(局部)(表面附着完好，无起翘、开裂、剥落等)；
[0013]图3为本发明的无机表面耐磨涂料与高铝耐火砖烧结后的情况(紧密结合，实现共熔烧结)。
[0014]实施例:以下实施例仅用于说明本发明的使用方法，而本发明不局限于以下实施例。
[0015]实施例1
[0016]将模数为2.3钠水玻璃及模数为2.5的锂水玻璃及40%质量分数的工业乙醇按20:75:5的比例混合均匀，组成A料；将矾土骨料(0-0.5)、80级矾土粉料(200目)、棕刚玉骨料(0-1)、棕刚玉粉料(200目)、棕刚玉粉料(325目)、粉末磷酸铝、氧化锌按照20:20:20:10:10:5:5的重量比混合，并搅拌均匀，作为B料，将A、B料按照100:42的比例混合搅拌均匀，涂抹粘接在干净的耐火材料标准试块上，在40X40X 160mm的模具中压实固化，脱模，经900°C烧结后的常温抗折强度为12.03MPa，抗拉强度为4.7MPa。
[0017]实施例2
[0018]将模数为2.0钠水玻璃及模数为2.0的锂水玻璃及0.1 %质量分数的柠檬酸钠水溶液按13 -J2:15的比例混合均匀，组成A料；将棕刚玉骨料(1-3)、80级矾土骨料(0_1)、80级矾土粉料(200目)、棕刚玉粉料(325目)、高铝酸盐水泥CA50、粉末磷酸铝按照15:15:34:24:9:3的重量比混合，搅拌均匀，作为B料，将A、B料按照100:42的比例混合搅拌均匀，涂抹粘接在干净的耐火材料标准试块上，在40X40X 160mm的模具中压实固化，脱模，经900°C烧结后的常温抗折强度为15.42MPa，抗拉强度为5.2MPa。
[0019]实施例3
[0020]将模数为2.3钠水玻璃及模数为2.0的锂水玻璃及0.1 %质量分数的柠檬酸钠水溶液按13:61:25的比例混合均匀，组成A料；将棕刚玉骨料(0-1)、80级矾土粉料(220目)、高铝酸盐水泥CA50、硅灰、粉末磷酸铝、粉末氧化铜、800°C焙烧2小时的钨酸钠粉末、六偏磷酸钠按照24:36:20:5:6:6:2.5:0.5的重量比混合，搅拌均匀，作为B料，将A、B料按照100:35的比例混合搅拌均匀，涂抹在干净的耐火砖上，压实，经900°C烧结后，涂料与耐火砖的粘结非常牢固，常规方法不能将其分开，用铁锤将其敲下时耐火砖被敲断，见附图3。
[0021]实施例4
[0022]将模数为2.3钠水玻璃及模数为2.8的锂水玻璃及0.1 %质量分数的柠檬酸钠水溶液按13:61:25的比例混合均匀，组成A料；将棕刚玉骨料(3-5)、棕刚玉骨料(1_3)、棕刚玉骨料(0.5-1)、棕刚玉粉料(200目)、80级矾土粉料(0-200目)、高铝酸盐水泥CA50、硅灰、硼酸锌、氧化铜、钨酸钠、三聚磷酸钠按照10:10:10:18:18:10:5.5:6:6:6:0.5的重量比混合，搅拌均匀，作为B料，将A、B料按照100:40的比例混合搅拌均匀，涂抹在干净的耐火砖上，压实，经900°C烧结后，涂料料与耐火砖的粘结非常牢固，常规方法不能将其分开，用铁锤将其敲下时耐火砖被敲断。
`[0023]实施例5
[0024]将模数为2.3钠水玻璃及模数为2.8的锂水玻璃及0.1 %质量分数的柠檬酸钠水溶液按13:61:26的比例混合均匀，组成A料；将80级矾土粉料(220目)、棕刚玉粉料(325目)、高招酸盐水泥CA50、娃灰、粉末氧化招、氧化铜、氧化错、六偏磷酸钠按照36.5:37:6:6:6:6:2:0.5的重量比混合，搅拌均匀，作为B料，将A、B料按照100:50的比例混合搅拌均匀，涂抹在干净的耐火砖上，压实，经900°C烧结后，涂料与耐火砖的粘结非常牢固，常规方法不能将其分开，用铁锤将其敲下时耐火砖被敲断。
[0025]实施例6
[0026]将模数为2.3钠水玻璃及模数为2.8的锂水玻璃及0.1 %质量分数的柠檬酸钠水溶液按13:61:25的比例混合均匀，组成A料；将80级矾土粉料(220目)、高铝酸盐水泥CA50、硅灰、粉末磷酸铝、偏铝酸钠、六偏磷酸钠按照66.5:21:5:6:1:0.5的重量比混合，搅拌均匀，作为B料，将A、B料按照100:60的比例混合搅拌均匀，涂練连于逢的酎火疲上，经900°C烧结后，涂料与耐火砖的粘结非常牢固，常规方法不能将其分开，用铁锤将其敲下时耐火砖被敲断。
【权利要求】
1.一种高温无机表面耐磨涂料及其制备方法，其特征在于由A、B两种料组成，A料为水玻璃与助渗透剂组成的混合液体胶料，B料为矾土、刚玉等为主组成的无机粉料，使用时A料和B料混合搅拌均匀后涂覆在被修补部位。
2.根据权利要求1所述的高温无机表面耐磨涂料，其特征在于A料中钠水玻璃、锂水玻璃与助渗透剂的重量比在(0-70) %: (0-30) %: (0.1-5) %之间。
3.根据权利要求1所述的高温无机表面耐磨涂料，其特征在于B料为刚玉粉料、矾土粉料为主，外加硅微粉、氧化铝、氧化锆、氧化铜、氧化锌、硼酸锌、钨酸钠、硼砂等增强剂或烧结助剂。
4.根据权利要求1所述的高温无机表面耐磨涂料，其特征在于B料和A料的重量比为100:15-70。
5.根据权利要求2所述的助渗透剂，其特征在于助渗透剂为柠檬酸钠、乙醇、有机硅等具有表面活性的物质。
6.根据权利要求4所述的B料，其特征在于各粉料的配比为:矾土骨料(0-20)%、矾土粉料(0-50) %、刚玉骨料(0-20) %、刚玉粉料(0-20) %、高铝酸盐水泥(0-10) %、硅灰(0-10) %、磷酸铝(0-10) %、六偏磷酸钠(0-0.5) %等，外加(0-8) %左右的无机烧结助剂。
7.如权利6所述的无机烧结助剂，主要是偏铝酸钠、氧化镍、氧化铁、氧化钴、钨酸钠、硼酸锌、硼砂、氧化铜、氧化锆、氧化锌等无机氧化物的一种或几种的复合物。
【文档编号】C04B28/26GK103819165SQ201310659106
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】魏慧贤, 张强 申请人:江南大学, 张强