一种水泥窑烟室用抗结皮耐酸碱腐蚀耐火喷涂料及其制备方法与流程

本发明属于耐火材料，具体涉及一种水泥窑烟室用抗结皮耐酸碱腐蚀耐火喷涂料及其制备方法。

背景技术：

1、水泥窑烟室是水泥生产过程中的一个重要部位，它位于预热器和回转窑之间，负责收集从回转窑出来的高温烟气。由于烟室的工作环境非常恶劣，包括高温、粉尘、化学侵蚀和热震等，因此对耐火材料的要求非常严格。在新型干法水泥窑炉施工中，存在一些部位如烟室，目前还是用浇注料进行浇注的，浇注需要搭设模板，施工周期长。高性能耐火喷涂料的开发应用是水泥窑耐火工程技术的重要发展趋势之一。喷涂料可在许多场合代替砖及浇注料使用，无需在现场支模，施工方便简捷速度快，养护时间短，烘窑周期短，可节省大量时间，加快设备周转率和利用率。

2、耐火喷涂料的成分与同类型的耐火浇注料基本相似，区别在于耐火喷涂料中的耐火骨料临界粒径更小，在3mm-5mm之间。选择临界粒径更小的骨料，可以增加与粘结剂接触的表面积，有助于提高喷涂料的粘结强度，并且细小粒径的骨料更容易通过喷枪，施工时喷涂更为均匀，有利于形成致密的涂层，可以更好的满足喷涂施工的输送要求。但是细骨料形成的涂层结构较为密实，这可能会阻碍内部水分的逸出，导致表面水分快速蒸发而内部水分较慢，从而促进结皮的形成；并且为了保持涂料的流动性，细骨料配制的涂料可能需要更多的粘结剂。粘结剂在干燥过程中更容易形成结皮。另外，细骨料的比表面积相对较大，表面更易发生化学反应，在烟室中使用需要具有更强的抗化学侵蚀性。

3、在专利 cn202211454191.x中的技术方案，包括1～3mm堇青石30~40份、0～1mm莫来石28~38份、sio2微粉10~15份、α-al2o3微粉5~11份、电熔铝酸钙水泥细粉6~10份、添加剂1~3份、防爆剂0.2~0.8份、粘结剂5~10份。该方案的喷涂料具有耐磨性能好、耐火温度高、抗热震性能优异等特点，使用时无需安装模板支撑，施工工期短，成本低，施工方便。

4、但该方案使用粒径较小的骨料，抗结皮性能不佳，并且在烟室中使用，烟气含有酸性气体可能会侵蚀耐火材料。另外该方案的喷涂料透气性较差，在高温下，涂层内部的水分和气体难以逸出，可能会导致内部压力增加，从而增加爆裂的风险。

技术实现思路

1、本发明是为了克服现有技术中耐火喷涂料难以适应水泥窑烟室环境，施工输送困难，耐磨性不佳，抗结皮和抗腐蚀性能差的缺陷，提供了一种水泥窑烟室用抗结皮耐酸碱腐蚀耐火喷涂料以克服上述缺陷。

2、为实现上述发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种水泥窑烟室用抗结皮耐酸碱腐蚀耐火喷涂料，按照重量百分比计算，包括50%-70%的骨料、20%-42%的微粉料、3%-5%的结合剂、1%-2.7%的膨胀剂、2%-3%的抗氧化剂、0.1%-0.5%的防爆剂、0.1%-0.5%的抗结皮剂以及0.15%-0.2%的分散剂；所述骨料最大颗粒粒径≤3mm，所述分散剂包括柠檬酸钙和醚基聚羧酸酯，其两者的质量比为1：（6-9）。

4、水泥窑烟室位于预热器和回转窑之间，负责收集从回转窑出来的高温烟气。由于烟室的工作环境非常恶劣，包括高温、粉尘、化学侵蚀和热震等，因此对耐火材料的要求非常严格，其既要保证足够的耐热和耐磨性能，还要有耐化学侵蚀的性能，并且其应尽量便于施工，能快速安装，便于日常的维护和更换。

5、耐火喷涂料中的耐火骨料通常采用多级粒径配比，一般来说，临界粒径越小的喷涂料更容易通过喷枪，施工时喷涂更为均匀，有利于形成致密的涂层，可以更好的满足喷涂施工的输送要求。但过于致密的喷涂料更容易在高温下发生爆裂，并且比表面积大的细骨料更容易在表面发生氧化还原反应，影响喷涂料整体的性能。

6、本发明中的分散剂，包括醚基聚羧酸酯和柠檬酸钙。醚基聚羧酸酯是由聚乙二醇侧链在阴离子骨架上接枝形成的聚合物，可以在带有负电荷的氧化硅颗粒表面产生吸附，醚基聚羧酸酯在颗粒表面形成一层致密的吸附层，有效地降低了颗粒之间的表面能，从而减少了颗粒间的相互吸引和团聚，通过静电作用和无吸附性的侧链的效应使这种反絮凝效果非常明显，可以将喷涂料中的各组分均匀地分散，便于喷涂料的施工，并且提高喷涂料的强度和耐久性。但实验发现醚基聚羧酸酯在微粉含量过高的混合物中分散效果有限。实践发现在含有醚基聚羧酸酯的喷涂料中加入柠檬酸钙后，喷涂料的流动性进一步提高，有效减缓水泥或粘结剂的硬化速度。当柠檬酸钙和醚基聚羧酸酯两者的质量比在1：6到1：9之间时，喷涂料的粘结性能更好，并且高温作用下柠檬酸钙发生分解，一方面释放出的气体有助于涂层膨胀，其体积效应抵消部分体积收缩，提高材料高温强度；另一方面，其可以帮助喷涂料在高温下产生微裂纹，防止喷涂料涂层爆裂，同时提高材料抗酸碱腐蚀能力和抗结皮能力。

7、作为优选，所述微粉料为al2o3超微粉和sio2超微粉，其两者的质量比为1：（3-5）。加入超微粉，一方面用于填充骨料颗粒之间的空隙，形成更加致密的涂层结构，减少气孔，提高涂层的整体性能；另一方面提高sio2的含量，增强对酸性、碱性物质的抵抗能力，从而增强涂料的抗化学侵蚀性。

8、作为优选，所述骨料为低铝莫来石，其sio2含量为49% - 55%。采用高硅低铝耐碱原料作为骨料，在使用过程中遇到碱气侵蚀时，高硅低铝组分与碱气反应生成高粘度液相，阻止碱侵蚀，并且高硅骨料对于酸性环境也有较强的抵抗能力。

9、作为优选，所述喷涂料中sio2含量控制在40%以上。

10、作为优选，喷涂料中还可以加入2%-5%的碳化硅。碳化硅具备高温稳定性，能够提高涂料的高温性能、耐磨性和抗侵蚀性。

11、作为优选，所述抗氧化剂包括铝粉、硅酸铝、磷酸铝中的一种或多种的组合。金属铝粉是常用的抗氧化剂，优先与氧反应，保护碳的存在，生成物也是高熔点物质。

12、作为优选，所述防爆剂为110℃以上熔融的聚丙烯防爆纤维。采用低温即熔的防爆纤维，烘烤时，在较低的温度下防爆纤维导湿增强防止材料爆裂，在110℃以上纤维熔融氧化产生透气孔，与柠檬酸钙相配合，形成微裂纹，水蒸气可以沿着透气孔排出，释放缓解材料内部热应力，减少材料爆裂，提高材料抗爆裂性；当材料遭遇急冷急热时，碳化硅因自身的高温稳定性可以阻止微裂延伸扩散形成网络状微裂纹，微裂纹吸收热应力提高了材料热震稳定性。

13、作为优选，所述结合剂为广西白泥。广西白泥具有良好的化学稳定性，不易与酸、碱发生反应，并且其可以改善混合物的流动性和施工性能，使得喷涂料更易于成型和施工。

14、作为优选，所述抗结皮剂为硬脂酸钙、端氢聚醚改性硅油中的一种或两种的组合。硬脂酸钙（c36h70cao4）常用于润滑剂，在喷涂料中少量添加，可以在涂料表面形成一层保护膜，防止氧气接触。端氢聚醚改性硅油（ h( ch2 ch2 o) nsi( och3)3）是聚醚改性硅油中的一种，其具有较好的耐用性，在喷涂料中少量添加，可以降低涂料的表面张力，防止水分蒸发导致的结皮。

15、一种水泥窑烟室用抗结皮耐酸碱腐蚀耐火喷涂料的制备方法，其特征在于：依次包括以下步骤：

16、s1、在搅拌机中加入骨料、微粉料、结合剂、膨胀剂、抗氧化剂、防爆剂、抗结皮剂和分散剂，以及水；

17、s2、以60-120r/min的转速，开启搅拌机，搅拌操作10-15min，得到最终的喷涂料。

18、因此，本发明具有以下有益效果：

19、（1）本发明通过调整喷涂料中的含硅量，提高了喷涂料的耐酸碱性；并且使用柠檬酸钙和醚基聚羧酸酯作为分散剂，提高了在骨料粒径较小的情况下喷涂料的抗结皮性能；

20、（2）本发明通过优选方案中防爆剂与碳化硅的配合，在喷涂料表面形成微裂纹，有效提高了喷涂料的防爆裂性能。

21、（3）本发明施工性能好，成本较低，有利于在生产实践中推广应用。