垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料及其制备方法技术

本发明专利技术具体涉及一种垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料及其制备方法。其技术方案是：以40~60wt%的六铝酸钙、35~55%的碳化硅、1~8wt%的炭黑、0.5~4wt%的单质硅粉和0.5~6wt%的硅微粉为原料，外加占所述原料0.1~0.3wt%的减水剂，混合均匀，得到预混料。然后将所述预混料与占所述原料5~15wt%的硅溶胶混合，搅拌均匀，制得垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料。本发明专利技术制备的垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料具有中高温力学性能优异、热导率高、耐气体腐蚀、热震稳定性能好、使用寿命长和节能环保的特点。

Six calcium aluminate / silicon carbide pouring material for garbage incinerator and preparation method thereof

The invention relates to a six calcium aluminate / silicon carbide pouring material for a refuse incinerator and a preparation method thereof. The technical scheme is: 40~60wt% six 35~55% calcium aluminate, silicon carbide, carbon black, 1~8wt% 0.5~4wt% silicon powder and 0.5~6wt% silicon powder as raw materials, and accounted for the raw material of 0.1~0.3wt% water reducing agent, mixing, get the premix. Then, the premix is mixed with a silica sol, which accounts for the raw material 5~15wt%, and is stirred evenly to prepare a six calcium aluminate / silicon carbide castable for a refuse incinerator. Furnace calcium / six aluminum silicon carbide castable has excellent high-temperature mechanical properties, high thermal conductivity, high gas corrosion, thermal shock resistance and long service life and energy saving and environmental protection characteristics of the prepared waste incineration.

【技术实现步骤摘要】
垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料及其制备方法
本专利技术属于六铝酸钙/碳化硅浇注料
具体涉及一种垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料及其制备方法。
技术介绍
目前，我国固体垃圾污染十分严重，垃圾焚烧炉需要处理的垃圾量显著增长。然而缺乏合适的耐火材料限制了高温垃圾焚烧炉的使用寿命，严重影响了垃圾处理效率。垃圾焚烧炉用耐火材料面临熔渣侵蚀、高温气体（HCl、H2O、CO等）冲刷腐蚀、热应力剥落等问题，服役条件苛刻，对耐火材料提出了严格的要求。含铬材料一直被认为是一种性能优良的垃圾焚烧炉用耐火材料。但是，含铬材料在高温氧化气氛条件下与碱反应生成含有剧毒Cr6+化合物，致癌，并对环境造成严重污染，故无铬化是垃圾焚烧炉衬材料重要发展方向。镁铝尖晶石亦被用来取代含铬材料，然而其抗渣侵蚀性不如含铬材料，在温度高、使用条件苛刻部位不能满足使用要求。SiC具有高熔点、高硬度、高热导率以及良好的抗渣侵蚀性能，被广泛用于钢铁冶炼、有色冶金、垃圾焚烧、陶瓷工业等领域。和其他非氧化物材料一样，SiC材料高温下易于氧化，这是SiC致命的弱点。SiC材料在垃圾焚烧炉中长时间服役会被氧化，氧化后将在SiC表面形成致密氧化物SiO2，阻碍进一步氧化。然而，垃圾焚烧产生的气体高温下会严重腐蚀氧化物，破坏SiC材料的致密结构。高温条件下，H2O(g)将与SiC氧化层的SiO2反应形成水合物(Si-O-H)，导致材料骨料与基质之间出现间隙，从而加速气体的渗透。垃圾焚烧炉工作温度高，气体将严重腐蚀氧化产物，加速材料的损毁。研究人员在SiC表面添加B2O3涂层以提高SiC抗氧化性，高温条件下，熔融后的B2O3会产生流动性，填充气孔，阻止O2扩散，提高抗氧化性，然而，当温度高于1100℃时，B2O3挥发严重，不能起到抗氧化的作用。“一种高温垃圾焚烧炉用浇注料及其制备方法”（CN201510721132.8）在SiC浇注料中引入硝酸铁，经过还原得到Fe，以Fe作为抗氧化剂，提高垃圾焚烧炉用SiC浇注料的抗氧化性。然而Fe的引入增加了耐火材料杂质，对材料的高温性能不利。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料的制备方法，用该方法制备的垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料中高温力学性能优异、热导率高、抗氧化能力强、热震稳定性能好、使用寿命长和节能环保。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：以40~60wt%的六铝酸钙、35~55%的碳化硅、1~8wt%的炭黑、0.5~4wt%的单质硅粉和0.5~6wt%的硅微粉为原料，外加占所述原料0.1~0.3wt%的减水剂，混合均匀，得到预混料；然后将所述预混料与占所述原料5~15wt%的硅溶胶混合，搅拌均匀，制得垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料。所述六铝酸钙的Al2O3含量≥89wt%，CaO含量≥8wt%；所述六铝酸钙的颗粒级配是：粒径小于6mm且大于等于3mm占六铝酸钙的30~40wt%，粒径小于3mm大于等于1mm占六铝酸钙的60~70wt%。所述碳化硅的SiC含量≥98wt%；所述碳化硅的颗粒级配是：粒径小于1mm且大于等于0.088mm占碳化硅的40~60wt%，粒径小于0.088mm占碳化硅的20~30wt%，粒径小于0.044mm占碳化硅的20~30wt%。所述炭黑的C含量≥99wt%，炭黑的粒径≤38μm。所述单质硅粉的Si含量≥97wt%，单质硅粉的粒径≤38μm。所述硅微粉的SiO2含量≥92wt%，硅微粉的粒径≤0.6μm。所述硅溶胶的SiO2含量为25~30wt%，pH值为9~11。所述减水剂为三聚磷酸钠、四聚磷酸钠和六偏磷酸钠中的一种或两种。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下积极效果：本专利技术采用的六铝酸钙是近年来开发出的一种新型耐火原料，具有板片状结晶、熔点高、抗渣侵蚀性好和高温力学性能优良的特点。不同于其他铝钙化合物，六铝酸钙不与水反应，且其高温化学性质稳定，抗氧化还原性气体腐蚀能力强。以六铝酸钙颗粒为骨料，能显著提高耐火材料抗垃圾焚烧炉复杂气体腐蚀性能，增强骨架稳定性。垃圾焚烧炉熔渣易于从基质开始侵蚀耐火材料，碳化硅不易与渣润湿，抗渣侵蚀性强，以碳化硅细粉为基质，能够显著提高耐火材料抗渣侵蚀性。同时，碳化硅高温下氧化形成SiO2玻璃相，会使材料高温性能下降，引入六铝酸钙可以吸收SiO2玻璃相，原位反应形成钙长石矿物，钙长石熔点较高，且此过程伴随着一定的体积膨胀，有助于堵塞气孔，减弱O2扩散，提高材料抗氧化性能。另外，SiC热导率大，能增强材料抗热应力损毁能力。以六铝酸钙颗粒为骨料，以碳化硅细粉为基质，利用六铝酸钙抗气体腐蚀性、碳化硅高热导率与强抗渣侵蚀性的特点，制备的垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料耐气体腐蚀和高温力学性能优良。本专利技术所制备的垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料经振动浇注成型，室温养护24~30小时，脱模，100~120℃条件下烘烤24~30小时，经检测：1200℃×5h烧后抗折强度为30~38MPa；1200℃×5h烧后耐压强度为125~155MPa。因此，本专利技术制备的垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料具有中高温力学性能优异、热导率高、耐气体腐蚀、热震稳定性能好、使用寿命长和节能环保的特点。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。本具体实施方式中：所述六铝酸钙的Al2O3含量≥89wt%，CaO含量≥8wt%；所述六铝酸钙的颗粒级配是：粒径小于6mm且大于等于3mm占六铝酸钙的30~40wt%，粒径小于3mm大于等于1mm占六铝酸钙的60~70wt%。所述碳化硅的SiC含量≥98wt%；所述碳化硅的颗粒级配是：粒径小于1mm且大于等于0.088mm占碳化硅的40~60wt%，粒径小于0.088mm占碳化硅的20~30wt%，粒径小于0.044mm占碳化硅的20~30wt%。所述炭黑的C含量≥99wt%，炭黑的粒径≤38μm。所述单质硅粉的Si含量≥97wt%，单质硅粉的粒径≤38μm。所述硅微粉的SiO2含量≥92wt%，硅微粉的粒径≤0.6μm。所述硅溶胶的SiO2含量为25~30wt%，pH值为9~11。实施例中不再赘述。实施例1一种垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：以40~48wt%的六铝酸钙、47~55%的碳化硅、2.5~8wt%的炭黑、2~4wt%的单质硅粉和0.5~3wt%的硅微粉为原料，外加占所述原料0.1~0.3wt%的减水剂，混合均匀，得到预混料；然后将所述预混料与占所述原料5~15wt%的硅溶胶混合，搅拌均匀，制得垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料。所述减水剂为三聚磷酸钠。本实施例所制备的垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料经振动浇注成型，室温养护24~30小时，脱模，100~120℃条件下烘烤24~30小时，经检测：1200℃×5h烧后抗折强度为32~36MPa；1200℃×5h烧后耐压强度为130~150MPa。实施例2一种垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：以44~52wt%的六铝酸钙、43~51%的碳化硅、2~7.5wt%的炭黑、1.5~3.5w本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料的制备方法，其特征在于以40~60wt%的六铝酸钙、35~55%的碳化硅、1~8wt%的炭黑、0.5~4wt%的单质硅粉和0.5~6wt%的硅微粉为原料，外加占所述原料0.1~0.3wt%的减水剂，混合均匀，得到预混料；然后将所述预混料与占所述原料5~15wt%的硅溶胶混合，搅拌均匀，制得垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料。

【技术特征摘要】
1.一种垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料的制备方法，其特征在于以40~60wt%的六铝酸钙、35~55%的碳化硅、1~8wt%的炭黑、0.5~4wt%的单质硅粉和0.5~6wt%的硅微粉为原料，外加占所述原料0.1~0.3wt%的减水剂，混合均匀，得到预混料；然后将所述预混料与占所述原料5~15wt%的硅溶胶混合，搅拌均匀，制得垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料。2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料的制备方法，其特征在于所述六铝酸钙的Al2O3含量≥89wt%，CaO含量≥8wt%；所述六铝酸钙的颗粒级配是：粒径小于6mm且大于等于3mm占六铝酸钙的30~40wt%，粒径小于3mm大于等于1mm占六铝酸钙的60~70wt%。3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉用六铝酸钙/碳化硅浇注料的制备方法，其特征在于所述碳化硅的SiC含量≥98wt%；所述碳化硅的颗粒级配是：粒径小于1mm且大于等于0.088mm占碳化硅的40~60wt%，粒径小于0.088mm占碳化硅的20~30wt%，粒径小于0.044mm占碳化...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾华志，陈定，黄奥，张美杰，白晨，李洪明，邵志君，
申请(专利权)人：武汉科技大学，宜兴市炉顶密封工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42