一种焦炉保护板与炉门框之间腔体密封填充料制造技术

本发明专利技术提供了一种新型的无机‑无机复合浆料，所述无机‑无机复合浆料包括以下质量比的原料，基体材料:填料:分散相添加剂为1～1.6:1.2～2.3:0.003～0.03；所述基体材料为纳米级硅溶胶，所述填料选自氧化铝、二氧化硅、耐火泥及滑石粉的一种或几种，所述分散相添加剂选自硅烷偶联剂、纤维素类物质中的一种或几种。通过注浆方式将所述无机‑无机复合浆料填充焦炉保护板与炉门框之间的腔体，能够提高焦炉保护板与炉门框之间的密封程度，降低炉门框冒烟和无组织排放，改善焦炉环境，同时起到缓冲焦炉机车摘挂炉门时对炉墙的撞击力作用。

A cavity sealing filler between the protection plate and the door frame of the coke oven

【技术实现步骤摘要】
一种焦炉保护板与炉门框之间腔体密封填充料
本专利技术属于新材料
，具体涉及一种新型无机-无机复合浆料，其制备方法及其应用。
技术介绍
炼焦过程中煤在炭化室内隔绝空气被加热，经历干燥脱水、热裂解、半焦化和焦化，整个干馏过程都伴有荒煤气的产生，尤其在干馏的前期和中期荒煤气的发生量较大。炼焦干馏过程中，如果焦炉炉体炭化室区域不严密，将造成荒煤气溢散，即日常生产过程中所说的焦炉炉体冒烟，不仅造成产品损失，还严重影响焦炉环境，造成污染。焦炉由硅砖和粘土砖等耐火材料采用硅火泥砌筑而成，为保证焦炉炉体严密和完整性，采用钢柱、保护板、纵横拉条和大小弹簧等护炉铁件对炉体进行保护性加固。炉体外侧分别是保护板、钢柱和大弹簧。焦炉炉门是指启闭焦炉炭化室两端炉口的焦炉附属设备，当炉门关闭时，炭化室与大气隔绝，便于炭化室内煤被干馏成焦炭；打开时，推焦杆得以推出焦炭。为了便于炉门能挂在炭化室炉口，炉口位置设有炉门框，采用勾脚螺栓固定在保护板上。为避免焦炉机车摘取炉门时对焦炉炉墙造成冲击而损坏炉墙，在保护板与炉门框之间留有约10mm的空腔，空腔内侧与外侧均填有20mm的陶瓷纤维绳，起到密封与缓冲焦炉机车摘挂炉门时对炉墙的撞击力。因焦炉炉门框与保护板空腔部位温度可达600-800℃，当焦炉运行15年以上，长期的高温、较大的机械压力和振动以及石墨和焦油沉积等原因，使该部位填充的陶瓷纤维绳发生严重损坏，表现形式：(1)被烧损或粉化造成缺失；(2)结满石墨或焦油，形成硬块。陶瓷纤维绳的严重损坏，造成炉门框与保护板之间出现较大空洞，使其密封性能下降，因而易造成荒煤气通过保护板与炉门框之间的空腔溢出，造成炉门框冒烟。关于耐高温密封材料国内外百花齐放，但大多都是有机树脂为主，在无机填料方面仍旧是个空白。英国Laty国际公司研制的Hephaistos密封材料，用氧化铝与二氧化硅纤维制造，具有很好的化学稳定性，不易被侵蚀；抗热冲击和抗振的性能好，可承受1260℃的高温。但该种产品用于替代传统石棉纤维，为固体纤维材料，不适合焦炉保护板与炉门框之间腔体灌浆使用。北京航空材料研究院以有机硅树脂为基料,把铝粉与云母粉作为填料，制备出了耐500℃高温的密封材料，该材料在经过500℃×36h的老化实验后，其密封压力≥1.0MPa；以有机硅树脂为基料,云母粉、滑石粉、硅微粒、氧化铝为填料制备了耐800℃高温的密封材料，该材料经800℃×36h老化后，其密封压力≥2.5MPa。但该种材料属于溶剂型材料，高温后一方面溶剂挥发，另一方面发生炭化，因此高温后固体的残余率低，且价格较贵，成本较高。焦炉目前使用的耐材浆料和密封料主要有硅火泥、粘土火泥以及陶瓷纤维粉、硅藻土粉等，基本都是通过抹补方式施工，粘土火泥为主的灌浆料，流动性差，且高温烧结之后易板结开裂。
技术实现思路
针对炉门框冒烟的原理以及该部位的环境特征，本专利技术提供了一种新型无机-无机复合浆料，主要用于填充焦炉保护板与炉门框之间的腔体，提高焦炉保护板与炉门框之间的密封程度，同时起到缓冲焦炉机车摘挂炉门时对炉墙的撞击力作用。因此，用于该部位的填充料，必须具有自烧结、自膨胀、耐高温、多孔状、多弹性等功能特征。所述无机-无机复合浆料包括以下质量比的原料，基体材料:填料:分散相添加剂为(1～1.6):(1.2～2.3):(0.003～0.03)；进一步优选为1:(1.2-2.0):(0.008-0.012)；所述基体材料为纳米级硅溶胶，所述填料选自氧化铝、二氧化硅、耐火泥及滑石粉的一种或几种，所述分散相添加剂选自硅烷偶联剂、纤维素类物质中的一种或几种。所述硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷(A151)、乙烯基三甲氧基硅烷(A171)、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷(A172)中的一种或几种；所述填料选自亚微米级和超微米级的氧化铝、亚微米级和超微米级的二氧化硅、耐火泥及亚微米级和超微米级的滑石粉的一种或几种；所述纤维素类物质选自甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素或羧甲基纤维素中的一种或几种；进一步优选为羟乙基纤维素或羧甲基纤维素；优选地，所述纳米级硅溶胶中SiO2的含量为20wt.％～40wt.％，优选地，所述纳米级硅溶胶的pH值为8.5～10.5，优选地，所述纳米级硅溶胶的固体颗粒物平均粒径为0.150～0.180μm，优选地，所述纳米级硅溶胶粒径范围在0.04～39.81μm。优选地，所述填料为氧化铝、二氧化硅和滑石粉的混合物，进一步优选地，所述氧化铝、二氧化硅粉和滑石粉的质量比为(10～12):(4～8):(1～3)；优选地，所述分散相添加剂为硅烷偶联剂和纤维素类物质的混合物，其中，硅烷偶联剂和纤维素类物质的质量比为1:(0.25～0.60)。所述的新型无机-无机复合浆料，灌入焦炉保护板与炉门框之间的空腔，具有自烧结、自膨胀、耐高温、多孔状、多弹性等功能特征。本专利技术另一方面提供了制备所述无机-无机复合浆料的方法，所述方法包括以下步骤：(1)按配方比例称取原料，将分散相添加剂加入到基体材料中；(2)将填料加入步骤(1)所得材料中，边加入边搅拌，得无机-无机复合浆料。优选地，步骤(1)中，当分散相添加剂为纤维素类物质时，先将其配成纤维素类物质的水溶液，再加入到基体材料中；所述水溶液的中纤维素类物质的总质量分数为10wt.％。本专利技术另一方面提供了所述无机-无机复合浆料的应用，所述应用为通过注浆方式将所述无机-无机复合浆料填充焦炉保护板与炉门框之间的腔体。有益效果本专利技术专利涉及的焦炉新型密封材料，为一种流动性较好、固含量较高的新型无机-无机复合浆料，在700-800℃高温环境下，具有自烧结、自膨胀、耐高温、多孔状、多弹性等功能特征。通过注浆方式填充焦炉保护板与炉门框之间的腔体，可以提高焦炉保护板与炉门框之间的密封程度，降低炉门框冒烟和无组织排放，改善焦炉环境，同时起到缓冲焦炉机车摘挂炉门时对炉墙的撞击力作用。具体实施方式实施例1无机-无机复合浆料的配方选择(1)基体材料的选择因专利技术涉及的材料应用于焦炉保护板与炉门框之间空腔环境决定，选定的基体材料需要较好的流动性和分散性，化学性质稳定，不轻易反应，同时耐高温和灼烧，所以本专利技术选择了以纳米级硅溶胶作为基体材料。所选择纳米级硅溶胶中，SiO2的含量为20wt.％～40wt.％，保证硅溶胶受热而水份蒸发后，胶体粒子形成多孔状物质，并牢固地附着在物体表面，粒子间形成硅氧结合，是很好的粘合剂；熔点低于1000℃，具有低温自烧结特性；以氢氧化钠调节其pH值，pH值控制为8.5～10.5，具体性能指标如表1。表1硅溶胶性能要求(2)填料的选择为了保证以纳米级硅溶胶作为基体材料的浆料在添加填料之后的流动性好，不易沉降，抗龟裂性、稳定性、分散性、填料与基体材料两相融合性好，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无机-无机复合浆料，其特征在于，所述无机-无机复合浆料包括以下质量比的原料，基体材料:填料:分散相添加剂为(1～1.6):(1.2～2.3):(0.003～0.03)；/n所述基体材料为纳米级硅溶胶，/n所述填料选自氧化铝、二氧化硅、耐火泥及滑石粉的一种或几种，/n所述分散相添加剂选自硅烷偶联剂、纤维素类物质中的一种或几种。/n

【技术特征摘要】
1.一种无机-无机复合浆料，其特征在于，所述无机-无机复合浆料包括以下质量比的原料，基体材料:填料:分散相添加剂为(1～1.6):(1.2～2.3):(0.003～0.03)；
所述基体材料为纳米级硅溶胶，
所述填料选自氧化铝、二氧化硅、耐火泥及滑石粉的一种或几种，
所述分散相添加剂选自硅烷偶联剂、纤维素类物质中的一种或几种。


2.如权利要求1所述的无机-无机复合浆料，其特征在于，
所述硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的一种或几种。


3.如权利要求1所述的无机-无机复合浆料，其特征在于，所述纤维素类物质选自甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素或羧甲基纤维素中的一种或几种。


4.如权利要求3所述的无机-无机复合浆料，其特征在于，所述纤维素类物质为羟乙基纤维素或羧甲基纤维素。


5.如权利要求1所述的无机-无机复合浆料，其特征在于，所述填料为氧化铝、二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹银平，马寅元，倪升起，程乐意，李勇，许永跃，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31