基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料、涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料、涂层及其制备方法。其技术方案是：所述基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料是以预处理铬化工渣混合粉、废镁铬砖细粉、含硼玻璃粉、熔融石英、广西白泥、钠水玻璃粉、羧甲基纤维素钠为原料，将所述原料和去离子水混合，球磨，制得基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料；将基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料涂覆至工业窑炉耐火材料表面，自然干燥，于1100～1400℃条件下热处理，制得基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂层。本发明专利技术制备的基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料和用该涂料制备的涂层不仅在1000℃以上环境中使用寿命长，且在0.75～2.5μm波段红外发射率高，窑炉辐射换热能力强。换热能力强。换热能力强。

【技术实现步骤摘要】
基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料、涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于高发射率红外辐射涂料、涂层
尤其是涉及一种基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料、涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，国内外高温行业用工业窑炉能源消耗巨大，占工业总能耗的60％以上。而在大于800℃的高温环境下，热量的传递以辐射传热为主。工业窑炉在使用过程中，温度长时间超过1000℃。因此，强化辐射传热能够最大限度地提升窑炉热效率，实现窑炉节能。现有的工业窑炉炉壁多是铝硅制耐火砖或者浇注料砌成，这些材料在0.75～2.5μm的近红外波段的发射率仅为0.25～0.5，因此，为强化窑炉辐射换热能力，提升能源利用率，在窑炉炉壁上涂覆高发射率红外辐射涂层已为科技人员所关注。
[0003]“一种复合红外辐射涂料及其制备方法和一种红外辐射涂层”(CN103305040A)专利技术，该技术以稳定尖晶石结构的复合粉料、刚玉粉、气相法白炭黑等为原料，制得的红外辐射涂料虽高温稳定性好、且全波段辐射率能稳定在0.9以上，但是高发射率没有涉及高温使用中起主导作用的0.75～2.5μm近红外波段，在超过1000℃的窑炉中节能效果不明确。
[0004]“一种耐超高温红外辐射粉末、涂层及其制备方法”(CN 109554658A)专利技术，以HfO2和HfC粉为主要原料，经过喷雾造粒、高温焙烧得到耐超高温红外辐射粉末，采用等离子喷涂法制备的耐超高温红外辐射涂层虽发射率高和能在高温环境下使用，但HfO2和HfC粉价格昂贵，且等离子喷涂法喷涂工艺复杂，对喷涂材料的要求高，不利于工业中大规模生产。
[0005]“一种工业窑炉用高性能红外辐射涂层”(CN 107474723 A)，以石墨烯的氧化锆包覆物为辐射改良剂制得红外辐射涂层，该红外辐射涂层虽红外辐射率较高和耐火温度较高，但由于大部分工业窑炉很难做到隔绝空气，该红外辐射涂层中的石墨烯极易氧化，一旦氧化，其辐射率迅速衰减，无法在工业窑炉中长期使用。
[0006]另外，铬化工行业无钙焙烧工艺制备重铬酸钠产生的残渣，经干法解毒后得到的解毒残渣虽有一部分被用到玻璃、建材等领域，但其利用率低；而大部分的干法解毒残渣被填埋处理，不仅造成了较大的浪费，且被填埋处理的干法解毒残渣中有少量Cr
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会随雨水溶渗、流失、渗入地表，从而污染地下水，也污染了江河、湖泊，进而危害农田、水产和人体健康。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种成本低廉和工艺简单的基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料、涂层的制备方法，用该方法制备的基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料和用其制备的基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂层不仅在1000℃以上环境中使用寿命长，且在0.75～2.5μm波段具有高红外发射率，能提高窑炉辐射换热能力。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0009]所述基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料的原料及其含量：
[0010][0011]所述预处理铬化工渣混合粉的制备方法：将干法解毒的残渣磨至粒径＜74μm，得到解毒后的铬化工渣粉；按所述解毒后的铬化工渣粉∶碳质原料的质量比为100∶5～10，将所述解毒后的铬化工渣粉与所述碳质原料混合，再于40～100MPa条件下压制成坯；然后在1050～1350℃条件下保温3～6h，随炉自然冷却，破碎，筛分，制得预处理铬化工渣混合粉。所述预处理铬化工渣混合粉粒径＜74μm。
[0012]所述干法解毒的残渣是：对铬化工行业采用无钙焙烧工艺制备重铬酸钠产生的残渣经干法解毒后得到的残渣；所述解毒后的铬化工渣粉：Fe2O3含量≥40％；MgO+Al2O3+Cr2O3含量≥25％。
[0013]所述废镁铬砖细粉：MgO含量≥50％，Cr2O3含量≥15％，Fe2O3含量≤15％，Al2O3含量≤6％，MgO+Cr2O3+Fe2O3+Al2O3含量≥85％；废镁铬砖细粉的平均粒径小于45μm。
[0014]所述含硼玻璃粉的B2O3含量≥8wt％；含硼玻璃粉的平均粒径小于45μm。
[0015]所述熔融石英的SiO2含量≥95wt％；熔融石英的平均粒径小于45μm。
[0016]所述广西白泥：SiO2含量≥60wt％，Al2O3含量≤30wt％；广西白泥的平均粒径小于45μm。
[0017]所述钠水玻璃粉的Na2O含量≥45wt％；钠水玻璃粉的平均粒径小于45μm。
[0018]所述羧甲基纤维素钠为分析纯，羧甲基纤维素钠的粘度为950～1200Pa
·
s。
[0019]所述碳质原料为炭黑和石油焦中的一种或两种，所述碳质原料的平均粒径小于45μm。
[0020]所述基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料的制备方法是：按所述基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料的原料及其含量配料，得到原料；再按所述原料∶去离子水的质量为100∶50～72，向所述原料中加入去离子水，在行星球磨机中球磨0.5～2h，制得基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料。
[0021]所述行星球磨机中的磨球为刚玉球，球料比为2～4∶1。
[0022]所述基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂层的制备方法是：将所述的基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料涂覆至工业窑炉耐火材料表面，自然干燥12～24h，然后于1100～1400℃条件下热处理1～4h，制得基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂层。
[0023]由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0024]本专利技术采用的干法解毒的残渣主要成分为Fe2O3、MgO、Al2O3和Cr2O3，但其中部分铬仍然以重铬酸钠等形式存在，依然存在六价铬的污染问题。本专利技术将干法解毒的残渣与碳质原料混合均匀后压制成素坯，再将素坯在1050～1350℃烧成，制得预处理铬化工渣混合粉。一方面碳质原料在高温下会营造还原气氛，不仅可以还原重铬酸钠，能对干法解毒的残渣彻底解毒，消除六价铬污染，且能还原部分Fe2O3，使其中一部分Fe
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转变成Fe
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；另一方面，干法解毒的残渣中主要化学成分为Fe2O3、MgO、Al2O3及Cr2O3在1050～1350℃烧结后能够形成复杂的混合尖晶石(其中MgAl2O4、MgCr2O4为正尖晶石，MgFe2O4和Fe3O4为反尖晶石)，再加上新还原生成的可以Fe
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取代部分Mg
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，这使得所得的混合尖晶石中出现大量的晶格畸变与晶格缺陷，这些晶格畸变与晶格缺陷在高温时促进晶格振动增强和瞬时偶极矩的变化，大幅度提升了基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料(以下简称“红外辐射涂料”)和用该红外辐射涂料制得的基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂层(以下简称“红外辐射涂层”)在0.75～2.5μm波段的红外辐射性能。
[0025]本专利技术采用的废镁铬砖细粉主要化学成分同样为MgO、Fe2O3、Al2O3及Cr2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料，其特征在于，所述基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料的原料及其含量：所述预处理铬化工渣混合粉的制备方法：将干法解毒的残渣磨至粒径＜74μm，得到解毒后的铬化工渣粉；按所述解毒后的铬化工渣粉∶碳质原料的质量比为100∶5～10，将所述解毒后的铬化工渣粉与所述碳质原料混合，再于40～100MPa条件下压制成坯，然后在1050～1350℃条件下保温3～6h，随炉自然冷却，破碎，筛分，制得预处理铬化工渣混合粉；所述预处理铬化工渣混合粉粒径＜74μm；所述干法解毒的残渣是：对铬化工行业采用无钙焙烧工艺制备重铬酸钠产生的残渣经干法解毒后得到的残渣；所述解毒后的铬化工渣粉：Fe2O3含量≥40％；MgO+Al2O3+Cr2O3含量≥25％。2.根据权利要求1所述的基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料，其特征在于所述废镁铬砖细粉：MgO含量≥50％，Cr2O3含量≥15％，Fe2O3含量≤15％，Al2O3含量≤6％，MgO+Cr2O3+Fe2O3+Al2O3含量≥85％；废镁铬砖细粉的平均粒径小于45μm。3.根据权利要求1所述的基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料，其特征在于所述含硼玻璃粉的B2O3含量≥8wt％；含硼玻璃粉的平均粒径小于45μm。4.根据权利要求1所述的基于铬化工渣的高发射率红外辐射涂料，其特征在于所述熔融石英的SiO2含量≥95wt％；熔融石英的平均粒径小于45μm。5.根据权利要求1所述的基于铬化工渣的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑绍柏，王光阳，孙义燃，李亚伟，王庆虎，朱天彬，廖宁，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：