結(jié)合劑與添加劑對高爐耐火涂料性能影響

高爐爐頂直立段、升管、重力除塵裝置中設(shè)計使用耐火噴涂料，由于交貨時間和工期緊張，根據(jù)耐火噴涂料指標(biāo)要求，著重考慮耐火噴涂料的強(qiáng)度和施工性能，經(jīng)多次實(shí)際噴涂模擬實(shí)驗(yàn)，最終找出了結(jié)合劑和添加劑的有效組合方法。

1.原料。根據(jù)耐火噴涂料的指標(biāo)要求，考慮噴涂效果和可修理時間的控制范圍，選用山東優(yōu)質(zhì)焦寶石為骨料，粒度分別為5～3mm、3～1mm、1～0mm.基質(zhì)部分采用焦寶石325號粉，結(jié)合劑采用礬土水泥和黏土，添加劑主要分為減水劑、促凝劑和緩凝劑。

2.試驗(yàn)方法。①回彈率測定：首先在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)根據(jù)不同的配方，用小攪拌機(jī)攪拌3千克，攪拌至一定黏性后，用手抓料甩至帶錨固釘?shù)陌朊滓姺降匿摪迳?，簡易判斷各配方的黏結(jié)效果，然后根據(jù)黏結(jié)情況，選取各種不同的配方，試配300千克耐火噴涂料進(jìn)行廠內(nèi)模擬試噴。②強(qiáng)度測定：用實(shí)驗(yàn)室攪拌的3千克噴涂料搗制出3個長方體試樣，經(jīng)脫模、養(yǎng)護(hù)處理，進(jìn)行物理性能檢驗(yàn)。

3.分析與討論。①結(jié)合劑加入量對耐火噴涂料性能的影響。在一定范圍內(nèi)，增加礬土水泥量提高了耐火材料的強(qiáng)度，但是當(dāng)水泥量達(dá)到一定量時，強(qiáng)度已經(jīng)足夠滿足指標(biāo)和使用要求，并且水泥加入量達(dá)到一定量時，由于所需加水量有增大的趨勢，從而強(qiáng)度增加不明顯，并且水泥量的加大，導(dǎo)致噴涂料的凝結(jié)時間急劇加快，影響材料噴補(bǔ)后的修補(bǔ)性能，即噴補(bǔ)料硬化過快，難以進(jìn)行噴補(bǔ)表面的平整修復(fù)，可能導(dǎo)致噴補(bǔ)表面過于粗糙，影響其耐沖刷性能。研究結(jié)果表明，不加黏土?xí)r，用手甩料時無黏結(jié)性能，隨著黏土加入量的增加，黏結(jié)性能逐漸變好；當(dāng)加入量為3%時，噴涂料具有非常好的黏結(jié)性能，考慮到黏土加入量對高溫線變化有較大的負(fù)面影響，最終選擇加入3%的黏土量。②外加劑加入量對耐火噴涂料性能的影響。隨著減水劑加入量的增大，耐火噴涂料所需加水量具有逐漸下降的趨勢，但減水劑在降低加水量的同時，也會降低耐火噴涂料的黏結(jié)性能；當(dāng)減水劑加入達(dá)到一定量，在進(jìn)行小實(shí)驗(yàn)時，耐火噴涂料無法黏結(jié)于簡易鐵板上；在模擬噴補(bǔ)時，即產(chǎn)生噴涂坍塌墜落現(xiàn)象。③緩凝劑和促凝劑加入量對耐火噴涂料性能的影響。緩凝劑和促凝劑的主要作用是控制耐火噴涂料的硬化時間，即噴涂后表面可修補(bǔ)時間和最終硬化時間與強(qiáng)度。在模擬噴涂實(shí)驗(yàn)中，噴涂表面具有5個小時左右進(jìn)行噴涂后的表面平整，并且最終硬化時間一般在10個小時左右，強(qiáng)度效果良好，用錘子擊打噴涂表面時，感覺材料強(qiáng)度比較好。其他組合，在緩凝劑不加或加入量過少時，材料硬化太快，容易喪失表面修補(bǔ)性能，同時噴涂料快速硬化后，水泥無法進(jìn)一步水化，影響最終強(qiáng)度。

根據(jù)耐火噴涂料的指標(biāo)要求，研究得出以下結(jié)論：①采取水泥和黏土的復(fù)合，當(dāng)水泥和黏土加入量均為3%時，耐火噴涂料可以獲得比較符合實(shí)際要求的強(qiáng)度和噴涂黏結(jié)性能。②采用聚合磷酸鹽可以適當(dāng)降低材料的加水量，但加入量過大容易使材料產(chǎn)生噴涂坍塌。經(jīng)研究認(rèn)為，聚合磷酸鹽加入量為0.2%比較合適。③緩凝劑和促凝劑復(fù)合，可以控制耐火噴涂料的表面修補(bǔ)時間、最終硬化時間及最終硬化強(qiáng)度，當(dāng)緩凝劑加入量為0.3%、促凝劑加入量為0.02%復(fù)合時，可以獲得滿意的噴涂施工控制效果。④由于耐火噴涂料實(shí)際模擬噴涂試驗(yàn)工作量非常龐大，而通過小型實(shí)驗(yàn)可以判斷模擬噴涂試驗(yàn)的可行性，確定出一種高爐耐火噴涂料的研究方法，從而極大地提高耐火噴涂料產(chǎn)品的研究開發(fā)效率。