[发明专利]一种焦炉碳化室涂层材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种焦炉碳化室涂层材料及其制备方法。

背景技术

钢铁行业的炼焦炉炉内壁是由硅砖砌筑而成。在炼焦过程中，由于硅砖的气孔率较高，而且砖与砖连接处有缝隙，在气孔和缝隙处容易吸附石墨，于是在炼焦过程中碳长期沉积在炉墙上而形成坚固的粘附层。在气孔、缝隙及硅砖的破损处沉积石墨层生长速度会增大，形成大块的结碳层，导致推焦困难。在外力作用下强行推焦，易使新的耐火硅砖破损，从而形成恶性循环，最终造成焦炉被迫停产。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种焦炉碳化室涂层材料及其制备方法。

应用在焦炉碳化室的涂层材料不同于一般的陶瓷釉料，发明人发现该涂层材料必须具备以下特性：1、始融温度(始熔点)须高于炼焦时工作温度，以便形成釉，并且在正常炼焦的温度下要固化，形成高温下耐磨的釉面层；2、致密光滑；3、涂层材料与焦炉硅砖有良好的热膨胀匹配性能；4、涂料与硅砖热震稳定性要好。

根据上述要求，发明人经大量实验研究得到焦炉碳化室的涂层材料，包括如下组分制成：SiO₂：50％～65％，Al₂O₃：20％～30％，ZrO₂：2％～10％，BaO：1％～8％，Li₂O：1％～8％，Fe₂O₃：0.05％～0.5％，TiO₂：0.05％～0.5％，K₂O：1％～5％，Na₂O：1％～5％，B₂O₃：1％～5％。以本发明涂层材料总质量含量为100％计，该配方中还可以加入2％～8％的ZnO和/或1～5％的MgO。

上述组方优选包括如下组分制成：SiO₂：55％～60％，Al₂O₃：20％～25％，ZrO₂：3％～7％，BaO：2％～5％，Li₂O：3％～6％，Fe₂O₃：0.1％～0.2％，TiO₂：0.1％～0.2％，K₂O：1％～3％，Na₂O：1％～2％，B₂O₃：1％～2％。以本发明涂层材料总质量含量为100％计，该优选配方中还可以加入3％～5％的ZnO和/或1～4％的MgO。

上述涂层材料的制备方法包括如下步骤：

粉体制备方法1：将各种原料混合后球磨；优选球磨至粉体过100～500目筛，最优选过200～300目筛。该方法中球磨采用的料球比为0.5～3∶1～3，优选2∶1。

上述涂层材料还可以按照以下步骤制成熔块料的粉体，制备方法包括以下步骤：

将各种原料搅拌混合均匀，然后将混合好的粉料加热至温度达到1400～1600℃(优选温度达到1550℃)熔化，再保温1～3小时得到热的玻璃液，然后将热的玻璃液水淬，将水淬后的熔块外加水球磨得到釉浆，当釉浆细度磨至过250目筛，余0.2～0.5％时，将浆体干燥，干燥后的料结成块料，再将块料磨细。优选磨细粉体至过100～500目筛，最优选过200～300目筛。该方法中优选将水淬后的熔块外加原料总重量40～90％水球磨得到釉浆，最优选外加原料总重量70％的水。干燥温度优选100～120℃，最优选110℃。干燥时间为16～30小时，优选为24小时。该方法可节省焦炉时间，适应快速成釉的要求。

上述涂层材料在使用时可制成浆体，可以按照以下步骤制备：将制备好的涂层材料粉体加水搅拌均匀，放置1～3小时后，再次搅拌均匀，过筛。

优选方式为：将制备好的涂料粉体加粉体重量55～65％的水搅拌均匀，放置1～3小时后，再次搅拌均匀至浆体的比重1.6±0.5，过120目筛。该浆料有利于形成良好的釉面质量。使用时可用喷枪进行喷涂。浆体的比重也可以根据现场喷涂的设备进行调整，主要是控制加水量，在喷涂压力允许的情况下，浆体的比重可适当放大。

为了引进涂层材料中的各种化学成分，可选用锂辉石、碳酸锂、锂云母、硅酸锆、氧化锌、碳酸钡、硼砂、长石、高岭土、石英、氧化铝粉、硅微粉等原料作为制釉的原料。