專利名稱：：抗裂不定形耐酸澆注料、抗裂耐酸保溫防護層及其制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種用于節(jié)能、環(huán)保、冶金、化工領域，需要保溫，同時又有液體酸腐蝕的設備或裝置所用的不定形澆注料，尤其涉及一種具有抗裂抗?jié)B性能的不定形澆注料。本發(fā)明還涉及一種使用不定形澆注料所形成的抗裂耐酸保溫防護層。本發(fā)明還涉及上述抗裂耐酸保溫防護層的制造方法。
背景技術：
：在焚硫制S(^生產中，尾部煙氣熱量回收時，當溫度到達露點以下，將產生硫酸凝結，凝結的硫酸濃度為93%，一般露點溫度在220°C。濃硫酸在50°C以上時對鋼材有較大的腐蝕，所以煙氣余熱回收裝置中的換熱管采用搪瓷管制作，裝置的外殼內表面采用澆注料形成保溫隔熱層，保證外殼溫度低于50°C。在煙氣熱能回收中，同樣存在煙氣露點腐蝕，一般凝結的硫酸濃度在80%以上。為解決這類設備外殼的保溫和腐蝕問題，通常的方法，均是在該設備外殼的內表面上均勻澆注耐酸保溫澆注料進行固化養(yǎng)護，以形成耐酸保溫層。例如ZL03121900.4所公開的一種防水型耐酸耐熱輕質隔熱澆注料及其制造方法，其澆注料主要由耐酸耐熱的無機輕集料顆粒1.29-7.74%(重量)、耐酸耐熱粉料0.77-4.58%(重量)、耐酸耐熱結合劑1.00-4.52%(重量)及外加劑0.13-0.94%(重量)組成，將各種原料按上述配比稱重，經機械或人工攪拌均勻、澆注振搗成型，1-5天拆模，自然干燥養(yǎng)護，獲得體積密度為700-1800kg/m強度為5MPa-25MPa的不同種類與用途的防水型耐酸耐熱輕質隔熱澆注料層。該澆注料層主要用作煙氣通道內襯，以加強煙囪的氣密性及防腐抗裂能力，同時降低了煙囪自重，節(jié)省材料及施工費用。但是，上述現有的澆注保溫層為了實現良好的保溫性能，同時盡可能減輕設備整體重量，通常在澆注中使用大量多孔材料，一但酸液滲入，則將增加保溫層導熱系數，降低保溫性能，并無法防止設備外殼腐蝕。
發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題之一，是提供一種可適用于節(jié)能、環(huán)保、冶金、化工等多領域，具有耐酸、耐高溫及抗裂性能的不定形澆注料。本發(fā)明所述抗裂不定形耐酸澆注料，包括粘結劑、固化劑及充填料，所述澆注料加入玻璃纖維紗作為抗裂增強材料。本發(fā)明要解決的第二個技術問題，是提供一種可適用于節(jié)能、環(huán)保、冶金、化工等多領域，具有耐酸、耐高溫及抗裂、抗?jié)B性能的防護層。本發(fā)明所述抗裂耐酸保溫防護層，包括保溫層和密實層；所述保溫層由如下所述的第一抗裂不定形耐酸澆注料澆注形成，所述密實層由如下所述的第二抗裂不定形耐酸澆注料澆注形成。本發(fā)明所述的第一抗裂不定形耐酸澆注料，所述粘結劑為水玻璃，其模數為M2.6-3.0;所述固化劑為粉狀氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁，其粒度為小于100目；所述充填料為輝綠巖粉，其粒度小于200目；所述玻璃纖維紗的直徑為0.2-1.5mm，長度為15_50mm;澆注料中還包括粒度為5-40mm的不規(guī)則顆粒狀粘土多孔陶粒，以及粒度為l_5mm的膨脹珍珠巖顆粒；所述各材料配比為以水玻璃為1份重量，粉狀氟硅酸鈉為0.12-0.17，或縮合磷酸鋁為0.05-0.07，輝綠巖粉為l-3，不規(guī)則顆粒狀粘土多孔陶粒為2-4，膨脹珍珠巖顆粒為0.3-1.0，玻璃纖維紗為0.02-0.06。本發(fā)明所述的第二抗裂不定形耐酸澆注料，包括水玻璃，其模數為M2.6-3.0;粉狀氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁，其粒度為小于100目；石英砂，其粒度為l-5mm，以及輝綠巖粉，其粒度小于200目；玻璃纖維紗，其直徑為0.2-1.5mm，長度為15_50mm;所述各材料配比為以水玻璃為l份重量，粉狀氟硅酸鈉為O.12-0.17.，或縮合磷酸鋁O.05-0.07，石英砂為2-4，輝綠巖粉為2-4，玻璃纖維紗為0.02-0.06。作為進一步改進，上述抗裂耐酸保溫防護層在所述密實層上還有第二層密實防護層；所述密實防護層由如下第三澆注料澆注形成模數為M2.6-3.0的水玻璃，粒度小于100目的粉狀氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁，以及粒度小于200目的輝綠巖粉，含量至少為98%的糠醇。各材料配比為以水玻璃為1份重量，粉狀氟硅酸鈉為0.12-0.17.，或縮合磷酸鋁為0.05-0.07，輝綠巖粉為2-4，糠醇為0.02-0.06。本發(fā)明用水玻璃為粘結劑，以氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁粉為固化劑，以陶粒和珍珠巖粒為保溫材料，以輝綠巖粉和石英砂為充填料，并加玻璃纖維紗作為增強材料，糠醇為改性劑制作成具有抗裂能力不定形耐酸保溫材料。其采用了玻璃纖維紗增強材料，可有效阻止微裂紋進一步擴大，使其在急冷急熱環(huán)境中具有較好的抗裂能力，并可耐除氫氟酸以外的各種濃度的硫酸、鹽酸等無機酸和有機酸，同時具有良好的保溫性能，耐溫可達500°C。其次，本發(fā)明分別采用第一澆注料和第二澆注料形成保溫防護多層結構，使其中的密實層有效防止酸液滲透，保溫層起到保溫隔熱功能，可以使保溫防護層在保持較低體積密度前提下，實現足夠的保溫防護雙重功能。本發(fā)明所述第一澆注料所形成的保溫層性能如下1.體積密度(kg/m3):800-14002.耐壓強度(MPa)5-83.導熱系數350°C(W/mK):0.20-0.35本發(fā)明所述第二澆注料所形成的密實層性能如下1、體積密度(kg/m3):1700-21002、耐壓強度(MPa):25-353、導熱系數350。C(W/m*K):0.90-0.984、吸水率％:5.4-7.3本發(fā)明所述第三澆注料所形成的密實層性能如下1、體積密度(kg/m3):2050-12502、耐壓強度(MPa):35-453、導熱系數350°C(W/mK):1.06-1.174、吸水率％:0.9-0.3本發(fā)明將保溫和抗?jié)B分開，形成三層結構，各盡其責，較好的保證了澆注材料的各項性能。本發(fā)明要解決的第三個技術問題，是提供上述抗裂耐酸保溫防護層的制作方法。本發(fā)明所述的抗裂耐酸保溫防護層的方法，包括以下步驟[OO32](1)先澆注保溫層，包括A、首先將氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁、輝綠巖粉、陶粒和珍珠巖粒按如權利要求3所述的重量比例混合均勻，玻璃纖維紗和水玻璃另行按權利要求3所述重量比例混合均勻；B、上述二組材料混合均勻后，再相互混合均勻；C、混合均勻后，立即澆注，并在固化前完成施工；(2)待保溫層硬化后，再澆注密實層，包括A、同樣將氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁、輝綠巖粉和石英砂按如權利要求2所述的重量比例混合均勻，玻璃纖維紗和水玻璃另行按如權利要求2所述的重量比例混合均勻；B、上述二組材料混合均勻后，再相互混合；C、混合均勻后，立即澆注或膩于保溫層表面；并在固化前完成施工。該層厚度大于50mm。(3)待第一層密實層硬化后，再澆注第二層密實防護層，包括A、同樣將氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁、輝綠巖粉和按如權利要求5所述的重量比例混合均勻，水玻璃和糠醇另行按如權利要求5所述的重量比例混合均勻；B、上述二組材料混合均勻后，再相互混合；C、混合均勻后，立即澆注或膩于保溫層表面；并在固化前完成施工。該層厚度大于10mm。(4)固化24小時后，用40%硫酸每隔8小時涂刷表面1次，共涂刷4次；在15°C以上，至少養(yǎng)護14天。使用本發(fā)明所述澆注材料形成的保溫防護層，可耐除氫氟酸以外的各種濃度的硫酸、鹽酸等無機酸和有機酸，同時具有良好的保溫性能，耐溫可達50(TC。因其采用了玻璃纖維紗增強材料，可有效阻止微裂紋擴大，使其在急冷急熱環(huán)境中具有較好的抗裂能力。圖1是本發(fā)明所述抗裂耐酸保溫防護層結構示意圖。具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明所述抗裂耐酸保溫防護層包括依次敷設在所保溫防護對象板層1上的保溫層2和密實層3，在密實層3上還有密實防護層4。保溫層2的厚度根據實際情況決定，保證板層外殼溫度低于50°C即可；密實層3的厚度通常至少為50mm;密實防護層的厚度一般為10-15mm。用于澆注上述保溫層2的第一抗裂耐酸不定型澆注料，可以是以下各實施例實施例1:一種具有抗裂能力的不定形耐酸保溫材料，原料為(1)水玻璃模數為M2.6-3.0;(2)粉狀氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁粒度為小于100目；(3)用粘土燒制的多孔陶粒(不規(guī)則顆粒狀)粒度為5-40mm;[OO54](4)膨脹珍珠巖顆粒粒度為l-5mm;(5)輝綠巖粉粒度小于200目；(6)玻璃纖維紗直徑0.2-1.5mm，長度15-50mm。上述各材料配比以水玻璃為1份(重量)，輝綠巖粉1，粉狀氟硅酸鈉為0.17，或縮合磷酸鋁0.07，不規(guī)則顆粒狀粘土多孔陶粒2，膨脹珍珠巖顆粒0.3，玻璃纖維紗0.02。實施例2:原料組成與實施例1相同，各材料配比以水玻璃為1份(重量)，粉狀氟硅酸鈉為0.17，或縮合磷酸鋁0.07，輝綠巖粉2，不規(guī)則顆粒狀粘土多孔陶粒3，膨脹珍珠巖顆粒O.6，玻璃纖維紗0.03。實施例3:原料組分與實施例1相同，各材料配比以水玻璃為1份(重量)，粉狀氟硅酸鈉為O.16，或縮合磷酸鋁0.07，輝綠巖粉2.5，不規(guī)則顆粒狀粘土多孔陶粒3.5，膨脹珍珠巖顆粒0.8，玻璃纖維紗0.04。實施例4:原料組分與實施例l相同，各材料配比以水玻璃為l份(重量)，粉狀氟硅酸鈉為O.15，或縮合磷酸鋁0.06，輝綠巖粉2.8，不規(guī)則顆粒狀粘土多孔陶粒3.8，膨脹珍珠巖顆粒0.9，玻璃纖維紗0.05。實施例5:原料組分與實施例1相同，各材料配比以水玻璃為1份(重量)，粉狀氟硅酸鈉為0.12，或縮合磷酸鋁0.05，輝綠巖粉3，不規(guī)則顆粒狀粘土多孔陶粒4，膨脹珍珠巖顆粒l.O，玻璃纖維紗O.06。用于澆注上述密實層3的第二抗裂耐酸不定型澆注料，可以是以下各實施例實施例1:一種具有抗裂能力的不定形耐酸保溫材料，原料為(1)水玻璃模數為M2.6-3.0;(2)粉狀氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁粒度為小于100目；(3)石英砂粒度為l-5mm;(4)輝綠巖粉粒度小于200目；(5)玻璃纖維紗直徑0.2-1.5mm，長度15-50mm。所述各材料配比為以水玻璃為1份(重量)，粉狀氟硅酸鈉為0.17，或縮合磷酸鋁0.07，石英砂2，輝綠巖粉2，玻璃纖維紗0.02。實施例2:原料組分與實施例1相同，所述各材料配比為以水玻璃為l份(重量)，粉狀氟硅酸鈉為0.16，或縮合磷酸鋁0.06，石英砂2.5，輝綠巖粉3，玻璃纖維紗0.03。實施例3:原料組分與實施例1相同，所述各材料配比為以水玻璃為l份(重量)，粉狀氟硅酸鈉為0.15.，或縮合磷酸鋁0.055，石英砂3，輝綠巖粉3，玻璃纖維紗0.04。實施例4:原料組分與實施例1相同，所述各材料配比為以水玻璃為l份(重量)，粉狀氟硅酸鈉為0.14，或縮合磷酸鋁0.06，石英砂3，輝綠巖粉3.5，玻璃纖維紗0.05。實施例5:原料組分與實施例1相同，所述各材料配比為以水玻璃為l份(重量)，粉狀氟硅酸鈉為0.12，或縮合磷酸鋁0.05，石英砂4，輝綠巖粉4，玻璃纖維紗0.06。用于澆注上述密實防護層4的第三抗裂耐酸不定型澆注料，可以是以下各實施例實施例1:一種具有抗裂能力的不定形耐酸保溫材料，原料為(1)水玻璃模數為M2.6-3.0;(2)粉狀氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁粒度為小于100目；[OO78](3)輝綠巖粉粒度小于200目；(4)糠醇含量大于98%。所述各材料配比為以水玻璃為1份(重量)，粉狀氟硅酸鈉為0.17，或縮合磷酸鋁0.07，輝綠巖粉為2，糠醇為0.02。實施例2:原料組分與實施例1相同，所述各材料配比為以水玻璃為l份(重量)，粉狀氟硅酸鈉為0.16，或縮合磷酸鋁0.06，輝綠巖粉為3，糠醇為0.03。實施例3:原料組分與實施例1相同，所述各材料配比為以水玻璃為l份(重量)，粉狀氟硅酸鈉為0.15.，或縮合磷酸鋁0.055，輝綠巖粉為3，糠醇為0.04。實施例4:原料組分與實施例1相同，所述各材料配比為以水玻璃為l份(重量)，粉狀氟硅酸鈉為0.14.，或縮合磷酸鋁為0.06，輝綠巖粉3.5，糠醇為0.05。實施例5:原料組分與實施例1相同，所述各材料配比為以水玻璃為l份(重量)，粉狀氟硅酸鈉為0.12.，或縮合磷酸鋁為0.05，輝綠巖粉4，糠醇為0.06。經實測，使用上述各實施例澆注材料形成的保溫防護層，其性能如表1所示表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>上述原材料中，水玻璃可用鈉水玻璃或鉀水玻璃，模數為2.6-3.0。固化劑采用氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁均可，粒度要求小于IOO目?？s合磷酸鋁更加環(huán)保，并且性能優(yōu)于氟硅酸鈉。氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁二者選擇其中一種。粘土多孔陶?；蚍Q膨脹粘土陶粒，為高溫燒制的多孔材料，耐酸、耐高溫。膨脹珍珠巖顆粒也是經高溫燒制的多孔材料，耐酸、耐高溫。多孔材料具有良好的隔熱保溫性能。陶粒的粒徑不能單一，最好選擇二種以上的粒徑。例如一種粒徑30-40mm，另一種粒徑5-10mm，可以做到陶粒所占據盡量多的空間；膨脹珍珠巖顆粒小，填充在陶粒的空隙里，保證多孔材料占據更多的空間，這樣材料體積密度會最小，保溫會更好。玻璃纖維紗可選用高硅氧型，Si02含量至少為96%，抗拉強度lOOMPa，其耐熱可達IOO(TC以上。將玻璃纖維紗切成長15-50mm的短紗，先在水玻璃中充分浸泡，使水玻璃滲透到玻璃纖維紗內。這樣玻璃纖維紗不會成為酸液滲透的通道。玻璃纖維紗選用織布和紡紗時的廢紗較為經濟。輝綠巖是一種耐酸、耐高溫材料，采用輝綠巖粉做充填材料，與其它材料相比尺寸變化率小。一般要求輝綠巖粉粒度小于200目。石英砂的主要成分為Si02，耐酸、耐高溫，選擇純度較高的產品，粒度為l-5mm?？反歼x用含量大于98%的產PRo在澆注制作本發(fā)明所述的抗裂耐酸保溫防護層時，可按照以下步驟進行(1)保溫層①首先將氟硅酸鈉(或縮合磷酸鋁)、輝綠巖粉、陶粒和珍珠巖?；旌暇鶆?，玻璃纖維紗先在水玻璃中充分浸泡，并和水玻璃混合均勻，；②上述二組材料混合均勻后，再相互混合；③混合均勻后，立即澆注在對象板層表面。調制的材料必須在固化前完成施工。固化時間為24小時以上。(2)密實層①待保溫層硬化后，再制作密實層；②同樣將氟硅酸鈉(或縮合磷酸鋁)、輝綠巖粉和石英砂混合均勻，玻璃纖維紗先在水玻璃中充分浸泡并和水玻璃混合均勻；③上述二種材料混合均勻后，再相互混合；④混合均勻后，立即澆注或膩于保溫層表面，厚度達50mm以上。⑤最外10-15mm的表面層不加石英砂和玻璃纖維紗，添加糠醇以形成密實防護層。調制的材料必須在固化前使用完畢。固化時間為24小時，固化后用40%硫酸每隔8小時涂刷表面1次，共涂刷4次。在15。C以上，養(yǎng)護14天以上方可運輸或使用。相應制作的環(huán)境溫度應大于5t:，在15t:以上溫度保養(yǎng)14天以上方可運輸或使用。，不可用蒸汽對澆注層直接加熱。本發(fā)明具體用于余熱回收設備時，因余熱回收凝結的酸大部分為濃硫酸。余熱回收設備側面和頂部的凝酸，因為重力的作用會立即流走，不會聚集，所以滲透力不強，相應的密實層有50mm就可以了，但設備底部有酸聚集，必須加密實層保護層，厚度通常要大于10mm。具體保溫層的厚度，可根據材料導熱系數計算決定，保證外殼鋼板溫度小于5(TC即可。本發(fā)明所述的抗裂耐酸保溫防護層，適用溫度范圍約在-2(TC至50(rC，涉及的酸為除氫氟酸和熱磷酸以外的所有任意濃度無機酸和有機酸。權利要求一種抗裂不定形耐酸澆注料，包括粘結劑、固化劑及充填料，其特征在于所述澆注料加入玻璃纖維紗作為抗裂增強材料。2.根據權利要求1所述的抗裂不定形耐酸澆注料，其特征在于所述粘結劑為水玻璃，其模數為M2.6-3.0;所述固化劑為粉狀氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁，其粒度為小于100目；所述充填料包括石英砂，其粒度為l-5mm，以及輝綠巖粉，其粒度小于200目；所述玻璃纖維紗的直徑為0.2-1.5mm，長度為15_50mm;所述各材料配比為以水玻璃為1份重量，粉狀氟硅酸鈉為0.12-0.17.，或縮合磷酸鋁為0.05-0.07，石英砂為2-4，輝綠巖粉為2-4，玻璃纖維紗為0.02-0.06。3.根據權利要求1所述的抗裂不定形耐酸澆注料，其特征在于所述粘結劑為水玻璃，其模數為M2.6-3.0;所述固化劑為粉狀氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁，其粒度為小于100目；所述充填料為輝綠巖粉，其粒度小于200目；所述玻璃纖維紗的直徑為0.2-1.5mm，長度為15-50mm;澆注料中還包括粒度為5-40mm的不規(guī)則顆粒狀粘土多孔陶粒，以及粒度為l_5mm的膨脹珍珠巖顆粒；所述各材料配比為以水玻璃為1份重量，粉狀氟硅酸鈉為0.12-0.17，或縮合磷酸鋁為0.05-0.07，輝綠巖粉為1-3，不規(guī)則顆粒狀粘土多孔陶粒為2-4，膨脹珍珠巖顆粒為0.3-1.0，玻璃纖維紗為0.02-0.06。4.一種抗裂耐酸保溫防護層，其特征在于包括保溫層和密實層；所述保溫層由如權利要求3所述的抗裂不定形耐酸澆注料澆注形成，所述密實層由如權利要求2所述的抗裂不定形耐酸澆注料澆注形成。5.根據權利要求4所述的抗裂耐酸保溫防護層，其特征在于在所述密實層上還有第二層密實防護層；所述密實防護層由如下澆注料澆注形成模數為M2.6-3.0的水玻璃，粒度小于IOO目的粉狀氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁，以及粒度小于200目的輝綠巖粉，含量至少為98%的糠醇；各材料配比為以水玻璃為1份重量，粉狀氟硅酸鈉為0.12-0.17.，或縮合磷酸鋁為0.05-0.07，輝綠巖粉為2-4，糠醇為0.02-0.06。6.—種制造如權利要求4所述的抗裂耐酸保溫防護層的方法，其包括以下步驟(1)先澆注保溫層，包括A、首先將氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁、輝綠巖粉、陶粒和珍珠巖粒按如權利要求3所述的重量比例混合均勻，玻璃纖維紗和水玻璃另行按權利要求3所述重量比例混合均勻；B、上述二組材料混合均勻后，再相互混合均勻；C、混合均勻后，立即澆注，并在固化前完成施工；(2)待保溫層硬化后，再澆注密實層，包括A、同樣將氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁、輝綠巖粉和石英砂按如權利要求2所述的重量比例混合均勻，玻璃纖維紗和水玻璃另行按如權利要求2所述的重量比例混合均勻；B、上述二組材料混合均勻后，再相互混合；C、混合均勻后，立即澆注或膩于保溫層表面；并在固化前完成施工。(3)固化24小時后，用40%硫酸每隔8小時涂刷表面1次，共涂刷4次；在15t:以上，至少養(yǎng)護14天。7.根據權利要求6所述的制造抗裂耐酸保溫防護層的方法，其特征在于還包括以下步驟待密實層硬化后，再澆注第二層密實防護層，包括A、同樣將氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁、輝綠巖粉和按如權利要求5所述的重量比例混合均勻，水玻璃和糠醇另行按如權利要求5所述的重量比例混合均勻；B、上述二組材料混合均勻后，再相互混合；C、混合均勻后，立即澆注或膩于保溫層表面；并在固化前完成施工。全文摘要本發(fā)明提供一種用于余熱回收設備或化工設備的抗裂耐酸不定型澆注料，以及用該澆注料形成的保溫防護層及其制作方法。所述澆注料用水玻璃為粘結劑，以氟硅酸鈉或縮合磷酸鋁粉為固化劑，以陶粒和珍珠巖粒為保溫材料，以輝綠巖粉和石英砂為充填料，以糠醇為改性劑，并加玻璃纖維紗作為抗裂增強材料。所述保溫防護層包括多孔保溫層和密實抗?jié)B層，既起到保溫作用，又防止了酸液的滲透。所述澆注料可耐各種濃度的硫酸、鹽酸等，同時具有良好的抗裂能力，耐溫可達500℃。文檔編號C04B14/42GK101704659SQ20091023226公開日2010年5月12日申請日期2009年12月10日優(yōu)先權日2009年12月10日發(fā)明者徐德新,李來所,楊峻,王明軍,王海燕申請人:南京圣諾熱管有限公司