不定形耐火材料之喷射料介绍

发布时间：2022/2/14 17:20:07

高温耐火喷射材料主要由各种耐火颗粒和粉末材料组成。结合剂的含量一般较低，通常含有适量的熔化剂来促进烧结，其中大多数含有少量的水。以高速气流为载体进行喷涂施工的耐火材料称为喷涂耐火材料或喷涂材料，包括用于修复损坏衬里的喷涂材料和用于构建新衬里的喷涂材料。由于喷涂施工不需要架设模板，这种施工方法也被称为无模施工方法，其特点是节省劳动力，施工速度快。

喷射耐火材料可分为两类：冷物料喷射法；熔融物料喷射法。冷物料喷射法是通过含水胶结物将耐火物料附着在喷射衬里上。冷物料喷射法可根据进入喷嘴前的物料润湿程度分为五种：干喷射法；湿（半湿）喷射法；湿喷射法；泥浆喷射法；混合喷射法。熔融物料喷射法（简称熔融法）是通过燃气燃烧获得的高温火焰或等离子弧将耐火物料熔化或半熔融后喷射附着在喷射衬里上，根据热源不同可分为火焰喷射法、等离子体喷射法、飞溅渣法（转炉飞溅渣保护法），根据热源不同可分为火焰喷射法、等离子体喷射法、飞溅渣法（转炉飞溅渣保护法）。

（1）喷涂补充剂。喷涂补充剂由耐火骨料和胶结材料组成。耐火骨料的组成是根据耐火砖的类型和炉内的温度来选择的。胶结材料由水玻璃或聚磷酸盐组成。目前，氧气转炉和电炉用于喷涂补充剂。喷涂方法已从湿法（泥浆法）、半干法、干法向火焰法方向发展。材料从镁、镁钙到镁碳。结合剂从硅酸盐（硅酸钠）转向磷酸盐或磷酸盐加碳结合剂。

（2）喷涂材料。过去，喷涂主要用于轻质喷涂作为保温衬里，已开发出粘土、高铝、刚玉、碱性材料、陶瓷纤维或不锈钢纤维，衬里可设置锚固件。此外，材料已朝着镁和碳的方向发展。喷涂设备包括大烟囱、烟道衬里、连铸中间包和钢包。

不定形材料喷射料的化学性能及应用

根据窑炉可能达到的高使用温度、温度波动范围、炉渣性质和对炉衬性质的要求，选择粒状和粉状材料。当用于涂覆其他炉衬时，材料应与原炉衬相当，化学性质、耐火性、高温强度和变形、线膨胀应相似。通常喷射材料根据粒状和粉状材料进行分类，如高硅、粘土、高铝、铬镁、镁铬、镁、白云石、碳化桂和锆英喷射材料。

喷射材料不仅可以用来在冷态下修建和修复炉衬，还可以涂上保护层，更适合在热态下修复炉衬。在冷态施工中，与浇筑方法相比，施工周期短，高空施工不需要模型和支架，可获得结构致密的结构。除了施工周期短、抢修方便外，由于损坏及时修复，可以延长炉衬的使用寿命，提高生产率，有时降低耐火材料的单一消耗。

喷射材料的附着力是其重要性质之一。就材料而言，影响附着力的主要因素是混合物本身的附着力。因此，任何能提高材料附着力的措施都可以提高附着力，特别是当粘合剂在热态下使用无粘合剂喷雾时，有助于烧结的熔化剂也会对附着力产生影响。

与浇注材料相比，喷涂施工可获得高密度和高强度喷涂层两种施工方法对强度的影响，特别是在室温和中温下。喷涂施工提高了耐火材料的强度，因为喷涂施工可以使混合物的各种颗粒具有高动量，使其连续喷入底层材料中，颗粒堆积紧密，嵌合牢固，形成强组合。

喷射材料的耐腐蚀性与材料有关。与同一材料的浇注料相比，由于喷射施工可以提高结构的密度，因此耐腐蚀性也较高。

若喷射料含水量少，结合剂用量低，其收缩也低于浇注料。

这种材料是修复冶金炉的主要材料。在金属冶炼过程中，由于该材料的广泛使用，及时合理地喷涂冶金炉，显著提高了炉衬的使用寿命。一般来说，炉衬腐蚀面大，热喷涂湿法较好，填充局部严重侵蚀部位，干法较多。此外，在各种工业窑中，该材料作为保护层，喷洒在保护的基础材料上，也具有良好的技术和经济效果。

工业炉用喷射浇注料和泵送浇注料

喷射料是指将混合料和水提前搅拌成可泵送的泥浆，加入喷射器，通过软管输送到喷嘴，用压缩空气将速凝剂输送到喷嘴（加热炉顶部的泵送浇注料不需要加入速凝剂），喷射到喷嘴上。

喷射材料的优点：

(1)加水较低时，可形成致密层，其性能与振动成型浇注料相当；

(2)施工时不需要支模板，可随意调整衬体厚度；

(3)喷射施工时不产生粉尘；

(4)喷射施工时反弹少(≤5%)；

(5)施工效率高(≥8t/h)，省时省力。

由于喷射施工的一系列优点，在许多国家和地区的加热炉中得到了应用。

湿式喷射材料

与压入料在线衬里节能一样，耐火浇注料湿式喷射施工技术近年来越来越受到人们的关注。湿式喷射浇注料在低水量条件下仍具有一定的自流性，不易出现颗粒偏析，不同于常规浇注料；湿式喷射浇注料粘度低，易于管道输送，不同于自流浇注料。湿式喷射浇注料的另一个更显著的特点是喷射施工时需要添加促凝剂。在促凝剂的作用下，喷射到施工表面的浇注料迅速失去流动性，附着力大大降低了材料的回弹率。

根据铝酸钠、硼酸、氢氧化钙、碳酸氢钠和EDTA·4H对添加量特别敏感，添加量(w)0.2%可使浆液粘度迅速上升，随着添加量的进一步增加，大量絮凝结构形成，基质粘度增加。磷酸二氢铝、磷酸二氢铵、氟硅酸钠、碳酸钠、EDTA·2H·2Na和EDTA·4Na的添加量变化相对较慢。当添加量(w)0.2%时，基质粘度增加缓慢，随着添加剂的增加，基质粘度增加缓慢。

高铝(刚玉)-碳化硅-碳喷射料

高铝(刚玉)-碳化硅-碳喷射材料由高铝土矿熟料(也是高铝砖的原料)、碳化硅和碳素材料作为骨料和粉末，以铝酸钙水泥和氧化硅微粉为结合剂和外加剂组成。可采用干式或湿式喷射法施工。但采用湿式喷射法施工时，必须在喷嘴处加入闪速絮凝剂，使喷射材料在离开喷嘴后立即絮凝成具有一定屈服值的塑性泥浆，并附着在喷射衬体上。喷射材料的组成为:高铝土矿熟料60%~65%，碳化硅10%~25%，碳素材料3%~6%，铝酸钙水泥和氧化硅微粉5%~8%。此外，还应添加防氧化剂、分散剂和增塑剂。

为了提高喷射材料的耐渣侵蚀性，也可以用一些刚玉细粉代替高铝土矿熟料细粉。如果采用湿式喷射施工，关键技术是选择合适的闪速絮凝剂，可作为湿式喷射材料的闪速絮凝剂材料有：铝酸钠、硅酸钠、聚合氯化铝、氯化钙、硫酸铝、磷酸钾铝等。必须通过试验和现场实际试验确定不同性质的闪速絮凝剂的絮凝效果和佳添加量，因为影响闪速絮凝的因素很多，包括闪速絮凝剂浓度、喷嘴混合效果、施工环境温湿度、喷射材料中添加的分散剂与闪速絮凝剂之间的相互作用。一般要求闪速絮凝剂与湿式喷射材料混合，使喷射材料成为粘性塑料弹性体，具有一定的屈服值，使喷射衬里后不流动或滑动。

可用于湿式喷射施工的泵送机有挤压泵、螺旋泵、双活塞泵和气压旋转泵。这些泥浆泵具有良好的泵送性能，能够满足泵送高铝（刚玉）碳化硅碳湿喷射材料的技术要求。高铝（或刚玉）碳化硅碳湿喷射材料主要用于高炉出口沟、鱼雷罐、混合铁炉、化学铁炉等内衬的施工或修复。无碳刚玉（或高铝）碳化硅湿喷射材料主要用于垃圾焚烧炉村和回转窑出口内衬的施工和修复。