一种高温垃圾焚烧炉用浇注料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于浇注料技术领域。具体涉及一种高温垃圾焚烧炉用浇注料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，我国固体垃圾污染十分严重，固体垃圾普遍采用焚烧处理，但是传统焚烧炉的操作温度较低(1100°c以下)，焚烧产生的灰渣富含有毒的化学物质，其中二恶英类物质是垃圾焚烧后常见的二次污染物，据报道其毒性是砒霜的900倍之大。高温垃圾焚烧炉操作温度为1200°C ~1700°C，有毒物质在高温下快速裂解，危险气体和重金属经处理后能无害化。有机垃圾在炉中迅速脱水、热解和裂解，产生以HjP CO等为主要成份的混合可燃性气体，经过二次燃烧达到无害化。无机物(金属、玻璃)等在高温作用下熔融，产生的尾渣呈结晶态，其组成为无危险物，可用于建筑材料，无需填埋。
[0003]然而，高温垃圾焚烧炉在我国的发展并不理想，其瓶颈之一是没有理想的长寿炉衬材料。含铬材料作为传统的垃圾焚烧炉耐火材料，其中Cr2O3含量越高，材料的耐侵蚀性越好。然而，含铬材料在高温氧化气氛条件下会与碱反应生成含有剧毒的Cr'致癌，并对环境会造成严重污染。
[0004]耐火材料无铬化是耐火材料的发展方向。SiC具有优异的高温性能和抗熔渣侵蚀性能，是高温垃圾焚烧炉重要的耐火材料，日本从上世纪70年代开始在垃圾焚烧炉中使用。但SiC致命的弱点是极容易氧化，在垃圾焚烧炉中，氧化性气氛下SiC质材料的损毁程度约为还原气氛下的10倍。在高温垃圾焚烧炉中，火炬周围要不停吹入空气，炬口附近氧分压偏高，高温下对SiC耐火材料会造成严重影响。且火炬周围温度高达1700°C，存在着强烈的热辐射，耐火材料表面将快速产生高温，材料表面一层将会产生很大的温度梯度与热应力，造成材料表面的损毁，使材料呈现层状剥落。同时，炉衬耐火材料还面临高温下玻璃态熔渣、高温气体和飞灰的侵蚀和腐蚀，服役条件相当苛刻，导致SiC耐火材料的使用寿命大幅降低。
【发明内容】
[0005]本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种高温垃圾焚烧炉用浇注料的制备方法，用该方法制备的高温垃圾焚烧炉用浇注料中高温力学性能优异、热导率高、抗氧化能力强、热震稳定性能好、使用寿命长和节能环保。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:以75~95wt%的碳化硅、l~8wt%的膨胀石墨、0.5~4wt%的单质娃粉、0.5~6wt%的娃微粉和2~8wt%的九水硝酸铁为原料；按所述原料及其百分含量，先将九水硝酸铁溶于占原料5~15wt%的硅溶胶中，得到混合液；再以占原料0.1-0.3wt%的减水剂与除九水硝酸铁外的原料混合，搅拌均匀，得到预混料；然后将所述混合液与所述预混料混合，搅拌均匀，制得高温垃圾焚烧炉用浇注料。
[0007]所述碳化娃的SiC含量彡98wt% ;所述碳化娃的颗粒级配是:粒径小于5mm且大于等于3mm占所述碳化娃15~20wt%，粒径小于3mm且大于等于Imm占所述碳化娃30~35wt%，粒径小于Imm且大于等于0.088mm占所述碳化娃20~25wt%，粒径小于0.088mm且大于等于0.044mm占所述碳化娃10~15wt%，粒径小于0.044mm占所述碳化娃15~20wt%。
[0008]所述膨胀石墨的C含量彡99wt%，膨胀石墨的粒径< 0.044mm。
[0009]所述单质娃粉的Si含量彡97wt%，单质娃粉的粒径< 38 μ m。
[0010]所述硅微粉的S12含量彡92wt%,硅微粉的粒径彡0.6 μ m。
[0011]所述硅溶胶的S12含量为25~30wt%，pH值为2.5-3.5。
[0012]所述减水剂为三聚磷酸钠、四聚磷酸钠和六偏磷酸钠的一种或两种。
[0013]所述的九水硝酸铁的Fe (NO3)3.9H20含量彡99.6wt%。
[0014]由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果:
由于本发明引入Fe(NO3)3.9H20的碳化硅浇注料，在埋碳气氛下烧成，Fe (NO3)3.9H20经过分解生成Fe2O3, Fe2O3在还原气氛下反应生成粒度为纳米级别的单质Fe，纳米级别单质Fe比表面积大、活性高、催化作用强；以混合溶液方式引入Fe (NO3)3.9H20，生成的纳米Fe分布均匀，在1200°C时能催化原位生成SiC晶须，降低反应所需温度，有利于节能环保；另一方面，纳米单质Fe热力学稳定性差，同等条件下夺氧能力较SiC强，是极好的抗氧化剂。高温垃圾焚烧炉最高温度达1700°C，强烈的热辐射导致高温垃圾焚烧炉用耐火材料表面将产生较大的温度梯度，造成热应力损毁，SiC晶须的存在对于高温垃圾焚烧炉用耐火材料热应力损毁有抵抗作用。纳米单质Fe同时作为抗氧化剂和催化剂，能显著提高SiC浇注料的抗氧化性与力学性能，同时能增大高温垃圾焚烧炉用耐火材料的热导率，减小热应力损毁。
[0015]本发明所制备的高温垃圾焚烧炉用浇注料经振动浇注成型，室温养护24~30小时，脱模，100~120°C条件下烘烤24~30小时，经检测:埋碳条件下1200°C X5h烧后抗折强度为30~38MPa ;埋碳条件下1200°C X 5h烧后耐压强度为125~155MPa。
[0016]因此，本发明制备的高温垃圾焚烧炉用浇注料具有中高温力学性能优异、热导率高、抗氧化能力强、热震稳定性能好、使用寿命长和节能环保的特点。
【具体实施方式】
[0017]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
[0018]为避免重复，先将本【具体实施方式】所采用的原料统一描述如下，实施例中不再赘述:
所述碳化硅的SiC含量多98wt% ;所述碳化硅的颗粒级配是:粒径小于5mm且大于等于3mm占所述碳化娃15~20wt%，粒径小于3mm且大于等于Imm占所述碳化娃30~35wt%，粒径小于Imm且大于等于0.088mm占所述碳化娃20~25wt%，粒径小于0.088mm且大于等于0.044mm占所述碳化娃10~15wt%，粒径小于0.044mm占所述碳化娃15~20wt%。
[0019]所述膨胀石墨的C含量彡99wt%，膨胀石墨的粒径< 0.044mm。
[0020]所述单质娃粉的Si含量彡97wt%，单质娃粉的粒径< 38 μ m。
[0021 ] 所述硅微粉的S12含量彡92wt%,硅微粉的粒径彡0.6 μ m。
[0022]所述硅溶胶的S12含量为25~30wt%，pH值为2.5-3.5。
[0023]所述的九水硝酸铁的Fe (NO3) 3.9H20含量彡99.6wt%。
[0024]实施例1 一种高温垃圾焚烧炉用浇注料及其制备方法。以75~81wt%的碳化硅、4~8wt%的膨胀石墨、2~3wt%的单质娃粉、2~6wt%的娃微粉和5~8wt%的九水硝酸铁为原料；按所述原料及其百分含量，先将九水硝酸铁溶于占原料5~8wt%的硅溶胶中，得到混合液；再以占原料0.1-0.3wt%的三聚磷酸钠与除九水硝酸铁外的原料混合，搅拌均匀，得到预混料；然后将所述混合液与所述预混料混合，搅拌均匀，制得高温垃圾焚烧炉用浇注料。
[0025]本实施例所制备的高温垃圾焚烧炉用浇注料经振动浇注成型，室温养护24~30小时，脱模，100~120°C条件下烘烤24~30小时，经检测:埋碳条件下1200°C X5h烧后抗折强度为32~36MPa ;埋碳条件下1200°C X 5h烧后耐压强度为130~150MPa。
[0026]实施例2
一种高温垃圾焚烧炉