專利名稱：防水型耐酸耐熱輕質(zhì)隔熱澆注料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種火電廠煙囪用的防腐抗裂整體內(nèi)襯，尤其是一種可廣泛應(yīng)用于火電廠各種類型煙囪、煙道中的防水型不定形耐酸耐熱輕質(zhì)隔熱澆注料，本發(fā)明還涉及該澆注料的制造方法。
背景技術(shù)：
在我國火電廠高煙囪設(shè)計(jì)中，采用獨(dú)立式鋼筋混凝土煙囪至今已近半個(gè)世紀(jì)，這種傳統(tǒng)的鋼筋混凝土煙囪在七十年代前，是沿用前蘇聯(lián)的構(gòu)造模式，即由鋼筋混凝土外筒，50mm空氣隔熱層及水泥砂漿砌筑粘土紅磚的內(nèi)襯所組成。八十年代以來，國內(nèi)普遍將原來的空氣隔熱層改為以加氣混凝土、礦渣棉、巖棉或珍珠巖制品等保溫材料作隔熱層。這種設(shè)計(jì)雖然在隔熱、降低溫度應(yīng)力方面有所改進(jìn)，但對防腐性能改進(jìn)不大。九十年代以來，在煙囪內(nèi)襯設(shè)計(jì)中開始采用耐酸膠泥砌筑耐酸磚，并以憎水珍珠巖板做隔熱層，其內(nèi)襯的防腐隔熱性能大有改善。然而，由于以往的做法沒有突破傳統(tǒng)的砌筑模式、砌體的橫、豎縫(尤其是豎向灰縫)不易飽滿，造成磚砌體氣密性不好。另外，隔熱材料的變潮，將引起其導(dǎo)熱系數(shù)增大，隔熱性能下降；擺放式設(shè)置的塊狀隔熱層材料的破損、塊與塊之間結(jié)合不嚴(yán)密等因素會(huì)導(dǎo)致腐蝕性煙氣很容易穿透磚砌體與隔熱層而腐蝕外筒壁混凝土、增大溫度應(yīng)力、進(jìn)而產(chǎn)生裂縫，并使腐蝕與裂縫交替作用。此外，采用隔熱層加內(nèi)襯磚的設(shè)計(jì)方法，也給煙囪的施工帶來了很大的不便。如多種材料(磚、膠泥、隔熱層材料)的運(yùn)輸、保管；隔熱層的設(shè)置(塊與塊間縫的處理)與防潮措施等實(shí)際問題，直接影響了設(shè)計(jì)意圖與指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，也將影響煙囪的使用年限(部分雙滑式或內(nèi)外雙澆式煙囪雖然整體性、氣密性大大提高，但存在著易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、漂移、混凝土拉裂、輕重混凝土竄漿產(chǎn)生冷橋及內(nèi)外筒壁厚度不均等許多缺陷，且從總的構(gòu)造上仍是以鋼筋混凝土外筒+隔熱層+混凝土內(nèi)襯的三層式結(jié)構(gòu))。近年來，新建火電廠已經(jīng)普遍采用300MW以上大容量機(jī)組，煙囪高度多為210M、240M，甚至高達(dá)270M。為了提高煙囪質(zhì)量、方便施工、尤其是提高煙囪的整體性、氣密性、抗震能力及延長使用年限，很有必要將隔熱層與防腐磚砌體內(nèi)襯合二為一，即采用具有耐腐蝕性強(qiáng)，隔熱性好、強(qiáng)度高的輕質(zhì)或超輕質(zhì)材料及膠結(jié)料，以現(xiàn)澆方式制成(超)輕質(zhì)耐酸隔熱混凝土內(nèi)襯，使其力學(xué)性能、隔熱性能、防腐性能均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖和指標(biāo)。早在五十至六十年代，歐洲和日本等一些國家已經(jīng)采用一種輕質(zhì)隔熱澆注材料用于冶金、石化行業(yè)中的爐膛及煙囪內(nèi)作為隔熱層。目前，我國在冶金和石化行業(yè)也已大量應(yīng)用輕質(zhì)隔熱澆注材料，發(fā)揮了積極的作用，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。如目前國內(nèi)曾在石化行業(yè)加熱爐及煙道內(nèi)襯等部位使用的以高鋁水泥為結(jié)合劑的不定形隔熱澆注料。但該類澆注料的強(qiáng)度在受熱后將大大降低，且在防腐蝕性、耐水性、抗?jié)B性及抗凍性等方面還有較大缺陷，不能適應(yīng)火電廠高煙囪內(nèi)襯的要求。
近期，中國專利CN97112591.0公開了一種由水玻璃、耐酸水泥、燒結(jié)耐酸陶土粗、細(xì)骨料配合而成的混凝土澆注料，其原材料及配比如下(重量百分比)水玻璃0.8～1.2％氟硅酸鈉 0.13～0.18％耐酸水泥 1.36～1.86％燒結(jié)耐酸陶土細(xì)骨料1.33～1.90％燒結(jié)耐酸陶土粗骨料3.06～3.66％以上配方中所使用的原材料要求如下水玻璃為粉狀，工業(yè)純；耐酸水泥為鋁酸鹽類水泥，標(biāo)號(hào)為525#～625#。
配制混凝土澆注料的工藝如下根據(jù)煙囪防腐內(nèi)襯比重的要求選好不同比重的耐酸陶土，將燒結(jié)耐酸陶土粉碎，按粗、細(xì)骨料顆粒級配要求，控制各規(guī)定篩孔篩子的累計(jì)篩余，分別制出粗、細(xì)骨料，按配合比例稱量，粗、細(xì)骨料混合后烘干去掉水份，加進(jìn)稱量好比例量的耐酸水泥，混合均勻，此為A組份。按配合比例稱量好粉狀水玻璃和粉狀氟硅酸鈉、摻和在一起混合均勻，此為B組份。使用前，將A和B組份混合均勻，即為輕質(zhì)高強(qiáng)煙囪防腐內(nèi)襯混凝土澆注料，使用時(shí)加水?dāng)嚢杓纯伞?br> 經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，此專利技術(shù)至少存在兩方面錯(cuò)誤和缺陷1、鋁酸鹽類水泥并非耐酸水泥。鋁酸鹽類水泥的耐熱性和耐硫酸鹽腐蝕性較好，但因其中含鈣量較大，易被各種濃度的硫酸腐蝕，因此將鋁酸鹽類水泥做為耐酸水泥使用，是基本概念的嚴(yán)重錯(cuò)誤。
2、采用破碎的陶土骨料是十分不利的。因燒結(jié)的陶土骨料為微孔材料，破碎后變?yōu)殚_孔材料，在與水泥、水玻璃等材料混合后，孔隙被填充，不但增加了密度，而且導(dǎo)熱系數(shù)大大增大，導(dǎo)致保溫隔熱性能大幅下降，自重增加，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不利，工程造價(jià)也隨之提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，根據(jù)煙囪運(yùn)行的實(shí)際工況，采取有效的工藝措施，通過恰當(dāng)?shù)剡x擇原材料及科學(xué)的組合與配比，提供一種集輕質(zhì)、隔熱、耐酸、耐熱、高強(qiáng)、整體性好、密封性強(qiáng)、防水性強(qiáng)、抗?jié)B抗凍等多種優(yōu)異性能于一體的輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料，本發(fā)明的另一目的是提供該澆注料的制造方法，以便在現(xiàn)場制造整體內(nèi)襯，替代擺放式隔熱層與砌筑式磚內(nèi)襯，明顯增強(qiáng)煙囪內(nèi)襯的整體性、氣密性，提高抗震性能，減少溫度應(yīng)力造成的裂縫，保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并可大大降低煙囪自重，減少煙囪基礎(chǔ)處理量，降低牛腿處鋼筋密度，實(shí)現(xiàn)方便施工，改善勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的組分及含量為無機(jī)輕集料顆粒1.29-7.74％耐酸耐熱粉料 0.77-4.58％耐酸耐熱結(jié)合劑1.00-4.52％復(fù)合外加劑0.13-0.94％所有百分?jǐn)?shù)為重量百分?jǐn)?shù)。
將符合本發(fā)明要求的耐酸耐熱的無機(jī)輕集料顆粒、耐酸耐熱粉料、耐酸耐熱結(jié)合劑及外加劑，按規(guī)定比例混合，經(jīng)機(jī)械或人工攪拌均勻，成為具有一定流動(dòng)度類似混凝土狀態(tài)的澆注料，澆注于一定結(jié)構(gòu)、形狀的模具中，經(jīng)人工振搗密實(shí)，常溫狀態(tài)下自然干燥1～5天后拆模，養(yǎng)護(hù)即成。密度為700～1800kg/m3，強(qiáng)度為5～25Mpa的不同種類與用途的系列化防水型耐酸耐熱輕質(zhì)隔熱澆注料。
其中耐酸耐熱顆粒料為無機(jī)輕集料，主要采用粒徑為0.5mm～25mm，密度等級為200～1200的粘土陶粒、頁巖陶粒、粉煤灰陶粒、煤矸石陶粒、浮石、火山渣、煤渣、自然煤矸石、陶土質(zhì)輕骨料、粘土質(zhì)耐火輕骨料、高鋁質(zhì)耐火輕骨料、硅質(zhì)耐火輕骨料、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、空心玻璃珠和泡沫玻璃等，或單一使用、或組合使用，重量為240kg～1200kg/m3；耐酸耐熱粉料主要采用粒徑小于0.2mm的鑄石粉，耐酸瓷粉、耐酸陶粉、石英粉、輝綠巖粉、安山巖粉、花崗巖粉、玄武巖粉、粉煤灰、粉煤灰漂珠、硅酸鋁質(zhì)耐火磚粉、硅磚粉、耐火粘土熟料粉、高鋁熟料粉、硅徽粉等，膨脹珍珠巖粉及膨脹蛭石粉等，或單一使用，或組合使用，重量為120kg～710kg/m3；耐酸耐熱結(jié)合料主要采用密度為1.25～1.65、模數(shù)為2.0～3.5的硅酸鈉、硅酸鉀鈉、硅酸鉀或磷酸二氫鋁溶液或速溶干粉等，重量為155～800kg/m3；復(fù)合外加劑主要采用草酸、檸檬酸、氟硅酸鋅、氟硅酸鈉、磷酸銨、縮合磷酸鋁、硫酸鋁鹽、氯化銨、呋喃類單體、水溶性環(huán)氧樹脂、水溶性低聚物、木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉等，重量為20kg～145kg/m3。
本發(fā)明澆注料的主要性能指標(biāo)如下

本發(fā)明防水型澆注料在5～60％的H2SO4浸泡30天，強(qiáng)度不降低，外觀無腐蝕、裂紋、剝落等變化；在常溫～400℃的條件下加熱，強(qiáng)度不降低，外觀無變形等變化；防水型澆注料在常溫～90℃水中浸泡30天，強(qiáng)度降低小于20％，吸水率低、抗?jié)B抗凍性能好。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種需要隔熱保溫和防酸腐蝕的大型工業(yè)設(shè)備、管道、煙囪煙道中做內(nèi)襯材料，可減輕設(shè)備自重，降低造價(jià)，延長使用壽命，改善施工條件，但是其最主要用途還是在燃煤電廠的煙囪煙道及貯灰倉中做內(nèi)襯材料使用。不論是混凝土結(jié)構(gòu)、磚砌體結(jié)構(gòu)還是鋼結(jié)構(gòu)的煙囪、煙道、貯灰倉都適用。尤其適用于大型燃煤電廠的多管煙囪中的鋼內(nèi)筒做內(nèi)襯，也適應(yīng)于配有脫硫裝置的燃煤電廠的煙道和煙囪中。當(dāng)用做大型燃煤電廠的鋼內(nèi)筒煙囪內(nèi)襯時(shí)，可替代價(jià)格昂貴的金屬防酸腐蝕內(nèi)襯及其外部的保溫隔熱層。當(dāng)用做混凝土煙囪煙道或磚砌體煙囪煙道內(nèi)襯時(shí)，可替代其隔熱層和砌體內(nèi)襯。當(dāng)用做配備了脫硫裝置的燃煤電廠的煙囪煙道中的內(nèi)襯時(shí)，也能適應(yīng)低溫?zé)煔怙柡蛶?低濃度硫酸溶液)的惡劣環(huán)境而起到隔熱防腐蝕的作用。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
一種防水型耐酸耐熱輕質(zhì)隔熱澆注料，由頁巖陶粒、陶砂顆粒料、鑄石粉、粉煤灰漂珠等細(xì)粉料、氟硅酸鋅、磷酸銨及硅酸鉀鈉溶液組成。其配比為頁巖陶粒粒徑15～5mm 0.566頁巖陶砂粒徑5～0.2mm 0.425鑄石粉180目 0.404粉煤灰漂珠 0.121氟硅酸鋅0.130磷酸銨 0.014水溶性環(huán)氧樹脂 0.02硅酸鉀鈉溶液d＝1.36～1.41.0制造該澆注料方法將各組分按上述配合比稱量，經(jīng)機(jī)械或人工攪拌均勻，在模具或模板中澆注成型，人工振搗或搗固密實(shí)，常溫凝固硬化1-5天后拆模，自然干燥養(yǎng)護(hù)，可獲得體積密度≥700kg/m3的澆注料構(gòu)筑體，其導(dǎo)熱系數(shù)≤0.25w/m.k，抗壓強(qiáng)度≥5Mpa，加熱400℃或以5～60％H2SO4浸酸，強(qiáng)度不降低，外觀無變化。
實(shí)施例2一種防水型耐酸耐熱輕質(zhì)隔熱澆注料，由粘土陶粒、陶砂顆粒料、高鋁熟料粉、硅微粉等細(xì)粉、縮合磷酸鋁、氟硅酸鈉、粉狀速溶硅酸鈉及水組成。其中配比為粘土陶粒粒徑15～5mm1.37陶砂顆粒粒徑5～0.2mm 0.68高鋁熟料粉180目 0.59硅微粉＜5μ 0.085縮合磷酸鋁 0.105氟硅酸鈉 0.079粉狀速溶硅酸鈉 0.645水溶性環(huán)氧樹脂 0.02水 1制造該澆注料方法將各組分按上述配合比稱量，經(jīng)機(jī)械或人工攪拌均勻，在模具或模板中澆注成型，人工振搗密實(shí)，常溫凝固硬化1-5天后拆模，自然干燥養(yǎng)護(hù)，可獲得體積密度≥1200kg/m3的澆注料構(gòu)筑體，其導(dǎo)熱系數(shù)≤0.4w/m.k，抗壓強(qiáng)度≥10Mpa，加熱400℃或以5～60％H2SO4浸酸，強(qiáng)度不降低，外觀無變化。
實(shí)施例3一種防水型耐酸耐熱輕質(zhì)隔熱澆注料，由煤灰陶粒、煤渣、粉煤灰、耐酸瓷粉、氟硅酸鈉、硫酸鋁、草酸、水溶性環(huán)氧樹脂、硅酸鉀溶液組成，其中各組分重量比為粉煤灰陶粒粒徑5～12mm 1.4煤渣粒徑5～0.2mm 0.8粉煤灰＜140目 0.32耐酸瓷粉＜160目 0.44氟硅酸鈉0.12硫酸鋁鹽0.03草酸0.004水溶性環(huán)氧樹脂 0.01硅酸鉀溶液d＝1.25～1.6 1防水水溶性環(huán)氧樹脂 0.02制造該澆注料方法將各組分按上述配合比稱量，經(jīng)機(jī)械或人工攪拌均勻，在模具或模板中澆注成型，人工振搗密實(shí)，10～40℃下1～5天后拆模，自然干燥養(yǎng)護(hù)，可獲得體積密度≤1800kg/m3的澆注料構(gòu)筑體，其導(dǎo)熱系數(shù)≤0.9w/m.k，抗壓強(qiáng)度≥25Mpa，加熱400℃或以5～60％H2SO4浸酸，強(qiáng)度不降低，外觀無變化。
權(quán)利要求
1.一種防水型耐酸耐熱輕質(zhì)隔熱澆注料，其組分及含量為無機(jī)輕集料顆粒 1.29-7.74％耐酸耐熱粉料 0.77-4.58％耐酸耐熱結(jié)合劑 1.00-4.52％復(fù)合外加劑 0.13-0.94％所有百分?jǐn)?shù)為重量百分?jǐn)?shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水型耐酸耐熱輕質(zhì)隔熱澆注料，其特征在于耐酸耐熱的無機(jī)輕集料，采用粒徑為0.5mm～25mm，密度等級為200～1200的粘土陶粒、頁巖陶粒、粉煤灰陶粒、煤矸石陶粒、浮石、火山渣、煤渣、自然煤矸石、陶土質(zhì)輕骨料、粘土質(zhì)耐火輕骨料、高鋁質(zhì)耐火輕骨料、硅質(zhì)耐火輕骨料、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、空心玻璃珠和泡沫玻璃，或單一使用、或組合使用，重量為240kg～1200kg/m3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水型耐酸耐熱輕質(zhì)隔熱澆注料，其特征在于耐酸耐熱粉料，采用粒徑小于0.2mm的鑄石粉，耐酸瓷粉、耐酸陶粉、石英粉、輝綠巖粉、安山巖粉、花崗巖粉、玄武巖粉、粉煤灰、粉煤灰漂珠、硅酸鋁質(zhì)耐火磚粉、硅磚粉、耐火粘土熟料粉、高鋁熟料粉、硅徽粉等，膨脹珍珠巖粉及膨脹蛭石粉，或單一使用，或組合使用，重量為120kg～710kg/m3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水型耐酸耐熱輕質(zhì)隔熱澆注料，其特征在于耐酸耐熱結(jié)合劑，采用密度為1.25～1.65、模數(shù)為2.0～3.5的硅酸鈉、硅酸鉀鈉、硅酸鉀或磷酸二氫鋁溶液或速溶干粉，重量為155～800kg/m3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水型耐酸耐熱輕質(zhì)隔熱澆注料，其特征在于復(fù)合外加劑，采用草酸、檸檬酸、氟硅酸鋅、氟硅酸鈉、磷酸銨、縮合磷酸鋁、硫酸鋁鹽、氯化銨、呋喃類單體、水溶性環(huán)氧樹脂、水溶性低聚物、木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉，重量為20kg～145kg/m3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水型耐酸耐熱輕質(zhì)隔熱澆注料的制造方法，其特征在于將耐酸耐熱的無機(jī)輕集料顆粒、耐酸耐熱粉料、耐酸耐熱結(jié)合劑及外加劑，按規(guī)定比例混合，經(jīng)機(jī)械或人工攪拌均勻，成為具有一定流動(dòng)度類似混凝土狀態(tài)的澆注料，澆注于一定結(jié)構(gòu)、形狀的模具中，經(jīng)人工振搗密實(shí)，常溫狀態(tài)下自然干燥1～5天后拆模，養(yǎng)護(hù)，制成密度為700～1800kg/m3，強(qiáng)度為5～25Mpa的防水型耐酸耐熱輕質(zhì)隔熱澆注料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防水型耐酸耐熱輕質(zhì)隔熱澆注料及其制造方法。本發(fā)明主要由耐酸耐熱的無機(jī)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(jié)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(jīng)機(jī)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(hù)，即可獲得體積密度為700－1800kg/m
文檔編號(hào)C04B28/00GK1537821SQ03121900
公開日2004年10月20日 申請日期2003年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月18日
發(fā)明者張力學(xué), 侯盾 申請人:張東輝, 侯盾