结合剂与添加剂对高炉耐火涂料性能影响

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高炉炉顶直立段、升管、重力除尘装置中设计使用耐火喷涂料，由于交货时间和工期紧张，根据耐火喷涂料指标要求，着重考虑耐火喷涂料的强度和施工性能，经多次实际喷涂模拟实验，最终找出了结合剂和添加剂的有效组合方法。

1.原料。根据耐火喷涂料的指标要求，考虑喷涂效果和可修理时间的控制范围，选用山东优质焦宝石为骨料，粒度分别为5～3mm、3～1mm、1～0mm.基质部分采用焦宝石325号粉，结合剂采用矾土水泥和黏土，添加剂主要分为减水剂、促凝剂和缓凝剂。

2.试验方法。①回弹率测定：首先在实验室内根据不同的配方，用小搅拌机搅拌3千克，搅拌至一定黏性后，用手抓料甩至带锚固钉的半米见方的钢板上，简易判断各配方的黏结效果，然后根据黏结情况，选取各种不同的配方，试配300千克耐火喷涂料进行厂内模拟试喷。②强度测定：用实验室搅拌的3千克喷涂料捣制出3个长方体试样，经脱模、养护处理，进行物理性能检验。

3.分析与讨论。①结合剂加入量对耐火喷涂料性能的影响。在一定范围内，增加矾土水泥量提高了耐火材料的强度，但是当水泥量达到一定量时，强度已经足够满足指标和使用要求，并且水泥加入量达到一定量时，由于所需加水量有增大的趋势，从而强度增加不明显，并且水泥量的加大，导致喷涂料的凝结时间急剧加快，影响材料喷补后的修补性能，即喷补料硬化过快，难以进行喷补表面的平整修复，可能导致喷补表面过于粗糙，影响其耐冲刷性能。研究结果表明，不加黏土时，用手甩料时无黏结性能，随着黏土加入量的增加，黏结性能逐渐变好；当加入量为3%时，喷涂料具有非常好的黏结性能，考虑到黏土加入量对高温线变化有较大的负面影响，最终选择加入3%的黏土量。②外加剂加入量对耐火喷涂料性能的影响。随着减水剂加入量的增大，耐火喷涂料所需加水量具有逐渐下降的趋势，但减水剂在降低加水量的同时，也会降低耐火喷涂料的黏结性能；当减水剂加入达到一定量，在进行小实验时，耐火喷涂料无法黏结于简易铁板上；在模拟喷补时，即产生喷涂坍塌坠落现象。③缓凝剂和促凝剂加入量对耐火喷涂料性能的影响。缓凝剂和促凝剂的主要作用是控制耐火喷涂料的硬化时间，即喷涂后表面可修补时间和最终硬化时间与强度。在模拟喷涂实验中，喷涂表面具有5个小时左右进行喷涂后的表面平整，并且最终硬化时间一般在10个小时左右，强度效果良好，用锤子击打喷涂表面时，感觉材料强度比较好。其他组合，在缓凝剂不加或加入量过少时，材料硬化太快，容易丧失表面修补性能，同时喷涂料快速硬化后，水泥无法进一步水化，影响最终强度。

根据耐火喷涂料的指标要求，研究得出以下结论：①采取水泥和黏土的复合，当水泥和黏土加入量均为3%时，耐火喷涂料可以获得比较符合实际要求的强度和喷涂黏结性能。②采用聚合磷酸盐可以适当降低材料的加水量，但加入量过大容易使材料产生喷涂坍塌。经研究认为，聚合磷酸盐加入量为0.2%比较合适。③缓凝剂和促凝剂复合，可以控制耐火喷涂料的表面修补时间、最终硬化时间及最终硬化强度，当缓凝剂加入量为0.3%、促凝剂加入量为0.02%复合时，可以获得满意的喷涂施工控制效果。④由于耐火喷涂料实际模拟喷涂试验工作量非常庞大，而通过小型实验可以判断模拟喷涂试验的可行性，确定出一种高炉耐火喷涂料的研究方法，从而极大地提高耐火喷涂料产品的研究开发效率。