CN113526944A - 一种防粘铜喷涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防粘铜喷涂料及其制备方法。一种防粘铜喷涂料，组分包括：烧结镁砂粉40‑60份、废镁碳砖粉10‑25份、膨润土5‑15份、铬矿粉5‑16份、石墨5‑16份、结合剂3.1‑12.5份。包括如下步骤：a.取原料：烧结镁砂粉40‑60份、废镁碳砖粉10‑25份、膨润土5‑15份、铬矿粉5‑16份、石墨5‑16份、结合剂3.1‑12.5份，然后将原料搅拌均匀，装袋；b.在使用时，将原料与水按质量比1:1混匀，得到防粘铜喷涂料。本技术方案避免机械拆除对砌筑层耐火材料的损坏，同时，避免使用修补料频繁修补，降低了使用维护成本，利于节能降耗，还减轻了劳动强度。

Description

一种防粘铜喷涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于通用喷涂料技术领域，具体涉及一种防粘铜喷涂料及其制备方法。
背景技术
铜冶炼阳极炉溜槽、中间包和浇铸包为间歇式作业设备，其与1150-1170℃的铜液进行接触的部位均为耐火砖材料筑层，其材质大多为铝碳质材料，其热膨胀系数为4.5-6.0×10-6/℃，其余有少部分高铝质材料砌筑层、粘土质材料砌筑层，高铝质材料砌筑层的热膨胀系数5.5-5.8×10-6/℃，粘土质材料砌筑层的热膨胀系数4.5-5.5×10-6/℃，阳极炉热态金属铜液大量流经溜槽、中间包、浇铸包的砌筑层时，铜液粘度低，流动性良好，而当阳极炉停止放铜，就会有部分铜液在溜槽、中间包、浇铸包处因温度逐渐降低、冷却而粘结在溜槽、中间包、浇铸包的砌筑层表面，冷却后的铜牢固地粘结在砌筑层表面，从而导致溜槽堵塞或中间包、浇铸包的有效容量降低，因此，往往需要工人师傅进行撬、拉、砸等暴力机械拆除方法，该方法虽然能够将冷却粘结的铜清除，但也会对溜槽、中间包、浇铸包的耐火材料砌筑层造成局部或全面的破坏，从而导致频繁修补溜槽、中间包、浇铸包耐火材料砌筑层表面，造成耐火材料资源大量消耗浪费，同时劳动强度大，所需的时间也较长。
为了改善上述情况，目前的处理方法主要有以下几种：1.采用铜液难以浸润的材料如碳化硅等制备砌筑层，从而减少铜液对砌筑层的渗透，从而在进行机械拆除时，减少对砌筑层的连带损害，但在高温情况下，铜液还是会渗入砌筑层，在冷却后还是存在粘结冷铜的现象，同时在拆除时还是会有较多砌筑层被破坏；2.提升溜槽、中间包、浇铸包的砌筑层耐火材料强度，减轻暴力拆除对砌筑层的破坏程度，从实践来看，成本较高，且还是存在砌筑层破坏严重的问题。
发明内容
为了解决背景技术中提出的技术问题，本发明首先给出了一种防粘铜喷涂料，其次给出了一种防粘铜喷涂料的制备方法。
一种防粘铜喷涂料，组分包括：烧结镁砂粉40-60重量份、废镁碳砖粉10-25重量份、膨润土5-15重量份、铬矿粉5-16重量份、石墨5-16重量份、结合剂3.1-12.5重量份。
进一步地，烧结镁砂粉的粒度在325目以下；废镁碳砖粉的粒度在180目以下；膨润土的粒度在200目以下；铬矿粉的粒度在200目以下；石墨的粒度在180目以下。
进一步地，所述的烧结镁砂粉中，MgO的质量分数在90％以上。
进一步地，所述的废镁碳砖粉中，MgO质量分数为70％-90％，C质量分数为5％-15％，余量主要为结合剂，同时还可以有抗氧化剂等，一般地，结合剂为沥青、煤焦油等，抗氧化剂可以是BN、SiC等。
进一步地，所述的膨润土的塑性粘度≥2.8Pa·S，胶质价≥90ml/15g土，pH为8-10.5，水份≤10％，膨胀倍数≥20ml/g。
膨润土的塑性粘度测定方法根据GB/T 5005-2010中的方法确定，具体方案为：在350ml去离子水中加入22.5g膨润土，使用11000r/min搅拌机搅拌造浆20min，在25℃±1℃恒温条件下养护16h，再搅拌5min，随后在25℃±1℃条件下使用六速旋转粘度计测量600r/min、300r/min时的粘度，塑性粘度即为600r/min时的粘度与300r/min时的粘度之差。
膨润土的胶质价测定方法为，将15.00g膨润土加入已有50-60ml水的100ml带塞量筒内，再加水至90ml，盖紧塞子，摇晃5分钟，使试样充分散开，打开塞子，加1.00g氧化镁，加水至100ml处，盖紧塞子摇晃3分钟，将量筒置于不受振动的台面上，静置24h，读出胶体界面的刻度值，即为胶质价。
膨润土的pH测定方法为，取2.00g膨润土置于小烧杯中，加入20ml蒸馏水，搅拌3min使试样分散，随后将酸度计的电极***悬浮液中，静置1min，读取pH值。
膨润土的膨胀倍数测定方法为，取1.00g膨润土加入已有30-40ml水的100ml带塞量筒内，加水至75ml刻度处，盖紧塞子摇晃3min，打开塞子，加入25ml盐酸溶液，盖上塞子摇晃1min，将量筒置于不受振动的台面上，静置24h，读出沉淀物界面的刻度值，即为膨胀倍数，使用的盐酸溶液为83ml的1mol/L盐酸稀释至1000ml得到的盐酸溶液。
进一步地，所述的铬矿粉中，Cr2O3质量分数在50％以上。
进一步地，所述的石墨中，固定碳的质量分数在86％以上。
进一步地，所述的结合剂为主结合剂与辅结合剂的混合，主结合剂的重量份高于辅结合剂的重量份，主结合剂为三聚磷酸钠或六偏磷酸钠或二者的混合，辅结合剂为白糊精、羧甲基纤维素的混合。其中，白糊精、羧甲基纤维素、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠均为常用的粉状物。
进一步地，所述的羧甲基纤维素中，羧甲基纤维素钠的含量≥99.5％，碳化温度235-248℃。
进一步地，所述的三聚磷酸钠为符合GB9983-2004中规定的二级品或二级品以上的三聚磷酸钠即可。
一种防粘铜喷涂料的制备方法，包括如下步骤：a.取原料：烧结镁砂粉40-60重量份、废镁碳砖粉10-25重量份、膨润土5-15重量份、铬矿粉5-16重量份、石墨5-16重量份、结合剂3.1-12.5重量份，然后将原料搅拌均匀，装袋；b.在使用时，将步骤a中装袋的原料与水按质量比1:1混匀，得到防粘铜喷涂料。当溜槽、中间包、浇铸包下线后，温度在25-1000℃条件下均可喷涂或刷涂，涂层厚度1mm-2mm，在25-150℃时，固化时间为2-24小时，在150-1000℃时，固化时间为0.5-2小时。在本技术方案中，使用三聚磷酸钠、六偏磷酸钠而避免使用磷酸二氢铝等正磷酸盐结合剂，是为了给刷涂或喷补留出足够的施工时间，避免磷酸二氢铝等正磷酸盐在水中与MgO过快反应导致难以形成良好、正确的结构。
进一步地，步骤a中，将原料在双螺旋混合机中搅拌6-8分钟后，装袋。
最终得到的防粘铜喷涂料，根据GB/T16555-2017、GB/T21114-2019中的方法测定，MgO+C≥60％；根据GB/T5070-2015测定，Cr2O3≥2.5％；根据GB/T22459.7-2008测定烧后线变化率在+1％～-5％；根据GB/T22459.4-2008测定常温抗折粘接强度，干燥温度110℃、保温24h时，≥2MPa；根据GB/T22459.7-2008测定高温抗折粘接强度，烧成温度1350℃、保温3h时，6.0-10MPa；根据GB/T7320-2018测定热膨胀系数为9.3-13.0×10-6/℃。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过在砌筑层上设置与砌筑层膨胀系数不同的喷涂层，既能在开始接触热铜液时保证不发生较大的结构破坏，又能够在降温时防止铜液冷却粘结在砌筑层上，在热铜液开始接触喷涂层时，砌筑层与喷涂层开始热膨胀，同时喷涂层与砌筑层开始出现轻微分离，而在铜液冷却时，因喷涂层与砌筑层的收缩程度不同，膨胀应力不同，同时喷涂层上还粘结有冷铜，且冷铜的分布一般并非均匀的，因此不同部位的喷涂层的收缩程度也不同，另外冷铜也给予喷涂层以负荷，最终使得喷涂层带着冷却的铜一同脱落，避免机械拆除对砌筑层耐火材料的损坏，同时，避免使用修补料频繁修补，降低了使用维护成本，利于节能降耗，还减轻了劳动强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明进行进一步地解释说明。以下实施例仅是对本发明的解释，并非是对本发明的限定，在本发明基础上进行的简单替换、叠加得到的技术方案均应落入本发明的保护范围。
实施例1
一种防粘铜喷涂料，组分包括：烧结镁砂粉40重量份、废镁碳砖粉25重量份、膨润土5重量份、铬矿粉16重量份、石墨5重量份、结合剂3.1重量份，结合剂中，主结合剂1.6重量份，主结合剂中，三聚磷酸钠0.8重量份，六偏磷酸钠0.8重量份，辅结合剂1.5重量份，辅助结合剂中，白糊精0.7重量份、羧甲基纤维素0.8重量份。
进一步地，烧结镁砂粉的粒度为325目；废镁碳砖粉的粒度为180目；膨润土的粒度为200目；铬矿粉的粒度为200目；石墨的粒度为180目。
进一步地，所述的烧结镁砂粉中，MgO的质量分数为90％。
进一步地，所述的废镁碳砖粉中，MgO质量分数为70％，C质量分数为15％，余量主要为结合剂，可以是沥青或煤焦油等。
进一步地，所述的膨润土的塑性粘度为6Pa·S，胶质价为99ml/15g土，pH为10.5，水份为10％，膨胀倍数为40ml/g。使用的膨润土为钠基膨润土。
进一步地，所述的铬矿粉中，Cr2O3质量分数为50％。
进一步地，所述的石墨中，固定碳的质量分数为86％。
进一步地，所述的羧甲基纤维素中，羧甲基纤维素钠的含量为99.5％，碳化温度235-248℃。
一种防粘铜喷涂料的制备方法，包括如下步骤：a.取原料：烧结镁砂粉40重量份、废镁碳砖粉25重量份、膨润土5重量份、铬矿粉16重量份、石墨5重量份、白糊精0.7重量份、羧甲基纤维素0.8重量份、三聚磷酸钠0.8重量份、六偏磷酸钠0.8重量份，然后将原料搅拌均匀，装袋；b.在使用时，将原料与水按质量比1:1混匀，得到防粘铜喷涂料。
进一步地，步骤a中，将原料在双螺旋混合机中搅拌6分钟后，装袋。
根据GB/T16555、GB/T21114中的方法测定，MgO+C≥60％；根据GB/T5070测定，Cr2O3≥2.5％；根据GB/T22459.7-2008测定烧后线变化率在+1％；根据GB/T22459.4测定常温抗折粘接强度，干燥温度110℃、保温24h时，为2MPa；根据GB/T22459.7测定高温抗折粘接强度，烧成温度1350℃、保温3h时，为6.0MPa；根据GB/T7320测定热膨胀系数为9.3×10-6/℃。
实施例2
一种防粘铜喷涂料，组分包括：烧结镁砂粉60重量份、废镁碳砖粉10重量份、膨润土15重量份、铬矿粉5重量份、石墨16重量份、结合剂12.5重量份，结合剂中，主结合剂10重量份，主结合剂中，三聚磷酸钠8重量份，六偏磷酸钠2重量份，辅结合剂2.5重量份，辅结合剂中，白糊精1重量份，羧甲基纤维素1.5重量份。
进一步地，烧结镁砂粉的粒度为400目；废镁碳砖粉的粒度为200目；膨润土的粒度为270目；铬矿粉的粒度为270目；石墨的粒度为200目。
进一步地，所述的烧结镁砂粉中，MgO的质量分数为95％。
进一步地，所述的废镁碳砖粉中，MgO质量分数为90％，C质量分数为5％，余量主要为结合剂。
进一步地，所述的膨润土的塑性粘度为2.8Pa·S，胶质价为90ml/15g土，pH为8，水份为5％，膨胀倍数为20ml/g。使用的膨润土为钙基膨润土。
进一步地，所述的铬矿粉中，Cr2O3质量分数在62％。
进一步地，所述的石墨中，固定碳的质量分数在94％。
进一步地，所述的羧甲基纤维素中，羧甲基纤维素钠的含量为99.7％，碳化温度235-248℃。
一种防粘铜喷涂料的制备方法，包括如下步骤：a.取原料：烧结镁砂粉60重量份、废镁碳砖粉10重量份、膨润土15重量份、铬矿粉5重量份、石墨16重量份、白糊精1重量份、羧甲基纤维素1.5重量份、三聚磷酸钠8重量份、六偏磷酸钠2重量份，然后将原料搅拌均匀，装袋；b.在使用时，将原料与水按质量比1:1混匀，得到防粘铜喷涂料。
进一步地，步骤a中，将原料在双螺旋混合机中搅拌8分钟后，装袋。
根据GB/T16555、GB/T21114中的方法测定，MgO+C≥60％；根据GB/T5070测定，Cr2O3≥2.5％；根据GB/T22459.7-2008测定烧后线变化率在-5％；根据GB/T22459.4测定常温抗折粘接强度，干燥温度110℃、保温24h时，为3MPa；根据GB/T22459.7测定高温抗折粘接强度，烧成温度1350℃、保温3h时，为10MPa；根据GB/T7320测定热膨胀系数为13.0×10-6/℃。
实施例3
一种防粘铜喷涂料，组分包括：烧结镁砂粉50重量份、废镁碳砖粉15重量份、膨润土10重量份、铬矿粉10重量份、石墨10重量份、结合剂8.1重量份，结合剂中，主结合剂7重量份，主结合剂中三聚磷酸钠1重量份，六偏磷酸钠6重量份，辅结合剂1.1重量份，辅助结合剂中，白糊精1重量份、羧甲基纤维素0.1重量份。
进一步地，烧结镁砂粉的粒度为325目；废镁碳砖粉的粒度为180目；膨润土的粒度为200目；铬矿粉的粒度为200目；石墨的粒度为180目。
进一步地，所述的烧结镁砂粉中，MgO的质量分数为93％。
进一步地，所述的废镁碳砖粉中，MgO质量分数为80％，C质量分数为10％，余量主要为结合剂。
进一步地，所述的膨润土的塑性粘度4Pa·S，胶质价为96ml/15g土，pH为9.8，水份为8％，膨胀倍数为30ml/g。使用的膨润土为锂基膨润土。
进一步地，所述的铬矿粉中，Cr2O3质量分数为80％。
进一步地，所述的石墨中，固定碳的质量分数为99.9％。
进一步地，所述的羧甲基纤维素中，羧甲基纤维素钠的含量99.5％，碳化温度235-248℃。
一种防粘铜喷涂料的制备方法，包括如下步骤：a.取原料：烧结镁砂粉50重量份、废镁碳砖粉15重量份、膨润土10重量份、铬矿粉10重量份、石墨10重量份、白糊精1重量份、羧甲基纤维素0.1重量份、三聚磷酸钠1重量份、六偏磷酸钠6重量份，然后将原料搅拌均匀，装袋；b.在使用时，将原料与水按质量比1:1混匀，得到防粘铜喷涂料。
进一步地，步骤a中，将原料在双螺旋混合机中搅拌7分钟后，装袋。
根据GB/T16555、GB/T21114中的方法测定，MgO+C≥60％；根据GB/T5070测定，Cr2O3≥2.5％；根据GB/T22459.7-2008测定烧后线变化率在-3％；根据GB/T22459.4测定常温抗折粘接强度，干燥温度110℃、保温24h时，为2.8MPa；根据GB/T22459.7测定高温抗折粘接强度，烧成温度1350℃、保温3h时，为9.1MPa；根据GB/T7320测定热膨胀系数为12.2×10-6/℃。
实施例4
一种防粘铜喷涂料，组分包括：烧结镁砂粉40重量份、废镁碳砖粉25重量份、膨润土5重量份、铬矿粉16重量份、石墨5重量份、结合剂6.4重量份，结合剂中，主结合剂4.4重量份，主结合剂为三聚磷酸钠，辅结合剂2重量份，辅结合剂中，白糊精1.5重量份、羧甲基纤维素0.5重量份。
进一步地，烧结镁砂粉的粒度为325目；废镁碳砖粉的粒度为180目；膨润土的粒度为200目；铬矿粉的粒度为200目；石墨的粒度为180目。
进一步地，所述的烧结镁砂粉中，MgO的质量分数为90％。
进一步地，所述的废镁碳砖粉中，MgO质量分数为70％，C质量分数为15％，余量主要为结合剂，可以是沥青或煤焦油等。
进一步地，所述的膨润土的塑性粘度为6Pa·S，胶质价为99ml/15g土，pH为10.5，水份为10％，膨胀倍数为40ml/g。使用的膨润土为钠基膨润土。
进一步地，所述的铬矿粉中，Cr2O3质量分数为50％。
进一步地，所述的石墨中，固定碳的质量分数为86％。
进一步地，所述的羧甲基纤维素中，羧甲基纤维素钠的含量为99.5％，碳化温度235-248℃。
一种防粘铜喷涂料的制备方法，包括如下步骤：a.取原料：烧结镁砂粉40重量份、废镁碳砖粉25重量份、膨润土5重量份、铬矿粉16重量份、石墨5重量份、白糊精1.5重量份、羧甲基纤维素0.5重量份、三聚磷酸钠4.4重量份，然后将原料搅拌均匀，装袋；b.在使用时，将原料与水按质量比1:1混匀，得到防粘铜喷涂料。
进一步地，步骤a中，将原料在双螺旋混合机中搅拌6分钟后，装袋。
根据GB/T16555、GB/T21114中的方法测定，MgO+C≥60％；根据GB/T5070测定，Cr2O3≥2.5％；根据GB/T22459.7-2008测定烧后线变化率在-1％；根据GB/T22459.4测定常温抗折粘接强度，干燥温度110℃、保温24h时，为2.2MPa；根据GB/T22459.7测定高温抗折粘接强度，烧成温度1350℃、保温3h时，为8.3MPa；根据GB/T7320测定热膨胀系数为10.1×10-6/℃。
实施例5
一种防粘铜喷涂料，组分包括：烧结镁砂粉40重量份、废镁碳砖粉25重量份、膨润土5重量份、铬矿粉16重量份、石墨5重量份、结合剂5.2重量份，结合剂中，主结合剂3.9重量份，主结合剂为六偏磷酸钠，辅结合剂1.3重量份，辅助结合剂中，白糊精1重量份，羧甲基纤维素0.3重量份。
进一步地，烧结镁砂粉的粒度为325目；废镁碳砖粉的粒度为180目；膨润土的粒度为200目；铬矿粉的粒度为200目；石墨的粒度为180目。
进一步地，所述的烧结镁砂粉中，MgO的质量分数为90％。
进一步地，所述的废镁碳砖粉中，MgO质量分数为70％，C质量分数为15％，余量主要为结合剂，可以是沥青或煤焦油等。
进一步地，所述的膨润土的塑性粘度为6Pa·S，胶质价为99ml/15g土，pH为10.5，水份为10％，膨胀倍数为40ml/g。使用的膨润土为钠基膨润土。
进一步地，所述的铬矿粉中，Cr2O3质量分数为50％。
进一步地，所述的石墨中，固定碳的质量分数为86％。
进一步地，所述的羧甲基纤维素中，羧甲基纤维素钠的含量为99.5％，碳化温度235-248℃。
一种防粘铜喷涂料的制备方法，包括如下步骤：a.取原料：烧结镁砂粉40重量份、废镁碳砖粉25重量份、膨润土5重量份、铬矿粉16重量份、石墨5重量份、白糊精1重量份、羧甲基纤维素0.3重量份、六偏磷酸钠3.9重量份，然后将原料搅拌均匀，装袋；b.在使用时，将原料与水按质量比1:1混匀，得到防粘铜喷涂料。
进一步地，步骤a中，将原料在双螺旋混合机中搅拌6分钟后，装袋。
根据GB/T16555、GB/T21114中的方法测定，MgO+C≥60％；根据GB/T5070测定，Cr2O3≥2.5％；根据GB/T22459.7-2008测定烧后线变化率在-1％；根据GB/T22459.4测定常温抗折粘接强度，干燥温度110℃、保温24h时，为2.1MPa；根据GB/T22459.7测定高温抗折粘接强度，烧成温度1350℃、保温3h时，为7.6MPa；根据GB/T7320测定热膨胀系数为9.8×10-6/℃。
实施例1-5中各组分的重量份如表1所示。
按现有技术的情况，砌筑层一般为预制件，多为铝碳质。在实际使用中，某阳极板浇注***包括1套中间包和2套浇铸包，砌筑层使用的均是使用较为广泛的铝碳化硅质预制件，经统计核算，需要1周更换一次铝碳化硅质预制件，而中间包铝碳化硅质预制件69672元/套，而浇铸包铝碳化硅质预制件65328元/2套，而使用各实施例中制得的喷涂料后，每天喷涂200kg，而成本约为3500元/吨，砌筑层的使用周期则达到4周。
以4周作为1个使用周期来看，按现有技术的情况，1个使用周期结束，耐材成本为(69672+65328)×4＝540000元，而使用本技术方案后，1个周期的耐材成本为(69672+65328)+(200×7)/1000×4×3500＝154600元。可见，1个生产周期中，本技术方案即可节省385400元，即约70％的成本，利于节能减排的同时还利于节能降耗，也能够大幅降低工人师傅在周期内更换砌筑层预制件的劳动量。
Figure BDA0003206085660000091

Claims (10)

1.一种防粘铜喷涂料，其特征在于：组分包括：烧结镁砂粉40-60重量份、废镁碳砖粉10-25重量份、膨润土5-15重量份、铬矿粉5-16重量份、石墨5-16重量份、结合剂3.1-12.5重量份。
2.如权利要求1所述的一种防粘铜喷涂料，其特征在于：烧结镁砂粉的粒度在325目以下；废镁碳砖粉的粒度在180目以下；膨润土的粒度在200目以下；铬矿粉的粒度在200目以下；石墨的粒度在180目以下。
3.如权利要求1所述的一种防粘铜喷涂料，其特征在于：所述的烧结镁砂粉中，MgO的质量分数在90%以上。
4.如权利要求1所述的一种防粘铜喷涂料，其特征在于：所述的废镁碳砖粉中，MgO质量分数为70%-90%，C质量分数为5%-15%，余量主要为结合剂。
5.如权利要求1所述的一种防粘铜喷涂料，其特征在于：所述的膨润土的塑性粘度≥2.8Pa·S，胶质价≥90ml/15g土，pH为8-10.5，水份≤10%，膨胀倍数≥20ml/g。
6.如权利要求1所述的一种防粘铜喷涂料，其特征在于：所述的铬矿粉中，Cr2O3质量分数在50%以上。
7.如权利要求1所述的一种防粘铜喷涂料，其特征在于：所述的石墨中，固定碳的质量分数在86%以上。
8.如权利要求1所述的一种防粘铜喷涂料，其特征在于：所述的结合剂为主结合剂与辅结合剂的混合，主结合剂的重量份高于辅结合剂的重量份，主结合剂为三聚磷酸钠或六偏磷酸钠或二者的混合，辅结合剂为白糊精、羧甲基纤维素的混合。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的防粘铜喷涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：a.取原料：烧结镁砂粉40-60重量份、废镁碳砖粉10-25重量份、膨润土5-15重量份、铬矿粉5-16重量份、石墨5-16重量份、结合剂3.1-12.5重量份，然后将原料搅拌均匀，装袋；b.在使用时，将原料与水按质量比1:1混匀，得到防粘铜喷涂料。
10.如权利要求9所述的一种防粘铜喷涂料的制备方法，其特征在于：步骤a中，将原料在双螺旋混合机中搅拌6-8分钟后，装袋。
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