轻质浇注料使用耐火轻质骨料和粉料、结合剂及外加剂配制而成的。一般体积密度<1.8g/cm³,但耐火度没有要求,或真气孔率>45%,在指定温度下的线收缩率<1.5%的浇注料,称为轻质浇注料。其特点是体积密度小、导热率低,因而具有良好的隔热性能。
随着炉窑热工设备节能技术要求的不断提高,作为其中一种隔热型砌筑材料的轻质浇注料得到了迅速的发展,品种不断扩大,质量不断提高,应用范围不断扩宽。其中,用珍珠岩轻质浇注料,以其优良的保温隔热性能和施工方便、价格低廉的特点,在炉窑的保温隔热之中得到广泛的应用。
常用的轻质浇注料是按轻质骨料的品种分为轻质砖砂、多孔熟料、空心球、陶粒和膨胀珍珠岩等轻质浇注料在使用范围方面,从原先的只能作为高温炉窑隔热层砌筑材料发展到目前能砌筑1800℃以下火焰炉窑工作衬的轻质浇注料。例如,在炉温为1400℃的轧钢加热炉均热段和加热段上,采用体积密度为1.5~1.6g/cm³的轻质耐火浇注料进行工作衬的浇注,使用寿命已经超过2年,获得了良好的节能效果,但是常用轻质浇注料的质量还有待进一步提高。
目前市场提供的常规珍珠岩轻质浇注料是以水泥为结合剂,由于水泥结合的中温强度较低,导致浇注料高温强度低于低温强度,此外浇注料的粉料大部分是用水泥构成,施工后水泥水化放热量大,内衬收缩导致裂纹扩展,破坏了内衬的整体性与保温性能,导致内衬结构剥落。
通过分析目前市场上珍珠岩轻质浇注料,并结合了实际的使用情况认为在保证膨胀珍珠岩轻质耐火浇注料保温隔热性能的前提下,有必要提高浇注料的力学性能、抗热震性能和防爆性能。从浇注料相关性能的影响因素浇注出发,认为可以从以下几方面进行研究,即(1)原材料的合理选择(2)结合剂种类与复合组分的调整(3)粉料结合体的增强与防爆性能的改进(4)浇注料组分的合理配比(5)外加剂种类与施工性能的改善:此外,从浇注料保温性能考虑,要求选择的轻质骨料具有较高的气孔率,尤其是封闭气孔率,以发挥气体优良的隔热性能,降低浇注料炉衬的蓄热损失与散热损失,同时,在保证强度与耐火性能的前提下,改善粉料结合体的保温隔热性能。
浇注料原材料的选择,根据浇注料的技术性能要求分析,选取珍珠岩和漂珠为骨料。膨胀珍珠岩是用珍珠岩经煅烧后制得的呈白色。表面光滑、壁薄、内为蜂窝状结构,因而具有容重轻(40~550Kg/m³)和导热系率低(200~500℃时为0.028~0.048w·m-1·K-1)的特点,其耐火度为1280~1360℃。漂珠是从火电厂粉煤灰中漂选出来的硅酸铝质玻璃珠体,呈灰白色,壁薄、中空、表面封闭而光滑:漂珠因煤质、燃烧条件等不同。性能差异较大:一般AL2O3 含量为28%~35%,耐火度波动范围约为1610~1700℃粒径为20~250μm,容重为0.3~0.4g/cm³。选取普通硅酸铝棉为浇注料增强剂与防爆剂,通过纤维的拉拔增强和分散裂纹应力机制,改善浇注料的使用性能。选取高铝水泥与微粉为复合结合剂,使浇注料在不同的使用温度条件下均具有良好的结合强度,并添加部分耐火粉料,降低水泥用量和由此带来的水化热量。在此基础上还配入了外加剂改善浇注料的施工性能。
采用上述选择的原材料,在实验室进行了反复的浇注料配制与性能检测,获得了理想的实验室试验效果,表1为研制的轻质浇注料的性能参数及检测结果。
按照此类的配比方法轻质浇注料进行了实验性的生产在某电厂的锅炉烟道上进行了保温隔热层的浇注试验,施工养护后,投入生产实际应用,经现场观察,烟道运行正常,表面温度均匀,说明内衬厚度均匀,在高温烟气冲刷条件下,未出现内衬局部结构剥落经过一年的实际使用后,达到了预期的应用效果,目前烟道已经使用了两年,仍未发现明显的内衬剥落与冲蚀现象,也未发现变形问题,达到了延长使用寿命的目的。