一种cfb锅炉点火部位用高强耐火浇注料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种cfb锅炉点火部位用高强耐火浇注料及其制备方法 (High-strength refractory castable for CFB boiler ignition part and preparation method thereof ) 是由 张卫星 张晟 王晓杰 许英 李业清 吴俊杰 裴一新 于 2021-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种CFB锅炉点火部位用高强耐火浇注料及其制备方法,涉及浇注料制备技术领域,由以下质量百分比的成分组成：镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体20-25％、Sialon/Si-(3)N-(4)-SiC复相耐高温粉体15-20％、二氧化硅微粉10-15％、Cr-(2)O-(3)5-8％、减水剂1-1.5％、铝酸钙水泥4-8％、分散剂2.5-3.5％、余量为Al-(2)O-(3),其制备方法包括：制备减水剂、制备分散剂、制备混料、制备溶剂、混合成浇注料,本发明采用的高铝粉煤灰、铝灰和菱镁矿渣,是将工业废弃物重新利用,有利于降低其相关产业的污染排放,并提高相关产业的附加产值,制造成本较低,在CFB锅炉点火部位应用效果好,具有耐高温、强度高、不易断裂、耐腐蚀、使用寿命长的优点。(The invention discloses a high-strength refractory castable for a CFB boiler ignition part and a preparation method thereof, relating to the technical field of castable preparation and comprising the following components in percentage by mass: 20-25% of magnesia alumina spinel-corundum-Sialon complex phase high temperature resistant powder and Sialon/Si 3 N 4 15-20% of-SiC complex phase high-temperature resistant powder, 10-15% of silicon dioxide micropowder, and Cr 2 O 3 5-8% of water reducing agent, 1-1.5% of calcium aluminate cement, 4-8% of dispersing agent, 2.5-3.5% of Al 2 O 3 The preparation method comprises the following steps: the high-alumina fly ash, the aluminum ash and the magnesite slag adopted by the invention are reused, which is beneficial to reducing pollution discharge of related industriesAnd the additive output value of related industries is improved, the manufacturing cost is lower, the application effect on the ignition part of the CFB boiler is good, and the CFB boiler has the advantages of high temperature resistance, high strength, difficult fracture, corrosion resistance and long service life.)
技术领域
本发明涉及浇注料制备技术领域，具体是涉及一种CFB锅炉点火部位用高强耐火浇注料及其制备方法。
背景技术
浇注料又称耐火浇注料，是一种由耐火物料加入一定量结合剂制成的粒状和粉状材料，具有较高流动性，以浇注方式成型的不定形耐火材料。
同其他不定形耐火材料相比，结合剂和水分含量较高，流动性较好，故而浇注料应用范围较广，可根据使用条件对所用材质和结合剂加以选择。既可直接浇注成衬体使用，又可用浇注或震实方法制成预制块使用。
耐火浇注料已经被广泛地应用于冶金、建材、电力、化工等工业领域的高温设备中，同其他不定形耐火材料相比，结合剂和水分含量较高，流动性较好，故而不定型耐火材料应用范围较广。
现有的浇注料采用的原料需要专门进行制造，制造成本高且不够环保，在CFB锅炉点火部位应用中存在容易脱落、开裂、掉块、剥落、使用寿命短的缺点，这样的缺点增加了CFB锅炉的维修成本。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种CFB锅炉点火部位用高强耐火浇注料及其制备方法。
本发明的技术方案是：一种CFB锅炉点火部位用高强耐火浇注料，由以下质量百分比的成分组成：镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体20-25％、Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体15-20％、二氧化硅微粉10-15％、Cr2O35-8％、减水剂1-1.5％、铝酸钙水泥4-8％、分散剂2.5-3.5％、余量为Al2O3；
所述镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体的制备方法为：采用高铝粉煤灰、铝灰、菱镁矿按照质量比5:2:3制成混合料一，再将混合料一进行球磨，得到混合粉体一，将得到的混合粉体一在800-1000℃下烧结，得到镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体；
所述Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体的制备方法为：采用蓝晶石选矿尾矿、碳质材料按质量比3:2配制成混合料二，将混合料二进行球磨，得到混合粉体二，将混合粉体二在600-800℃中进行碳热还原氮化反应，得到Sialon-SiC复相粉体，将得到的Sialon-SiC复相粉体与Si3N4粉体按照质量比4:1混合后，在900-1100℃下进行真空烧结，得到Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体。
进一步地，上述一种CFB锅炉点火部位用高强耐火浇注料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备减水剂：
S1-1：将甲基丁烯醇、丙烯酸、甲基丙烯酸按质量比1:2:4配制成混合物A，将苯醌和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼按质量比1:1配制成混合物B，将乙醇钠、乙醇钾、氢氧化钠、氢氧化钾按照质量比3:2:1:1配制成混合物C；
S1-2：将重量份为200-300份混合物A、5-8份混合物B、1-3份混合物C混合均匀后导入反应釜中，在真空条件下反应釜加热至150℃后再通入环氧丙烷，所述环氧丙烷与所述混合物A的体积比为35:1；
S1-3：待反应釜中气压不再下降后，向反应釜中加入与混合物A质量比为8:1的缩水甘油并进行搅拌，搅拌均匀后与不饱和羧酸共聚而成减水剂；
S2：制备分散剂：
S2-1：将木质素与吡啶溶液按照质量比1:4搅拌混合，得到混合溶液A，再向混合溶液A中加入占木质素质量4-5％的溴代异丁酰溴在25-35℃下反应18-20h，得到混合溶液B；
S2-2：将混合溶液B加热至100-120℃，再向混合溶液B中加入占木质素质量1-2％的烷基聚乙二醇醚丙烯酸酯，然后搅拌反应1-3h，得到分散剂；
S3：制备混料
按上述质量百分比将镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体、Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体、二氧化硅微粉、Cr2O3、铝酸钙水泥、Al2O3混合均匀，得到混料；
S4：制备溶剂
按上述质量百分比将分散剂与减水剂在室温下进行混合搅拌2min，得到混合溶液C，再向混合溶液C中加入占混料质量4/5的水，搅拌混合1-2min，得到溶剂；
S5：混合成浇注料
将所述溶剂加入至混料中搅拌均匀，得到具有流动性的浇注料。
进一步地，所述镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体的粒径小于3mm，镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体作为浇注料中骨料的细料，有利于提高浇注料的流动性。
进一步地，所述Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体的粒径为3-8mm，Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体作为浇注料中骨料的粗料，有利于提高浇注料的流动性。
进一步地，所述二氧化硅微粉、铝酸钙水泥、Cr2O35、Al2O3的粒径均小于0.08mm，有利于提高浇注料的强度。
进一步地，所述Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体制备过程中加入的Si3N4粉体粒径为3-5mm，这样的Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体在满足颗粒度要求的前提下，混合的更加均匀。
进一步地，所述Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体制备过程中的碳热还原氮化反应的时长为1-2h，球磨时长为20-30min，球磨速度为80-100r/min，真空烧结时长为30-50min，这样的技术参数下制备的Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体再具有耐高温和不易开裂的特点。
进一步地，所述铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温材料粉体制备过程中的球磨速度为30-50r/min，球磨时长1-2h，真空烧结时长为40-60min，这样的技术参数下铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温材料粉体具有更好的耐高温性能。
进一步地，所述步骤S1-2中反应釜通入环氧丙烷后反应釜的气压为0.08-0.1Mpa，使环氧丙烷与混合物充分反映。
进一步地，所述S1-3所述搅拌时反应釜温度保持在80-100℃，搅拌时长为2-3h，搅拌过程中使缩水甘油与混合物充分反映。
本发明的有益效果是：
本发明采用的高铝粉煤灰、铝灰和菱镁矿渣，是将工业废弃物重新利用，有利于降低其相关产业的污染排放，并提高相关产业的附加产值，制造成本较低，能够满足钢铁冶炼行业耐高温材料、陶瓷部件等使用要求，在CFB锅炉点火部位应用效果好，具有耐高温、强度高、不易断裂、耐腐蚀、使用寿命长的优点。
附图说明
图1是本发明浇注料的制备流程图。
具体实施方式
实施例1
一种CFB锅炉点火部位用高强耐火浇注料，由以下质量百分比的成分组成：镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体20％、Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体15％、二氧化硅微粉10％、Cr2O35％、减水剂1％、铝酸钙水泥4％、分散剂2.5％、余量为Al2O3；
镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体的制备方法为：采用高铝粉煤灰、铝灰、菱镁矿按照质量比5:2:3制成混合料一，再将混合料一进行球磨，得到混合粉体一，将得到的混合粉体一在800℃下烧结，得到镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体；
Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体的制备方法为：采用蓝晶石选矿尾矿、碳质材料按质量比3:2配制成混合料二，将混合料二进行球磨，得到混合粉体二，将混合粉体二在600℃中进行碳热还原氮化反应，得到Sialon-SiC复相粉体，将得到的Sialon-SiC复相粉体与Si3N4粉体按照质量比4:1混合后，在900℃下进行真空烧结，得到Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体。
如图1所示，上述一种CFB锅炉点火部位用高强耐火浇注料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备减水剂：
S1-1：将甲基丁烯醇、丙烯酸、甲基丙烯酸按质量比1:2:4配制成混合物A，将苯醌和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼按质量比1:1配制成混合物B，将乙醇钠、乙醇钾、氢氧化钠、氢氧化钾按照质量比3:2:1:1配制成混合物C；
S1-2：将重量份为200份混合物A、5份混合物B、1份混合物C混合均匀后导入反应釜中，在真空条件下反应釜加热至150℃后再通入环氧丙烷，环氧丙烷与混合物A的体积比为35:1；
S1-3：待反应釜中气压不再下降后，向反应釜中加入与混合物A质量比为8:1的缩水甘油并进行搅拌，搅拌均匀后与不饱和羧酸共聚而成减水剂；
S2：制备分散剂：
S2-1：将木质素与吡啶溶液按照质量比1:4搅拌混合，得到混合溶液A，再向混合溶液A中加入占木质素质量4％的溴代异丁酰溴在25℃下反应18h，得到混合溶液B；
S2-2：将混合溶液B加热至100℃，再向混合溶液B中加入占木质素质量1％的烷基聚乙二醇醚丙烯酸酯，然后搅拌反应1h，得到分散剂；
S3：制备混料
按上述质量百分比将镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体、Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体、二氧化硅微粉、Cr2O3、铝酸钙水泥、Al2O3混合均匀，得到混料；
S4：制备溶剂
按上述质量百分比将分散剂与减水剂在室温下进行混合搅拌2min，得到混合溶液C，再向混合溶液C中加入占混料质量4/5的水，搅拌混合1min，得到溶剂；
S5：混合成浇注料
将溶剂加入至混料中搅拌均匀，得到具有流动性的浇注料。
镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体的粒径小于3mm，镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体作为浇注料中骨料的细料，有利于提高浇注料的流动性。
Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体的粒径为3-5mm，Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体作为浇注料中骨料的粗料，有利于提高浇注料的流动性。
二氧化硅微粉、铝酸钙水泥、Cr2O35、Al2O3的粒径均小于0.08mm，有利于提高浇注料的强度。
Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体制备过程中加入的Si3N4粉体粒径为3-4mm，这样的Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体在满足颗粒度要求的前提下，混合的更加均匀。
Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体制备过程中的碳热还原氮化反应的时长为1h，球磨时长为20min，球磨速度为80r/min，真空烧结时长为30min，这样的技术参数下制备的Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体再具有耐高温和不易开裂的特点。
铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温材料粉体制备过程中的球磨速度为30r/min，球磨时长1h，真空烧结时长为40min，这样的技术参数下铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温材料粉体具有更好的耐高温性能。
步骤S1-2中反应釜通入环氧丙烷后反应釜的气压为0.08Mpa，使环氧丙烷与混合物充分反映。
S1-3搅拌时反应釜温度保持在80℃，搅拌时长为2h，搅拌过程中使缩水甘油与混合物充分反映。
实施例2
一种CFB锅炉点火部位用高强耐火浇注料，由以下质量百分比的成分组成：镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体23％、Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体18％、二氧化硅微粉13％、Cr2O37％、减水剂1.4％、铝酸钙水泥7％、分散剂3％、余量为Al2O3；
镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体的制备方法为：采用高铝粉煤灰、铝灰、菱镁矿按照质量比5:2:3制成混合料一，再将混合料一进行球磨，得到混合粉体一，将得到的混合粉体一在900℃下烧结，得到镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体；
Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体的制备方法为：采用蓝晶石选矿尾矿、碳质材料按质量比3:2配制成混合料二，将混合料二进行球磨，得到混合粉体二，将混合粉体二在700℃中进行碳热还原氮化反应，得到Sialon-SiC复相粉体，将得到的Sialon-SiC复相粉体与Si3N4粉体按照质量比4:1混合后，在1000℃下进行真空烧结，得到Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体。
如图1所示，上述一种CFB锅炉点火部位用高强耐火浇注料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备减水剂：
S1-1：将甲基丁烯醇、丙烯酸、甲基丙烯酸按质量比1:2:4配制成混合物A，将苯醌和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼按质量比1:1配制成混合物B，将乙醇钠、乙醇钾、氢氧化钠、氢氧化钾按照质量比3:2:1:1配制成混合物C；
S1-2：将重量份为250份混合物A、7份混合物B、2份混合物C混合均匀后导入反应釜中，在真空条件下反应釜加热至150℃后再通入环氧丙烷，环氧丙烷与混合物A的体积比为35:1；
S1-3：待反应釜中气压不再下降后，向反应釜中加入与混合物A质量比为8:1的缩水甘油并进行搅拌，搅拌均匀后与不饱和羧酸共聚而成减水剂；
S2：制备分散剂：
S2-1：将木质素与吡啶溶液按照质量比1:4搅拌混合，得到混合溶液A，再向混合溶液A中加入占木质素质量4.5％的溴代异丁酰溴在30℃下反应19h，得到混合溶液B；
S2-2：将混合溶液B加热至110℃，再向混合溶液B中加入占木质素质量1.5％的烷基聚乙二醇醚丙烯酸酯，然后搅拌反应1.5h，得到分散剂；
S3：制备混料
按上述质量百分比将镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体、Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体、二氧化硅微粉、Cr2O3、铝酸钙水泥、Al2O3混合均匀，得到混料；
S4：制备溶剂
按上述质量百分比将分散剂与减水剂在室温下进行混合搅拌2min，得到混合溶液C，再向混合溶液C中加入占混料质量4/5的水，搅拌混合2min，得到溶剂；
S5：混合成浇注料
将溶剂加入至混料中搅拌均匀，得到具有流动性的浇注料。
镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体的粒径小于3mm，镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体作为浇注料中骨料的细料，有利于提高浇注料的流动性。
Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体的粒径为5-8mm，Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体作为浇注料中骨料的粗料，有利于提高浇注料的流动性。
二氧化硅微粉、铝酸钙水泥、Cr2O35、Al2O3的粒径均小于0.08mm，有利于提高浇注料的强度。
Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体制备过程中加入的Si3N4粉体粒径为4-5mm，这样的Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体在满足颗粒度要求的前提下，混合的更加均匀。
Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体制备过程中的碳热还原氮化反应的时长为1.5h，球磨时长为25min，球磨速度为90r/min，真空烧结时长为40min，这样的技术参数下制备的Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体再具有耐高温和不易开裂的特点。
铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温材料粉体制备过程中的球磨速度为40r/min，球磨时长1.5h，真空烧结时长为50min，这样的技术参数下铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温材料粉体具有更好的耐高温性能。
步骤S1-2中反应釜通入环氧丙烷后反应釜的气压为0.09Mpa，使环氧丙烷与混合物充分反映。
S1-3搅拌时反应釜温度保持在90℃，搅拌时长为2.5h，搅拌过程中使缩水甘油与混合物充分反映。
实施例3
一种CFB锅炉点火部位用高强耐火浇注料，由以下质量百分比的成分组成：镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体25％、Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体20％、二氧化硅微粉15％、Cr2O38％、减水剂1.5％、铝酸钙水泥8％、分散剂3.5％、余量为Al2O3；
镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体的制备方法为：采用高铝粉煤灰、铝灰、菱镁矿按照质量比5:2:3制成混合料一，再将混合料一进行球磨，得到混合粉体一，将得到的混合粉体一在1000℃下烧结，得到镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体；
Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体的制备方法为：采用蓝晶石选矿尾矿、碳质材料按质量比3:2配制成混合料二，将混合料二进行球磨，得到混合粉体二，将混合粉体二在800℃中进行碳热还原氮化反应，得到Sialon-SiC复相粉体，将得到的Sialon-SiC复相粉体与Si3N4粉体按照质量比4:1混合后，在1100℃下进行真空烧结，得到Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体。
如图1所示，上述一种CFB锅炉点火部位用高强耐火浇注料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备减水剂：
S1-1：将甲基丁烯醇、丙烯酸、甲基丙烯酸按质量比1:2:4配制成混合物A，将苯醌和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼按质量比1:1配制成混合物B，将乙醇钠、乙醇钾、氢氧化钠、氢氧化钾按照质量比3:2:1:1配制成混合物C；
S1-2：将重量份为300份混合物A、8份混合物B、3份混合物C混合均匀后导入反应釜中，在真空条件下反应釜加热至150℃后再通入环氧丙烷，环氧丙烷与混合物A的体积比为35:1；
S1-3：待反应釜中气压不再下降后，向反应釜中加入与混合物A质量比为8:1的缩水甘油并进行搅拌，搅拌均匀后与不饱和羧酸共聚而成减水剂；
S2：制备分散剂：
S2-1：将木质素与吡啶溶液按照质量比1:4搅拌混合，得到混合溶液A，再向混合溶液A中加入占木质素质量5％的溴代异丁酰溴在35℃下反应20h，得到混合溶液B；
S2-2：将混合溶液B加热至120℃，再向混合溶液B中加入占木质素质量1-2％的烷基聚乙二醇醚丙烯酸酯，然后搅拌反应3h，得到分散剂；
S3：制备混料
按上述质量百分比将镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体、Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体、二氧化硅微粉、Cr2O3、铝酸钙水泥、Al2O3混合均匀，得到混料；
S4：制备溶剂
按上述质量百分比将分散剂与减水剂在室温下进行混合搅拌2min，得到混合溶液C，再向混合溶液C中加入占混料质量4/5的水，搅拌混合2min，得到溶剂；
S5：混合成浇注料
将溶剂加入至混料中搅拌均匀，得到具有流动性的浇注料。
镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体的粒径小于3mm，镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温粉体作为浇注料中骨料的细料，有利于提高浇注料的流动性。
Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体的粒径为3-8mm，Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体作为浇注料中骨料的粗料，有利于提高浇注料的流动性。
二氧化硅微粉、铝酸钙水泥、Cr2O35、Al2O3的粒径均小于0.08mm，有利于提高浇注料的强度。
Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体制备过程中加入的Si3N4粉体粒径为3-5mm，这样的Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体在满足颗粒度要求的前提下，混合的更加均匀。
Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体制备过程中的碳热还原氮化反应的时长为2h，球磨时长为30min，球磨速度为100r/min，真空烧结时长为50min，这样的技术参数下制备的Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温粉体再具有耐高温和不易开裂的特点。
铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温材料粉体制备过程中的球磨速度为50r/min，球磨时长2h，真空烧结时长为60min，这样的技术参数下铝尖晶石-刚玉-Sialon复相耐高温材料粉体具有更好的耐高温性能。
步骤S1-2中反应釜通入环氧丙烷后反应釜的气压为0.1Mpa，使环氧丙烷与混合物充分反映。
S1-3搅拌时反应釜温度保持在100℃，搅拌时长为3h，搅拌过程中使缩水甘油与混合物充分反映。
将实施例1-实施例3中所制备的浇注料应用在CFB锅炉点火部位，在实际应用中，实施例3所制备的浇注料使用效果最好，因此，实施例3为最佳实施例。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种镁碳砖用抗氧化涂层及其制备方法