本发明属于循环流化床锅炉预制件技术领域。具体涉及一种循环流化床锅炉烧嘴预制件及其制备方法。
背景技术：
烧嘴是循环流化床锅炉燃料、空气(氧气)及造渣剂等进入炉膛的重要通道，烧嘴部位温度高、波动大，磨损严重，且烧嘴的尺寸与形状各异，因而循环流化床锅炉烧嘴大多采用耐火预制件。
目前，循环流化床锅炉烧嘴预制件主要以刚玉骨料结合碳化硅细粉、活性氧化铝微粉等，以高纯铝酸钙水泥为结合剂，经过混合、成型后烧成，其强度大和耐磨性强，尤其铝酸钙水泥在烧成过程能够产生一定量的液相，促进材料的烧结，但同时也降低了材料的高温服役性能。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单的循环流化床锅炉烧嘴预制件的制备方法。用该方法所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件的高温强度大、热震稳定性好和耐磨性强。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：
第一步、按碳化硅颗粒︰板状刚玉颗粒的质量比为1︰(20～25)，将所述板状刚玉颗粒和所述碳化硅颗粒加入搅拌机中，混合4～5分钟，制得骨料。
第二步、按ρ-al2o3微粉︰碳化硅微粉︰硅粉︰二氧化硅微粉︰氯化镁细粉的质量比为1︰(0.10～0.15)︰(0.05～0.08)︰(0.05～0.10)︰(0.01～0.06)，将所述ρ-al2o3微粉、所述碳化硅微粉、所述硅粉、所述二氧化硅微粉和所述氯化镁细粉加入搅拌机中，混合5～7分钟，制得基质料。
第三步、按所述颗粒骨料︰所述基质料的质量比为100︰(35～40)，将所述骨料和所述基质料加入搅拌机中，混合6～8分钟，制得混合料。
第四步、按所述混合料︰硅溶胶的质量比为1︰(0.05～0.06)，向所述混合料中加入所述硅溶胶，搅拌3～4分钟，置于模具中振动成型，室温条件下养护4～5小时，再于110～120℃条件下养护6～8小时；然后置于马弗炉中，在氮气气氛和1500～1550℃条件下保温2～4小时，随炉冷却至室温，制得循环流化床锅炉烧嘴预制件。
所述碳化硅颗粒的粒度为0.1～5mm；所述碳化硅颗粒的sic含量≥97wt％。
所述板状刚玉颗粒的粒度为0.1～5mm；所述板状刚玉颗粒的al2o3含量≥98.5wt％。
所述ρ-al2o3微粉的粒度≤80μm；所述ρ-al2o3微粉的al2o3含量≥99wt％。
所述碳化硅微粉的粒度≤70μm；所述碳化硅微粉的sic含量≥97wt％。
所述硅粉的粒度≤60μm；所述硅粉的si含量≥97wt％。
所述二氧化硅微粉的粒度≤50μm；所述二氧化硅微粉的sio2含量≥98wt％。
所述氯化镁细粉的粒度≤80μm；所述氯化镁细粉的mgcl2含量≥99wt％。
所述硅溶胶的sio2含量为15～20wt％。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本发明通过对原料组分间的分步混合、成型与烧成，即得循环流化床锅炉烧嘴预制件，工艺简单。
2、本发明采用硅溶胶结合，利用纳米胶粒的表面效应促进烧结，同时减少低熔点物相的产生，有利于提高预循环流化床锅炉烧嘴预制件的高温强度。
3、本发明利用高温氮化反应原位形成si3n4晶须结合，提高循环流化床锅炉烧嘴预制件的耐磨性与抗热震性能。
本发明所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件经检测：常温耐磨性试验磨损量为1.1～1.6cm3；体积密度为3.35～3.40g/cm3；高温(1400℃)抗折强度为20～25mpa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为92～95％。
因此，本发明工艺简单，所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件具有高温强度大、热震稳定性好和耐磨性强的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的物料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述碳化硅颗粒的粒度为0.1～5mm；所述碳化硅颗粒的sic含量≥97wt％。
所述板状刚玉颗粒的粒度为0.1～5mm；所述板状刚玉颗粒的al2o3含量≥98.5wt％。
所述ρ-al2o3微粉的粒度≤80μm；所述ρ-al2o3微粉的al2o3含量≥99wt％。
所述碳化硅微粉的粒度≤70μm；所述碳化硅微粉的sic含量≥97wt％。
所述硅粉的粒度≤60μm；所述硅粉的si含量≥97wt％。
所述二氧化硅微粉的粒度≤50μm；所述二氧化硅微粉的sio2含量≥98wt％。
所述氯化镁细粉的粒度≤80μm；所述氯化镁细粉的mgcl2含量≥99wt％。
所述硅溶胶的sio2含量为15～20wt％。
实施例1
一种循环流化床锅炉烧嘴预制件及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
第一步、按碳化硅颗粒︰板状刚玉颗粒的质量比为1︰(20～22)，将所述板状刚玉颗粒和所述碳化硅颗粒加入搅拌机中，混合4～5分钟，制得骨料。
第二步、按ρ-al2o3微粉︰碳化硅微粉︰硅粉︰二氧化硅微粉︰氯化镁细粉的质量比为1︰(0.10～0.12)︰(0.05～0.07)︰(0.05～0.07)︰(0.01～0.03)，将所述ρ-al2o3微粉、所述碳化硅微粉、所述硅粉、所述二氧化硅微粉和所述氯化镁细粉加入搅拌机中，混合5～7分钟，制得基质料。
第三步、按所述颗粒骨料︰所述基质料的质量比为100︰(35～37)，将所述骨料和所述基质料加入搅拌机中，混合6～8分钟，制得混合料。
第四步、按所述混合料︰硅溶胶的质量比为1︰(0.05～0.06)，向所述混合料中加入所述硅溶胶，搅拌3～4分钟，置于模具中振动成型，室温条件下养护4～5小时，再于110～120℃条件下养护6～8小时；然后置于马弗炉中，在氮气气氛和1500～1520℃条件下保温2～4小时，随炉冷却至室温，制得循环流化床锅炉烧嘴预制件。
本实施例所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件经检测：常温耐磨性试验磨损量为1.1～1.3cm3；体积密度为3.35～3.37g/cm3；高温(1400℃)抗折强度为20～22mpa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为92～94％。
实施例2
一种循环流化床锅炉烧嘴预制件及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
第一步、按碳化硅颗粒︰板状刚玉颗粒的质量比为1︰(21～23)，将所述板状刚玉颗粒和所述碳化硅颗粒加入搅拌机中，混合4～5分钟，制得骨料。
第二步、按ρ-al2o3微粉︰碳化硅微粉︰硅粉︰二氧化硅微粉︰氯化镁细粉的质量比为1︰(0.11～0.13)︰(0.05～0.07)︰(0.06～0.08)︰(0.02～0.04)，将所述ρ-al2o3微粉、所述碳化硅微粉、所述硅粉、所述二氧化硅微粉和所述氯化镁细粉加入搅拌机中，混合5～7分钟，制得基质料。
第三步、按所述颗粒骨料︰所述基质料的质量比为100︰(36～38)，将所述骨料和所述基质料加入搅拌机中，混合6～8分钟，制得混合料。
第四步、按所述混合料︰硅溶胶的质量比为1︰(0.05～0.06)，向所述混合料中加入所述硅溶胶，搅拌3～4分钟，置于模具中振动成型，室温条件下养护4～5小时，再于110～120℃条件下养护6～8小时；然后置于马弗炉中，在氮气气氛和1510～1530℃条件下保温2～4小时，随炉冷却至室温，制得循环流化床锅炉烧嘴预制件。
本实施例所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件经检测：常温耐磨性试验磨损量为1.2～1.4cm3；体积密度为3.36～3.38g/cm3；高温(1400℃)抗折强度为21～23mpa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为92～94％。
实施例3
一种循环流化床锅炉烧嘴预制件及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
第一步、按碳化硅颗粒︰板状刚玉颗粒的质量比为1︰(22～24)，将所述板状刚玉颗粒和所述碳化硅颗粒加入搅拌机中，混合4～5分钟，制得骨料。
第二步、按ρ-al2o3微粉︰碳化硅微粉︰硅粉︰二氧化硅微粉︰氯化镁细粉的质量比为1︰(0.12～0.14)︰(0.06～0.08)︰(0.07～0.09)︰(0.03～0.05)，将所述ρ-al2o3微粉、所述碳化硅微粉、所述硅粉、所述二氧化硅微粉和所述氯化镁细粉加入搅拌机中，混合5～7分钟，制得基质料。
第三步、按所述颗粒骨料︰所述基质料的质量比为100︰(37～39)，将所述骨料和所述基质料加入搅拌机中，混合6～8分钟，制得混合料。
第四步、按所述混合料︰硅溶胶的质量比为1︰(0.05～0.06)，向所述混合料中加入所述硅溶胶，搅拌3～4分钟，置于模具中振动成型，室温条件下养护4～5小时，再于110～120℃条件下养护6～8小时；然后置于马弗炉中，在氮气气氛和1520～1540℃条件下保温2～4小时，随炉冷却至室温，制得循环流化床锅炉烧嘴预制件。
本实施例所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件经检测：常温耐磨性试验磨损量为1.3～1.5cm3；体积密度为3.37～3.39g/cm3；高温(1400℃)抗折强度为22～24mpa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为93～95％。
实施例4
一种循环流化床锅炉烧嘴预制件及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
第一步、按碳化硅颗粒︰板状刚玉颗粒的质量比为1︰(23～25)，将所述板状刚玉颗粒和所述碳化硅颗粒加入搅拌机中，混合4～5分钟，制得骨料。
第二步、按ρ-al2o3微粉︰碳化硅微粉︰硅粉︰二氧化硅微粉︰氯化镁细粉的质量比为1︰(0.13～0.15)︰(0.06～0.08)︰(0.08～0.10)︰(0.04～0.06)，将所述ρ-al2o3微粉、所述碳化硅微粉、所述硅粉、所述二氧化硅微粉和所述氯化镁细粉加入搅拌机中，混合5～7分钟，制得基质料。
第三步、按所述颗粒骨料︰所述基质料的质量比为100︰(38～40)，将所述骨料和所述基质料加入搅拌机中，混合6～8分钟，制得混合料。
第四步、按所述混合料︰硅溶胶的质量比为1︰(0.05～0.06)，向所述混合料中加入所述硅溶胶，搅拌3～4分钟，置于模具中振动成型，室温条件下养护4～5小时，再于110～120℃条件下养护6～8小时；然后置于马弗炉中，在氮气气氛和1530～1550℃条件下保温2～4小时，随炉冷却至室温，制得循环流化床锅炉烧嘴预制件。
本实施例所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件经检测：常温耐磨性试验磨损量为1.4～1.6cm3；体积密度为3.38～3.40g/cm3；高温(1400℃)抗折强度为23～25mpa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为93～95％。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本具体实施方式通过对原料组分间的分步混合、成型与烧成，即得循环流化床锅炉烧嘴预制件，工艺简单。
2、本具体实施方式采用硅溶胶结合，利用纳米胶粒的表面效应促进烧结，同时减少低熔点物相的产生，有利于提高预循环流化床锅炉烧嘴预制件的高温强度。
3、本具体实施方式利用高温氮化反应原位形成si3n4晶须结合，提高循环流化床锅炉烧嘴预制件的耐磨性与抗热震性能。
本具体实施方式所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件经检测：常温耐磨性试验磨损量为1.1～1.6cm3；体积密度为3.35～3.40g/cm3；高温(1400℃)抗折强度为20～25mpa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为92～95％。
因此，本具体实施方式工艺简单，所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件具有高温强度大、热震稳定性好和耐磨性强的特点。