一种可用于cfbb的低温烧结耐磨耐火修补材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可用于CFBB的低温烧结耐磨耐火修补材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]我国是以热电能源为主的国家，其中煤发电占主导地位。煤发电主要有两种发电设备:一是煤粉炉发电，二是循环流化床锅炉发电。煤粉炉发电对煤质有较高要求，适用于优质煤燃料；而我国优质煤资源储量非常有限，低质煤储量却很丰富，如何充分利用已有巨量低质煤资源保障国民经济发展对能源的大量需求成为国家面临的重要课题。利用循环流化床锅炉(简称CFBB，它是英文-circulating fluidized bed boiler的缩写)发电，为我国大量低质煤利用提供了一条有效途径。CFBB是一种高效、清洁、煤种适用性广泛的一种大型煤热发电设备。自上世纪80年代初由国外引入我国后得到广泛应用和发展，特别是上世纪90年代后期呈现快速发展态势。在“十二五”规划中，国家再次确立了要大力发展大型CFBB的战略部署，这为我国未来CFBB发展指明了方向。目前我国是世界上CFBB装机容量最大的国家，也是CFBB运行数量最多的国家，大小合计约2000余台。可是CFBB在实际运行中也存在一些长期困扰企业的技术难题，炉膛壁面耐火材料磨损问题就是锅炉运行中遇到的关键技术难题之一。虽然CFBB中的磨损是由其运行特点所决定的(即高灰量、低温性)，但长期冲刷磨损所带来的生产安全隐患却不可忽视。为此工程技术人员也研究提出了多种解决方案，亦取得了可喜成效。
[0003]为了更好地发挥CFBB效能，使其能更好地满足锅炉安全长效运行目的，实现经济效益和社会效益的统一，本发明提供一种更具技术优势的可用于CFBB磨损修补的低温烧结耐磨耐火修补涂层材料，其与普通耐火浇注料和耐磨耐火涂层材料相比，最主要的特点是:用其对CFBB炉膛磨损部位修补后，在正常运行条件下该耐火涂层材料可实现良好烧结，且与炉壁原有的耐火材料基体形成高强度结合，不易脱落，自身耐磨性好，热稳定性高，可以较长时间保护炉膛壁面，减少磨损，从而可实现锅炉安全长效运行目的；同时，该低温烧结耐火修补料还具有生产成本较低，材料施工性能好等优点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种可用于CFBB的低温烧结耐磨耐火修补材料及其制备方法，用其(低温烧结耐磨耐火修补材料)对CFBB炉膛磨损部位修补后，在正常运行条件下该耐火涂层材料可实现良好烧结，且与炉壁原有的耐火材料基体形成高强度结合，不易脱落，自身耐磨性好，热稳定性高，可以较长时间保护炉膛壁面，减少磨损，从而可实现锅炉安全长效运行目的，成本低，施工性能好。
[0005]为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是:一种可用于CFBB的低温烧结耐磨耐火修补材料，其特征在于它由耐磨耐火涂层修补材料(或称A组分)、磷酸盐复合结合胶(或称B组分)混合而成，各原料所占质量百分数:16.5%:83.5% ;
[0006]所述的磷酸盐复合结合胶由磷酸(H3P04)、Al (0H) 3、ZnO、CuO和MgO混合而成，各原料所占质量份为:磷酸【浓度为85wt%的工业磷酸(Η3Ρ04)】210份，Al (0H)3 35.0份、ZnO
10.9 份、CuO 3.5 份、MgO 1.9 份;
[0007]所述的耐磨耐火涂层修补材料由特级矾土骨料、棕刚玉骨料、致密刚玉骨料、烧结尖晶石、棕刚玉粉料、致密刚玉粉料、矾土粉料、锂云母、印度钾长石、钠长石、硼钙石、硅灰、CA_60(铝酸钙水泥)和三聚磷酸钠混合而成；各原料所占质量份为:特级矾土骨料15份-18份、棕刚玉骨料26份-30份、致密刚玉骨料8份-10份、烧结尖晶石4.0份-7.0份、棕刚玉粉料25.0份-31.0份、致密刚玉粉料2.5份、矾土粉料1.0份-4.0份、锂云母0.5-5.0份、印度钾长石1.0-1.6份、钠长石1.0-5.0份、硼I丐石1.0-2.1份，外加4.0份的娃灰、6.0份的CA-60 (铝酸钙水泥)、0.15份的三聚磷酸钠。
[0008]上述一种可用于CFBB的低温烧结耐磨耐火修补材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤:
[0009]1)制备磷酸盐复合结合胶(或称B组分):
[0010]①按各原料所占质量份为:磷酸【浓度为85wt%的工业磷酸(H3P04)】210份，Al (0H)3 35.0 份、ZnO 10.9 份、CuO 3.5 份、MgO 1.9 份，选取磷酸(H3P04)、Al (0H)3、ZnO、CuO 和 MgO ；
[0011 ] ②将浓度为85wt %的工业磷酸(Η3Ρ04)与Al (0H) 3、ZnO、CuO、MgO混合，加热反应(反应温度控制在95-120Γ )，直至得到透明的胶液，即得到磷酸盐复合结合胶；
[0012]2)制备耐磨耐火涂层修补材料(或称A组分，主要由耐火骨料、耐火粉料、外加剂等配合而成):按各原料所占质量份为:特级巩土骨料(0-5_，即f 5mm) 15份-18份、棕刚玉骨料(0_5mm，即兰5mm,以下相同)26份-30份、致密刚玉骨料(0_5mm)8份-10份、烧结尖晶石(0-5mm)4.0份-7.0份、棕刚玉粉料(325目)25.0份-31.0份、致密刚玉粉料(325目)2.5份、矾土粉料(300目)1.0份-4.0份、锂云母(250目)0.5-5.0份、印度钾长石(400目)1.0-1.6份、钠长石(600目)1.0-5.0份、硼钙石(200目)1.0-2.1份，外加4.0份的硅灰、6.0份的CA-60(铝酸钙水泥)、0.15份的三聚磷酸钠；选取原料混合，得到耐磨耐火涂层修补材料；
[0013]3)将耐磨耐火涂层修补材料(或称A组分)、磷酸盐复合结合胶(或称B组分)按质量百分数:16.5%:83.5%比例配料，混合(经强力混合机器混合均匀)，得到可用于CFBB的低温(低于90(TC)烧结耐磨耐火修补材料。试样测试抗压强度不低于为93.0MPa，抗拉强度不小于5.20MPa，抗折强度不小于20.0MPa。
[0014]其中，耐磨耐火涂层修补材料(或称A组分)要预先混合好后，再将一定量的磷酸盐复合结合胶(或称B组分)与其混合，A组分混合以250kg料，混合30min为标准时间。以一定厚度(1.5-3.5cm)直接粘结在CFB密相区被磨损的饶注料基体上或其他待修补的磨损部位，并使修补料表面自然平滑，完成磨损部位的修补后，自然固化4-6h，即可随炉温加热至860°C以上实现烧结，达到牢固结合防磨的目的。
[0015]使用方法:将本发明可用于CFBB的低温烧结耐磨耐火修补材料直接以人工的方式紧密粘贴在欲修补的壁面处，修补厚度在1.5cm?3.0cm之间；对于大面积修补壁面，每隔100cm切出2.0mm?3.0mm的膨胀缝。对于CFBB中，非壁面部位的磨损修补方法类似，但修补厚度可以增加，最大厚度为5.0cm。同时，经本材料修补的表面都要做到自然平滑。最后，完成磨损部位修补后，自然固化4-6h，即可随炉加热，至860°C以上即可实现烧结，达到牢固结合防磨的目的。
[0016]与以往用于CFBB耐火材料相比，本发明解决的主要技术难题有两个(即本发明有益效果):
[0017]一是通过本发明所合成的磷酸盐复合结合胶和合理的耐火骨料、粉料及外加剂精确配比混合而成的可用于CFBB的低温烧结耐磨耐火修补材料，可在CFBB正常运行条件下(即900°C左右的低温环境下)实现很好地烧结，耐磨性好，而以往的耐火材料则需要较高温度(如1000°C或1100°C )才能达到较好的烧结状态，故不太适合用于CFBB中耐火材料的磨损修补；
[0018]二是本发明所制备的可用于CFBB的低温烧结耐磨耐火修补材料能与原有的炉膛耐火材料基体在运行中实现反应结合，并形成足够的抗拉强度，故不易产生脱落和开裂，而以往的耐火修补料由于与壁面基体结合性差而常常会脱落、开裂，失去保护炉壁的作用，且耐磨性差。即用本发明对CFBB炉膛磨损部位修补后，在正常运行条件下该耐火涂层材料可实现良好烧结，且与炉壁原有的耐火材料基体形成高强度结合，不易脱落，自身耐磨性好，热稳定性高，可以较长时间保护炉膛壁面，减少磨损，从而可实现锅炉安全长效运行目的。
[0019]本发明主要技术特点:实现耐火材料的可低温烧结，材性优良(试样测试抗压强度不低于93.0MPa,抗拉强度不小于5.20MPa，抗折强度不小于20.0MPa);制备成本较低，施工性能好。
【具体实施方式】
[0020]以下结合实施例进一步对本发明进行说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0021]实施例1
[0022]一种可用于CFBB的低温烧结耐磨耐火修补材料的制备方法，它包括如下步骤:
[0023]1)制备磷酸盐复合结合胶:
[0024]①按各原料所占质量份为:磷酸【浓度为85wt%的工业磷酸(H3P04)】210份，Al (0H)3 35.0 份、ZnO 10.9 份、CuO 3.5 份、MgO 1.9 份，选取磷酸(H3P04)、Al (0H)3、ZnO、CuO 和 MgO ；
[0025]②将浓度为85wt %的工业磷酸(Η3Ρ04)与Al (0H) 3、ZnO、CuO、MgO混合，加热反应(反应温度控制在95-120Γ )，直至得到透明的胶液，即得到磷酸盐复合结合胶；
[0026]2)制备耐磨耐火涂层修补材料:
[0027]按各原料所占质量份为:特级巩土骨料(0_5mm) 15份、棕刚玉骨料(0-5mm)30份、致密刚玉骨料(0-5mm)10份、烧结尖晶石(0_5mm) 7